110kV变电站电气一次系统设计-本科毕业设计说明书

毕 业 设 计(论文)

题 目 110kV变电站电气一次系统设计

系 别 专业班级 学生姓名 指导教师

电力工程系 电气专业#####班 ###### ######

二○一三年六月

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

110kV变电站电气一次系统设计

摘 要

随着我国科学技术的发展，特别是计算机技术的进步，电力系统对变电站的要求也越来越高。人们对电能的依赖程度的也不断加强，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。为了保证供配电要求，供电系统的设计要越来越全面、系统，而供电系统的核心部分是变电所，因此设计和建造一个安全、经济的变电所是极为重要的。

本设计讨论的是 110KV 变电站电气部分的设计。本变电站设计除了注重变电站设计的基本计算外，对于主接线的选择与论证等都作了充分的说明，其主要内容包括：变电站主接线方案的选择，进出线的选择；变电站主变压器台数、容量和型式的确定；短路点的确定与短路电流的计算，电气设备的选择（断路器，隔离开关，电压互感器，电流互感器，避雷器）；配电装置设计和总平面布置；防雷保护与接地系统的设计。本次设计论文是以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据，所设计的是一次初步设计，根据任务书提供原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出。文中介绍的110kV变电站的设计方法、思路及新技术的应用可以作为相关设计的理论指导。

关键字：变电站；短路计算；电气主接线；配电装置

I

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A DESIGN OF ELETRIC SYSTEM

FOR 110kV TERMINAL TRANSFORMER

SUBSTATION

Abstract

With the development of science and technology in China, particularly computing technology has advanced, social production and is it put forward high request more and more to quality and management that electric energy supply to live. In order to guarantee the power supply requirements,the design of the power supply system should become more and more completely and systematic. Because the power supply system，s hard core is a transformer substation, designing and constructing a security and economical transformer substation is great importance.

The design is refer to the part of 110kV electrical substation de sign. Besides paying attention to basic calculation of design for transformer substation, the design makes satisfying narration toward choice and argumentation of main connection. The main content of this design include the choice of main connection for transformer substation; the choice of pass in and out line; the certainty of number, capacitance and model for main transformer; the certainty of short circuit points and calculation of short circuit; the choice electric equipment(breaker, insulate switch, voltage mutual-inductance implement, current mutual-inductance implement, arrester); the design for distribution and disposal for chief plane; the design for lightning proof protection and earth system. This basis of the design is our country present technical standards and each related standard regulations and so on, designs is a preliminary design, provides the firsthand information according to the project description, the reference pertinent data and the books, carries on the comparison to each kind of plan to obtain.The text introduces the design method on way of thinking and new technique of the 220 kV substations which can be the theories of related design.

Keywords: Substation；Short Circuit Calculation；Electrical main wiring; supply and

distribution electricity

II

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目录

摘 要 ....................................................................... I Abstract ................................................................... II 1 前言 ...................................................................... 1 2 变电站电气主接线设计 ...................................................... 2 2.1 主接线设计的基本要求 .................................................... 2 2.1.1 可靠性 ................................................................ 2 2.1.2 灵活性 ................................................................ 2 2.1.3 经济性 ................................................................ 2 2.2 主接线方案的选择、比较、确定 ............................................ 3 2.2.1 对原始资料的分析 ...................................................... 3 2.2.2主接线方案初步拟定 .................................................... 3 3 主变压器的选择 ............................................................ 7 3.1 主变压器选择的规定 ...................................................... 7 3.2 主变器选择的一般原则与步骤 .............................................. 7 3.2.1 主变台数的确定原则 .................................................... 7 3.2.2 主变形式的选择原则 .................................................... 7 3.2.3 主变容量的确定原则 .................................................... 7 3.3 主变压器的计算与选择 .................................................... 8 3.3.1容量计算 .............................................................. 8 3.3.2主变型号选择 .......................................................... 8 4 短路电流计算 ............................................................. 10 4.1 短路计算的目的及假设 ................................................... 10 4.1.1 短路电流计算的目的 ................................................... 10 4.1.2 短路电流计算的基本假设 ............................................... 10 4.1.3 基准值 ............................................................... 10 4.2 变压器及电抗器的参数计算 ............................................... 10 4.2.1 主变参数计算 ......................................................... 10 4.3 网络等值变换与简化 ..................................................... 11 4.3.1 短路点d1短路计算（主变110kV侧） .................................... 11 4.3.2 短路点d2短路计算（35kV母线） ....................................... 12 4.3.3 短路点d3短路计算（35kV出线） ....................................... 12 4.3.4 短路点d4短路计算（10kV母线） ....................................... 12 4.3.5 短路点d5短路计算（10kV出线） ....................................... 13

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5 电气设备的选择及校验 ..................................................... 15 5.1 断路器的选择及校验 ..................................................... 15 5.1.1 主变110KV侧断路器的选择及校验 ....................................... 16 5.1.2 35KV母线断路器的选择及检验 .......................................... 16 5.1.3 35KV出线断路器的选择及校验 .......................................... 17 5.1.4 10KV母线断路器的选择及校验 .......................................... 18 5.1.5 10KV出线断路器的选择及校验 .......................................... 19 5.2 隔离开关的选择及校验 ................................................... 19 5.2.1 主变110KV侧隔离开关的选择及检验 ..................................... 20 5.2.2 35KV母线隔离开关的选择及检验 ........................................ 20 5.2.3 35KV出线隔离开关的选择及校验 ........................................ 21 5.2.4 10KV母线隔离开关的选择及校验 ........................................ 21 5.2.5 10KV出线隔离开关的选择及校验 ........................................ 22 5.3 电流互感器的选择及校验 ................................................. 22 5.3.1 变压器110kV侧电流互感器的选择及校验 ................................. 23 5.3.2 35kV出线电流互感器的选择及校验 ...................................... 23 5.3.3 变压器35kV侧电流互感器的选择及校验 .................................. 24 5.3.4 10kV出线电流互感器的选择及校验 ...................................... 25 5.3.5 变压器10kV侧电流互感器的选择及校验 .................................. 25 5.4 电压互感器的选择及校验 ................................................. 26 5.4.1 110kV侧电压互感器的选择 ............................................. 26 5.4.3 10kV母线电压互感器的选择 ............................................ 27 5.5 母线的选择及校验 ....................................................... 27 5.5.1 110kV进线的选择及校验 ............................................... 27 5.5.2 35kV母线的选择及校验 ................................................ 28 5.5.3 35kV出线的选择及校验 ................................................ 29 5.5.4 10kV母线的选择及校验 ................................................ 30 5.5.5 10kV出线的选择及校验 ................................................ 31 5.6 避雷器的选择及校验 ..................................................... 31 5.6.1 110KV侧避雷器的选择和校验 ........................................... 32 5.6.2 35KV侧避雷器的选择和校验 ............................................ 32 5.6.3 10KV侧避雷器的选择和校验 ............................................ 33 6 主接线方案的经济比较 ..................................................... 34 6.1 方案三与方案四的综合投资 ............................................... 34 6.2 方案1与方案3的年运行费用 ............................................. 34

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方案一如图2-1所示，35kV侧采用单母线带旁路接线，虽可靠性提高，但增加了断路器和隔离开关数目，接线复杂，投资很大配电装置占地面积增大。

方案二如图2-2所示，110kV、35kV侧均采用双母线接线，虽可靠性很好，但操作复杂，容易出现误操作，检修任意回路时，该回路仍需停电或短时停电，结构复杂，投资大，占地面积大。

方案三如图2-3所示，110kV侧采用单母线分段能满足可靠性，灵活性，经济性要求，对35kV、10kV侧均采用单母线分段接线，调度灵活，扩建方便。

方案四如图2-4所示，110kV侧采用外桥接线，操作简单，在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作。35kV采用双母线接线可靠性较强。

方案五如图2-5所示，110kV、35kV侧采用双母线接线，结构复杂，投资大，占地面积大，10kV侧采用单母线接线，可靠性差。

综上所述，选用方案三、方案四进行短路计算、经济性比较。

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3 主变压器的选择

变压器是主要电气设备之一，担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务。却低昂合理变压器容量是变电站安全运行、可靠供电和网络经济运行的保证。我国当前的能源政策是开发与节约并重。所以，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的、经济运行素质将具有明显的经济效益。

3.1 主变压器选择的规定

（1）主变容量和台数的选择。凡有两台及以上主变的变电站，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证该站全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级负荷和二级负荷。

（2）根据电力负荷的发展和潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。

（3）主变调压方式的选择，应符合《电力系统设计技术规程》SDJ161的有关规定。

3.2 主变器选择的一般原则与步骤

3.2.1 主变台数的确定原则

（1）对于大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧构成环网情况下，变电站装设两台主变压器为宜[4]。

（2）对于地区孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器可能性 [4]。

（3）对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器宜按大于变电器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量 [4]。

3.2.2 主变形式的选择原则

（1）110kV一般采用三相变压器。

（2）当系统有调压方式时，宜采用有载调压。对新建变电站，从网络经济观点考虑，应采用有载调压。

（3）有三个电压等级的变电站，一般采用三绕组变压器。

3.2.3 主变容量的确定原则

（1）为准确选择主变容量，要绘制变电站的年及日负荷曲线，可从该曲线得出变电站年、日最高负荷和平均符合。

（2）主变容量确定应根据电力系统5-10年发展规划进行。 （3）变压器最大负荷按负荷下式确定：

PM?K0?P （3-1）

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式中K0—符合同时系数；?P—按负荷等级统计的综合用电负荷。

对于两台变压器的变电站，其变压器容量可以按下式计算:

Se?0.6PM （3-2） 如此，当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力为40%，则可保证84%的负荷供电。

3.3 主变压器的计算与选择

3.3.1容量计算

在《电力工程电气设计手册》可知：装有两台及以上主变压器的变电站中，当断开一台主变时，其余主变压器的容量应能保证用户的以及和二级负荷，其主变压器容量应满足“不应小于70%—80%的全部负荷”。已知35kV侧最大负荷80MW，10kV侧最大负荷30MW，由Se?0.6PM，所以Se?0.6?(80?30)?6.6MW。

考虑到在实际运行生产中的经济、规范，便于维护、调试以及安装检修，本所选择相同型号的2台主变压器，单台变压器的容量为6.6MW。

3.3.2主变型号选择

（1）相数的选择

查阅《电气设计手册》，在330kV及以下的变电站，应选用三相变压器。 （2）绕组数量

根据《电气工程电气设备电气一次部分》在具有三中电压的变电站中，如通过主变压器个侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三绕组变压器，所以，本站采用三绕组变压器。

(3）绕组连接方式

110kV、35kV侧采用Y型接线，中性线直接接地；10kV侧采用?型接线。

综合以上分析，根据设计理论原则，本站采用的变压器为调压三绕组变压器，设计计算容量为66000KVA.。

确定主变型号如下：SFPSZ7-75000/110变压器参数如下表3-1：

表3-1 主变压器参数

型号 额定容量，KVA 额定电压，KV 高压 中压 低压 SFPSZ7-75000/110 75000

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空载损耗，KW 负载损耗，KW 高-中 90 高-低 中-低 90 90 115 38.5 10.5 80.0 华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

续表3-1 主变压器参数 阻抗电压，% 高中 22.5

高低 13 中低 8 空载电流，% 1.3 连接组别 YN,yno,d11 综合投资，万元 50.07

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4 短路电流计算

在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节。在选择电气设备时，为保证在正常运行和故障下都能安全、可靠的工作，需要进行全面的短路电流将计算。

短路电流计算的步骤为

（1） 根据已知条件和计算目的画出计算电路并作出等值电路 （2） 化简电路 （3） 计算短路电流

4.1 短路计算的目的及假设

4.1.1 短路电流计算的目的

短路电流计算是变电站电气设计中的一个重要环节其计算目的是：

（1） 在选择电气主接线时，为比较个接线方案或确定一接线是否需要采取限制短路电流措施，都需进行必要的短路电流计算。

（2） 在选择电气设备时，为保证电气设备在正常运行和故障下都能安全、可靠的工作，同时又力求节约资金，这就要求进行全面的短路电流计算。

（3） 在设计屋外高压配电装置是，需按短路条件检验导线相间和相对地的安全距离。

（4） 按接地装置设计时，需用短路电流。

4.1.2 短路电流计算的基本假设

（1）正常工作时，三相系统对称运行； （2）所有电源的电动势相位角相同；

（3）电力系统各组件的磁路不饱和，及铁芯的电气设备电抗值不随电流变化； （4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器励磁电流；

（5）组件电阻略去，输电线路电容略去不计，也不计负荷的影响； （6）系统短路时是金属性短路。

4.1.3 基准值

高压短路电流计算一般只计算组件电抗，采用标幺值计算，为了计算方便选取如下基准值：

基准容量：SB?100MVA

基准电压：Uav（kV） 10.5 37 115

4.2 变压器及电抗器的参数计算

4.2.1 主变参数计算

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由变压器原始数据计算得，

11 Uk1%?[Uk(1?2)%?Uk(1?3)%?Uk(2?3)%]?[22.5?13?8]?13.75 （4-1）

2211 Uk2%?[Uk(1?2)%?Uk(2?3)%?Uk(1?3)%]?[22.5?8?13]?8.75 （4-2）

2211 Uk3%?[Uk(1?3)%?Uk(2?3)%?Uk(1?2)%]?[13?8?22.5]??0.75 （4-3）

22于是， X1%1*?Uk100*SBS?13.75*100?0.183 N10075XUk2%2*?100*SBS?8.75*100?0.117 N10075XUk3%3*?100*SBS??0.75*100??0.01 N100754.3 网络等值变换与简化

方案三与方案四短路计算系统化简阻抗图及各阻抗值，短路点均一样。

4.3.1 短路点d1短路计算（主变110kV侧）

基准电压UB=115kV，系统为无穷大系统，发生短路时，有原始资料可知：系统短路电抗：XS=0.2 网路化简如图所示：

XSSd1

I1dz*=I”*=I∞*=I0.2* =X=5.0 SIBB=

S3U?100?115=0.502kA B3I”= I∞= I0.2=I\?IB= I∞*IB= I0.2* IB=5.0×0.502=2.5105 kA ich=2.55I″=2.55×2.5105 =6.4012 kA Ioh=1.52I″=1.52×2.5105 =3.8160 kA

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（4-4） （4-5） （4-6） （4-7） （4-8）

（4-9） 4-10） 4-11）

（（华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

S″=3I″Uav=3×2.5105×115=500.056 MVA （4-12） 4.3.2 短路点d2短路计算（35kV母线）

S S S S XS XS XS

d2 X6

x1 x2

图4 - 3

d2 x1 x2

x4 d2 x4 d2 图4 - 5

x5

图4 - 6

图4 - 4

X4 =X1+X2=0.183+0.117=0.3 X5=X4 // X4=0.15

X6=X5 + XS=0.15+0.033=0.35 Xd∑*= X6=0.35

所以Idz*=I”*=I∞*=I0.2*=

1=2.8571 Xd*IB=

SB100?=1.56 kA

3UB3?37I”= I∞= I0.2=I?\IB= I∞*IB= I0.2* IB=2.8571×1.56=4.4571 kA

ich=2.55I″=2.55×4.4571=11.3657kA Ioh=1.52I″=1.52×4.4571=7.638 kA

S″=3I″Uav=3×4.4571×37=285.6308MVA 4.3.3 短路点d3短路计算（35kV出线）

短路点d3的计算与短路点d2的计算完全相同，结果也完全相同，故这里不再重复计算。

4.3.4 短路点d4短路计算（10kV母线）

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S S S S XS X S X XS

9

x11d 4 x x7 x7 x8

x3 x3图4 - 10

d 4 d 4 d 4 图 4 - 9

图 4 - 7 图4 - 8

网络化简如图4-7至图4-10所示

X7=X1+X3=0.214-0.01=0.173 X8=X7∥X7=0.206/2=0.0869 X9=Xs+X8=0.2+0.0869=0.2865 Xd∑*=X9=0.2865 所以I1dz*=I”*=I∞*=I0.2*=X=3.4904 d*IB=

SB3U?100=5.4986 kA

B3?10.5I”= I∞= I0.2=I\?IB= I∞*IB= I0.2* IB=3.4986×5.4986=19.1923 kAi″ch=2.55I=2.55×19.1923 =48.9404kA Ioh=1.52I″=1.52×19.1923 =29.1723kA

S″=3I″Uav=3×19.1923×10.5=349.0414 MVA 4.3.5 短路点d5短路计算（10kV出线）

由于短路电流过大，需要装设限流电抗器。 限流电抗器的选择： （1）电压：Ug?UN

Ug=10kV，UN=10kV，Ug?UN （2）电流：Igmax?IN Igmax=0.173kA

（3）初选型号：NKL-10-300 （4）选择电抗值：

设加电抗器后将短路电流限制到I=5Ka

XIBIU5.R%?(I?X49860.2*10.5?*)*NBI?(?0.1455)??3.65% BUN55.4986*10

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4-13） （

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取XR%=4%，选NKL-10-300-4.其参数如下表4-1：

表4-1 电抗器参数

型号 额定电压，kV 额定电流，A 电抗率，% 动稳定电流 1S热稳定电流， 峰值，kA NKL-10-300-4 10 300 4 19.1 kA 17.45

（5)电压损失与残压校验

加电抗器后网络化简如图所示

S S X 9

d 5 X10

xR

d 5

图 4 - 12

电抗表幺值：XR*?图 4 - 11

XRUNS410100??B2????0.786 21001003INUN3?0.210.5Xd∑*=X10=1.0725 所以Idz*=I”*=I∞*=I0.2*=IB=

SB3UB?1003?10.51=0.9324 Xd*=5.4986 kA

I”= I∞= I0.2=I?\IB= I∞*IB= I0.2* IB=0.9324×5.4986=5.1269 kA ich=2.55I″=2.55×5.1269=13 kA Ioh=1.52I″=1.52×4.648=8.9726kA

S″=3I″Uav=3×8.9726×10.5=107.3551 MVA

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5 电气设备的选择及校验

各回路最大持续工作电流一览表

表5-1 最大持续工作电流表 回路名称 主变110kV侧 计算公式及结果 Igmax?1.05SN1.05?75??0.413kA 3UN3?1101.05SN1.05?75??1.299kA 3UN3?35S/1080/10??0.132kA 3UN3?351.05SN1.05?75??2.625kA 3UN3?10S/1030/10??0.173kA 3UN3?1035kV母线 Igmax?35kV出线 Igmax?10kV母线 Igmax?10kV出线 Igmax?5.1 断路器的选择及校验

高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或电路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。

按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为：多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器等。

断路器型式的选择，除应满足各项技术条件和环境外，还应考虑便于施工调试和维护，并以技术经济比较后确认。

断路器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：Ig.max≤ IN Ig.max---最大持续工作电流 （3）断开电流：Idt≤ INbr

Idt--- 断路器实际断开时间t秒的短路电流周期分量 INbr---断路器额定断开电流 （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

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（5）热稳定：I∞2tdz≤It2t

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tdz=tz+0.05β\tz由β\∞和短路电流计算时间t决定，从《发电厂电气部分课程设计参考资料》P112，图5－1查出短路电流周期分量等值时间tz，从而可计算出tdz。

5.1.1 主变110KV侧断路器的选择及校验

（1）电压：因为Ug=110kV

UN=110kV

所以Ug= UN

（2）电流： Ig.max=0.413KA＝413A

选出断路器型号为SW4－110－1000型如下表5-2：

表5-2 110KV侧断路器参数 型号 额定电压， 额定电流，额定开端电kV SW4-110 110 A 1000 流，kA 18.4 动稳定电流峰值，kA 55 21 47600 4S热稳定电流，kA 价格，元

因为IN=1000A 所以Ig.max < IN

（3）断开电流：Idt≤INbr 因为Idt=2.5105KA （4）动稳定：ich≤imax 因为ich =6.4012KA

imax=55KA

所以ich

（5）热稳定：I∞2tdz≤It2t （5-1）

I\?1 （5-2） ?? I?\Ig.max==413A

INbr=18.4KA 所以Idt

取短路电流计算时间t=5s (t为后备保护动作时间和断路器固有分闸时间之和) 查书112页图5-1得，tz=4.4s>1s 所以tdz=tz=4.4s

因为I∞2tdz=2.51052×4.4=27.7315[(KA)2.s] It2t=18.42×5=1692.8[(KA)2.s] 所以I∞2tdz

经以上校验此断路器满足各项要求。

5.1.2 35KV母线断路器的选择及检验

（1）电压：因为Ug=35kV

UN=35kV

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所以Ug= UN

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（2）电流：Ig.max=1.299KA＝1299A

选出断路器型号为SW2－35－1500型，如下表5-3：

表5-3 35KV母线断路器参数

型号 额定电压， 额定电流，额定开端电kV SW2-35 35 A 1500 流，kA 24.8 动稳定电流峰值，kA 63.4 24.8 12200 4S热稳定电流，kA 价格，元

因为IN=1500A 所以Ig.max < IN

（3）断开电流：Idt≤INbr 因为Idt=2.8571KA （4）动稳定：ich≤imax 因为ich =11.3657KA

imax=63.4KA

所以ich

（5）热稳定：I∞2tdz≤It2t

I\???1I?

\Ig.max==1299A

INbr=24.8KA 所以Idt

t=4 s

由?\和t查书112页图5-1得，tz=3.4s>1s 所以tdz=tz=3.4s

I∞2tdz=2.85712×3.4=27.7543 [(KA)2.s]

It2t=24.82×4=2420.48[(KA)2.s] 所以I∞2tdz

经以上校验此断路器满足各项要求。

5.1.3 35KV出线断路器的选择及校验

（1）电压：因为Ug=35kV

UN=35kV

所以Ug= UN

（2）电流：Ig.max=0.132KA＝132A

选出断路器型号为SW2－35－1500型，如下表5-4：

表5-4 35KV出线断路器参数

型号 额定电压， 额定电流，额定开端电kV SW2-35

35 A 1500 流，kA 24.8 动稳定电流峰值，kA 63.4 24.8 12200 4S热稳定电流，kA 价格，元 因为IN=1500A 所以Ig.max < IN

Ig.max==1299A

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（3）断开电流：Idt≤INbr 因为Idt=2.8571KA （4）动稳定：ich≤imax 因为ich =11.3657KA

imax=63.4KA

所以ich

（5）热稳定：I∞2tdz≤It2t

INbr=24.8KA

所以Idt

?\?t=4 s

I?1I?\由?\和t查书112页图5-1得，tz=3.4s>1s 所以tdz=tz=3.4s

I∞2tdz=2.85712×3.4=27.7543 [(KA)2.s] It2t=24.82×4=2420.48[(KA)2.s] 所以I∞2tdz

经以上校验此断路器满足各项要求。

5.1.4 10KV母线断路器的选择及校验

（1）电压：因为Ug=10kV

UN=10kV

所以Ug= UN

（2）电流： Ig.max=2.625KA＝2625A

选出断路器型号为SN4－10G－5000型，如下表5-5：

表5-5 10KV母线断路器参数 型号 额定电压， kV SW4-10G 10 额定电流， A 5000 额定开端电流，kA 105 动稳定电流峰值，kA 300 5S热稳定电价格，元 流，kA 120 15500 因为IN=5000A

Ig.max=2625A

所以Ig.max < IN

所以Idt

所以ich

（3）断开电流：Idt≤INbr 因为Idt=19.1923KA （4）动稳定：ich≤imax 因为ich =48.9404KA

imax=300KA

（5）热稳定：I∞2tdz≤It2t

I\?1 ??I?\INbr=105KA

t=5s

查书112页图5-1得，tz=4.4s>1s

18

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

故tdz=tz=4.4s

I∞2tdz=19.19232×4.4=1620.7153[(KA)2.s] It2t=3002×5=450000[(KA)2.s] 所以I∞2tdz

经以上校验此断路器满足各项要求。

5.1.5 10KV出线断路器的选择及校验

（1）电压：因为Ug=10kV

UN=10kV

所以Ug= UN

（2）电流： Ig.max=0.173KA＝173A

选出断路器型号为SN9－10－400型，如下表5-6：

表5-6 10KV出线断路器参数 型号 额定电压， kV SW9-10 10 额定电流， A 600 额定开端电流，kA 14.4 动稳定电流峰值，kA 36.8 4S热稳定电价格，元 流，kA 14.4 1100 因为IN=600A

Ig.max=173A

所以Ig.max < IN

所以Idt

（3）断开电流：Idt≤INbr 因为Idt=5.1269KA （4）动稳定：ich≤imax 因为ich =15KA

imax=36.8KA

所以ich

（5）热稳定：I∞2tdz≤It2t

I\???1I?\INbr=14.4KA

t=4s

查书112页图5-1得，tz=3.4s>1s 故tdz=tz=3.4s

I∞2tdz=5.12692×3.4=118.4744[(KA)2.s] It2t=14.42×4=829.44[(KA)2.s] 所以I∞2tdz

经以上校验此断路器满足各项要求。

5.2 隔离开关的选择及校验

隔离开关也是发电厂和变电所常用的电器，它需与断路器配套使用。但隔离开关没有灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。

隔离开关形式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等要素，进行综合的技术经济比较然后确定。其选择的技术条件与断路器的选择的技术条件相同。

19

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隔离开关的类型很多，按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式。它对配电装置的布置和占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定。本设计110kV、35kV侧为屋外布置，10kV为屋内布置。

隔离开关的技术条件与断路器相同。

5.2.1 主变110KV侧隔离开关的选择及检验

（1）电压：因为Ug=110kV

UN=110kV

所以Ug= UN

（2）电流： Ig.max=0.175KA＝175A 选出GW2－110－600型，如下表5-7：

表5-7 110KV侧隔离开关参数 额定电压,kV 110 额定电流,A 600 热稳定电动稳定电流,KA 流,s,KA 50 14(5) 价格 元 2720 型号 GW2－110

因为IN=600A

Ig.max=413A

imax=50KA

所以Ig.max < IN

所以ich

（3）动稳定：ich≤imax 因为ich =6.4012KA

（4）热稳定：I∞2tdz≤It2t

I∞2tdz=2.51052×4.4=27.7315[(KA)2.s] It2t=142×5=980[(KA)2.s] 所以I∞2tdz

5.2.2 35KV母线隔离开关的选择及检验

（1）电压：因为Ug=35kV

UN=35kV

所以Ug= UN

（2）电流： Ig.max=0.546KA＝546A 选出GW4－35－2000型，如下表5-8：

表5-8 35KV母线隔离开关参数

型号 GW4－35 额定电压,kV 35 额定电流,A 2000 动稳定电流,KA 热稳定电流,s,KA 50 15.8(4) 价格，元 2000

因为IN=2000A

Ig.max=1299A

所以Ig.max < IN

20

（3）动稳定：ich≤imax 因为ich =11.3657KA

imax=50KA 所以ich

（4）热稳定：I∞2tdz≤It2t

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

I∞2tdz=4.45712×4.4=67.5435[(KA)2.s] It2t=15.82×4=998.56[(KA)2.s] 所以I∞2tdz

5.2.3 35KV出线隔离开关的选择及校验

（1）电压：因为Ug=35kV UN=35kV 所以Ug= UN （2）电流： Ig.max=0.132KA＝132A 选出GW2－35－600型，如下表5-9：

表5-9 35KV出线隔离开关参数 额定电压,kV 35 额定电流,A 600 热稳定电动稳定电流,KA 流,s,KA 50 14(5) 价格， 元 1200 型号 GW2－35

因为IN=600A

Ig.max=132A

所以Ig.max < IN

所以ich

（3）动稳定：ich≤imax 因为ich =11.3657KA

imax=50KA

（4）热稳定：I∞2tdz≤It2t

I∞2tdz=4.45712×4.4=87.4093[(KA)2.s] It2t=142×5=980[(KA)2.s] 所以I∞2tdz

5.2.4 10KV母线隔离开关的选择及校验

（1）电压：因为Ug=10kV

UN=10kV

所以Ug= UN

（2）电流： Ig.max=2.625KA＝2625A 选出GN2－10－3000型，如下表5-10：

表5-10 10KV母线隔离开关参数

型号 GN2－10 额定电压,kV 10 额定电流,A 3000 动稳定电流,KA 热稳定电流,s,KA 价格，元 100 50(5) 567

因为IN=3000A

Ig.max=2625A

所以Ig.max < IN

所以ich

（3）动稳定：ich≤imax 因为ich =48.9404KA

imax=100KA

（4）热稳定：I∞2tdz≤It2t

I∞2tdz=19.19232×4.4=1620.7186[(KA)2.s]

It2t=502×5=12500[(KA)2.s]

21

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

所以I∞2tdz

5.2.5 10KV出线隔离开关的选择及校验

（1）电压：因为Ug=10kV

UN=10kV

所以Ug= UN

（2）电流： Ig.max=0.072KA＝72A 选出GN1－10－200型，如下表5-11：

表5-11 10KV出线隔离开关参数

额定电压,kV 10 额定电流,A 200 热稳定电动稳定电流,KA 流,s,KA 25 10(5) 价格 元 76 型号 GN1－10

因为IN=200A 因为ich =13KA

Ig.max=173A imax=25KA

所以Ig.max < IN 所以ich

（3）动稳定：ich≤imax （4）热稳定：I∞2tdz≤It2t

I∞2tdz=5.12692×4.4=115.6544[(KA)2.s] It2t=102×5=500[(KA)2.s] 所以I∞2tdz

35kV分段断路器及隔离开关的工作条件与35kV母线侧应满足相同的要求，故选用相同的设备，即选用SW2－35－1500(小车式)型断路器和GW4－35－2000型隔离开关。

同理 10kV分段断路器及隔离开关的工作条件与10kV母线侧应满足相同的要求，故选用相同的设备,即选用SN4－10G－5000型断路器和GN10－10T－4000型隔离开关。

5.3 电流互感器的选择及校验

电流互感器的配置原则：对于6~20kV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器；对于35kV及以上配电装置，一般用油浸箱式绝缘结构的独立式电流互感器，有条件时，应尽量釆用套管式电流互感器。

电流互感器的二次侧额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A，当配电装置距离控制室较远时，亦可考虑用1A[3]。

电流互感器的技术校验条件主要包括以下几项：[4]

（1)一次侧额定电压：UN≥Ug (5-3) Ug为电流互感器安装处一次回路的工作电压，UN为电流互感器额定电压。

（2)一次侧额定电流：I1N≥Ig.max (5-4) Ig.max为电流互感器安装处一次回路的工作电压，I1N为电流互感器额定电压 （3) 热稳定校验:

22

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流Im来校验：

(Im×Kt)2≥I∞2tdz (5-5) Kt---CT的1s热稳定倍数； （4)动稳定校验： 内部动稳定可用下式校验：

2ImKdw≥ich (5-6) Im--- 电流互感器的一次绕组额定电流（A）

ich--- 短路冲击电流的瞬时值（KA） Kdw---CT的1s动稳定倍数

5.3.1 变压器110kV侧电流互感器的选择及校验

（1）一次回路电压：因为Ug=110kV

UN=110kV

所以Ug= UN

（2）一次回路电流： Ig.max=0.413KA＝413A

选LCW－110－(50～100)～(300～600)/5型，如下表5-12：

表5-12 变压器110kV侧电流互感器参数

10%倍数 级次准确1s热稳动稳定额定电流比,A 价格,元 组合 级次 定倍数 倍数 二次负0.5级 1级 倍数 荷,Ω 15 75 150 4300 二次负荷,Ω 型号 0.5 1.2 2.4 (50～100)～ LCW-110 0.5/1 (300～600)/5 1 1.2 1.2

因为I1N=（50~100）~（300～600）A 所以Ig.max < I1N

（3）动稳定：ich≤2ImKdw

Ig.max = 413A

因为2ImKdw=2×0.6×150=127.28kA 所以ich<2ImKdw

（4）热稳定：I∞2tdz≤(ImKt) I\\?1 t=1s 由??I?2

ich=6.4012kA

tz=0.8s<1s

tdz=tz+0.05β\

所以 I∞2tdz=2.51052×0.85=192.78[(KA)2.s] (ImKt )2=(0.6×75)2=2025[(KA)2.s] 所以I∞2tdz<(ImKt)2

5.3.2 35kV出线电流互感器的选择及校验

（1）一次回路电压：因为Ug=35kV

UN=35kV

23

所以Ug= UN

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

（2）一次回路电流： Ig.max=0.132KA＝132A 选LCW－35－15～1000/5型，如下表5-13：

表5-13 35kV出线电流互感器参数

型号 二次负额定电流级次准确荷,Ω 比,A 组合 级次 0.5级 10%倍数 二次负荷,Ω 2 1s热稳动稳定倍数 定倍数 倍数 28 65 100 LCW-35 15~1000/5 0.5/3 0.5/3 0.5

因为I1N=15～1000A

Ig.max= 132A

所以Ig.max < I1N

（3）动稳定：ich≤2ImKdw 因为2ImKdw=2×1×100=141.4KA 所以ich<2ImKdw

（4）热稳定：I∞2tdz≤(ImKt)由 I\\???1 t=1s

I?2

ich=11.3657 KA

tz=0.8s<1s

tdz=tz+0.05β\

I∞2tdz=2.85712×0.85=6.9385[(KA)2.s] (ImKt)2=(1×65)2=4225[(KA)2.s] 所以I∞2tdz<(ImKt)2

5.3.3 变压器35kV侧电流互感器的选择及校验

（1）一次回路电压：因为Ug=35kV

UN=35kV

所以Ug= UN

（2）一次回路电流： Ig.max=1.299KA＝1299A

查课本附录，选LBJ－35－2000～6000/5型，如下表5-14：

表5-14 变压器35kV侧电流互感器参数 型号 LBJ-35 二次负荷,Ω 额定电流比,A 级次组合 准确度 10%倍数 1s热稳定倍数 动稳定倍数 0.5级 1级 3级 2000～6000/5 0.5/D 0.5 2.4 2.4 4.0 <10 50 90 因为I1N=2000～6000A

Ig.max= 1299A

所以Ig.max < I1N

（3）动稳定：ich≤2ImKdw

因为2ImKdw=2×6×90=763.675KA ich=11.3657KA 所以ich<2ImKdw

（4）热稳定：I∞2tdz≤(ImKt)

I\\?1 t=1s 由??I?2

tz=0.8s<1s

24

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

tdz=tz+0.05β\

I∞2tdz=2.85712×0.85=6.9385[(KA)2.s] (ImKt)2=(6×50)2=90000[(KA)2.s] 所以I∞2tdz<(ImKt)2

5.3.4 10kV出线电流互感器的选择及校验

（1）一次回路电压：因为Ug=10kV

UN=10kV

所以Ug= UN

（2）一次回路电流： Ig.max=0.173KA＝173A 选LQJ－10－150～400/5型，如下表5-15：

表5-15 10kV出线电流互感器参数

型号 额定电流比,A 级次组合 准确度 10%倍数 1s热稳定倍数 动稳定倍数 LQJ-10 150～400/5 0.5/3 0.5 76 75 160 因为I1N =150～400A

Ig.max= 173A

（3）动稳定：ich≤2ImKdw

因为2ImKdw=2×0.4×160=90.5097KA ich=15KA 所以ich<2ImKdw

（4）热稳定：I∞2tdz≤(ImKt)

I\\由???1 t=1s

I?2

所以Ig.max

tz=0.8s<1s

tdz=tz+0.05β\ I∞2tdz=5.12692×0.85=22.3423[(KA)2.s] (ImKt)2=(0.4×75)2=900[(KA)2.s] 所以I∞2tdz<(ImKt)2

5.3.5 变压器10kV侧电流互感器的选择及校验

（1）一次回路电压：因为Ug=10kV

Un=10kV

所以Ug= Un

（2）一次回路电流： Ig.max=2.625KA＝2625A 选LBJ－10－2000~6000/5型，如下表5-16：

表5-16 变压器10kV侧电流互感器参数 二次负荷,Ω 级次组准确1s热稳定 动稳定 参考价格,型号 额定电流比,A 10%倍数 元 合 度 0.5级 1级 3级 倍数 倍数 1.2 LBJ-10 2000~6000/5 0.5/0D 0.5 3 4.0 <10 <10 ≥15 50 90 240 因为I1N=2000~6000A

Ig.max=2625A

25

所以Ig.max < I1N

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

（3）动稳定：ich≤2ImKdw

因为2ImKdw=2×6×90=763.56KA ich=48.9404KA 所以ich<2ImKdw

（4）热稳定：I∞2tdz≤(ImKt)

I\\由???1 t=1s

I?2

tz=0.8s<1s

tdz=tz+0.05β\

I∞2tdz=19.19232×0.85=313.0927 [(KA)2.s] (ImKt)2=(6×50)2=90000[(KA)2.s] 所以I∞2tdz<(ImKt)2

5.4 电压互感器的选择及校验

电压互感器的配置原则：6－20kV屋内配电装置，一般釆用油浸绝缘结构，也可釆用树脂绕注绝缘结构的电压互感器；35－110kV的配电装置，一般釆用油浸绝缘结构的电压互感器，220kV以上，一般釆用电容式电压互感器。

电压互感器三个单相电压互感器接线，主二次绕级连接成星形，以供电给测量表计，继电器以及绝缘电压表，对于要求相电压的测量表计，只有在系统中性点直接接地时才能接入，附加的二次绕组接成开口三角形，构成零序电压滤过器供电给继电器和接地信号（绝缘检查）继电器。

5.4.1 110kV侧电压互感器的选择

（1）一次电压U1：1.1Un>U1>0.9Un （2）二次电压U2n：U2n=100/3 （3）准确等级：0.5级

选择YDR－110型，如下表5-17：

表5-17 110kV侧电压互感器参数

型式 额定变比 在下列准确等级 下额定容量,VA 1级 220 3级 1200 440 最大容量,VA U1=110kV Un=110kV

JCC-110 1100.1//0.1 335.4.2 35kV母线电压互感器的选择

（1）一次电压U1：1.1UN>U1>0.9UN （2）二次电压U2N：U2N=100 （3）准确等级：0.5级

26

U1=35kV UN=35kV

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

选择JDJJ－35型，如下表5-18：

表5-18 35kV母线电压互感器参数

型式 额定变比 在下列准确等级 下额定容量,VA 0.5级 JDJJ-35 1级 250 3级 600 最大容量,VA 350.10.1// 333150 1200 5.4.3 10kV母线电压互感器的选择

（1）一次电压U1：1.1UN>U1>0.9UN （2）二次电压U2N：U2N=100 （3）准确等级：0.5级 选择JDZ－10型，如下表5-19：

表5-19 10kV母线电压互感器参数

型式 额定变比 在下列准确等级 下额定容量,VA 0.5级 JDZJ1-10 1级 80 3级 200 400 最大容,VA U1=10kV UN=10kV

100.10.1// 33350 5.5 母线的选择及校验

导线截面的选择按下列技术条件选择：（1）工作电流；（2）经济电流密度；（3）电晕；（4）动稳定和机械强度；（5）热稳定。同时应注意当地的环境条件，如温度、湿度、日照、海拔等。

5.5.1 110kV进线的选择及校验

110kV进线最大持续工作电流Ig.max=0.413KA=413A

按最大持续工作电流选择，查设备手册选LGJ-185型钢芯铝绞线，其标称截面为185mm，+80℃长期允许载流量为515A。

实际环境温度20℃，综合修正系数K=1.05

2K?×Iy =1.05×515=540.75>Ig.max=413A (5-7) 热稳定校验：S≥Smin=

I?2

tdz(mm) (5-8）

C27

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

tdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间 取 tdz=3.4s

查书得，热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为: SI?.5min=

2510Ctdz=

87?3.4?53.21 (mm2) 可见，前面所选导线截面S=185mm2>S2min=53.21 mm，满足热稳定要求。

5.5.2 35kV母线的选择及校验

（1）按经济电流密度选择母线截面 35kV最大持续工作电流Ig.max=1.299KA=1299A 按Tmax=5000h，查书可得经济电流密度J=1.15A/mm2 则母线经济截面为：

S= Ig.max/J=1299/1.15=1129.56 mm2

应选(60×10)型双条铝母线，它在Qy=70℃,Q0=25℃，平放布置时Iy=1910A 因实际环境温度Q=Q0=25℃，综合修正系数K=1.05 故KIy=2005.5A> Ig.max=1299A，可满足长期发热要求。 （2）热稳定校验：S≥Smin=

I?2

Ctdz(mm) tdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间 取 tdz=3.4s

查书热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为: Smin=

I?1299Ctdz=87?3.4=40.23(mm2) 可见，前面所选母线截面S=60×10=600(mm2)≥S2min=40.23mm 能满足短路热稳定要求。 （3）动稳定校验 a. 相间作用应力

查书知平放双矩形母线的截面系数: W=0.333bh2=0.333×10×602=11.99 cm3 惯性半径ri=0.289h=0.289×60=1.73cm； L=1.2m；材料系数ε=1.55×104 自振频率 fm=112riL2ε=112×1.731202×1.55×104=208.56Hz≠35～155 Hz 所以β=1

28

5-9）（

华北电力大学科技学院本科毕业设计（论文）

?L21?1.2-866

则σф=1.73ich×10-8=1.73×11.36572××10=0.38×10<69×10

?W0.7?11.99?10?62

（5-10）

b. 计算条间作用应力 由b/h=10/60=0.167,

102b?b==0.143 h?b60?10查书矩形母线形状系数K12=0.63，同相母线条间作用力为:

121-82

fs=2.5K12ich×10=2.5×0.63×11.3657×10?10?3×10-8=203.46(N/m) （5-11）

b Ls.max=b

2h(?p???)fs2?10?10?3?(69?106?0.38?106)?0.49m =(60×10) （5-12）

203.46-3

衬垫临界跨距为：

?3h?3460?10?1003?10?10?1.13m Lc=?b4（5-13） fs203.46应按Lc=0.49m来确定衬垫跨距Ls。

203.46?0.492fsLs26

σs=2==4.07×10Pa （5-14） 2?92bh2?10?60?10σ

max

=σф+σs=0.38×106+4.07×106=4.45×106Pa<69×106Pa （5-15）

所以可保证满足动稳定要求。

5.5.3 35kV出线的选择及校验

35kV出线最大持续工作电流Ig.max=132A

按最大持续工作电流选择，查设备手册选LGJ-120钢芯铝绞线，其标称截面为2120mm，+80℃长期允许载流量为401A。 实际环境温度20℃，综合修正系数K=1.05

K?Iy =1.05×170=178.5 >Ig.max=132A

I热稳定校验：S≥Smin=?tdz(mm2)

Ctdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间 取 tdz=3.4s

查书106页表5-2，其中热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为:

4457.1I?3.4?94.47 (mm2) Smin=?tdz=

87C

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可见，前面所选导线截面S=120mm2>Smin=94.47 mm2，满足热稳定要求。

5.5.4 10kV母线的选择及校验

(1)按经济电流密度选择母线截面 10kV最大持续工作电流，Ig.max=2625A

按Tmax=4500h，查书可得经济电流密度J=1.15A/mm2 则母线经济截面为：

S= Ig.max/J=2625/1.15=2282.61mm2

应选(120×10)型双条铝母线，它在Qy=70℃,Q0=25℃，竖放布置时Iy=2945A 因实际环境温度Q=Q0=25℃，综合修正系数K=1.05 故KIy=3092.25A> Ig.max=2625A，可满足长期发热要求。

I(2)热稳定校验：S≥Smin=?tdz(mm2)

Ctdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间 取 tdz=3.4s

查书热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为:

19192.3I2

Smin=?tdz=?3.4?406.77 (mm)

87C可见，前面所选母线截面S=2(120×10)=4200(mm2)≥Smin=406.77 mm2 能满足短路热稳定要求。 (3)动稳定校验 a. 相间作用应力。

查书知竖放双条矩形母线的截面系数: W=3.3hb2=3.3×120×102=39.6 cm3 惯性半径ri=1.66b=1.66×10=1.66cm； L=1.2m；材料系数ε=1.55×104

16.6?10?3ri44自振频率 fm=1122ε=112××1.55×10=200.12×10Hz≠35～155 Hz

1.22L

所以β=1

?L21?1.22-82-86所以σф=1.73i×10=1.73×19.1923××10=0.33×10Pa

?W0.7?39.6?10?62chb. 计算条间作用应力 由b/h=10/120=0.083,

102b?b==0.077 h?b120?10查书矩形母线形状系数K12=0.63，同相母线条间作用力为:

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11-82

fs=2.5K12ich×10=2.5×0.63×19.1923×10?10?3×10-8=580.14(N/m)

b2

Ls.max=b

2h(?p???)fs2?10?10?3?(69?106?0.33?106)=(120×10) =5.84m

580.14-3

衬垫临界跨距为：

?3h?34120?10?1003?10?10?0.144m Lc=?b4fs580.14应按Lc=0.144m来确定衬垫跨距Ls。

fsLs2580.14?0.14426

σs=2==0.5×10Pa

2bh2?0.01?0.12σ

max

=σф+σs=0.33×106+0.5×106=0.83×106Pa<69×106Pa

所以可保证满足动稳定要求。

5.5.5 10kV出线的选择及校验

10kV出线最大持续工作电流Ig.max=173A

按最大持续工作电流选择，选LGJ-120钢芯铝绞线，其标称截面为120mm，+80℃长期允许载流量为401A。

实际环境温度20℃，综合修正系数K=1.05

2K?Iy =1.05×401=421.05 >173

I 热稳定校验：S≥Smin=?tdz(mm2)

Ctdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间 取 tdz=3.4s

查书热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为:

5.1269?103I??3.4=99.51(mm2) Smin=tdz=

95C可见，前面所选导线截面S=120mm2>Smin=99.51mm2，满足热稳定要求。

5.6 避雷器的选择及校验

电站和变电所等电器设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致，因此变电站必须配置避雷器。

避雷器有两种：（1）阀型避雷器，按其结构的不同，又分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器：（2）管型避雷器，利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭。

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用于线路作为防雷保护。

5.6.1 110KV侧避雷器的选择和校验

由Ug=110kV查书，选FZ-110型，其参数如下表5-20：

表5-20 FZ-110避雷器参数 型号 额定电压 ,kV 灭弧电压 有效值,kV 工频放电电压有效值,kV 不小于 FZ-110 110 126 254 不大于 312 冲击放电电压峰值（1.5/20?s） 不大于，kV 375 440 8/20?s冲击残压不大于,KV （1）灭弧电压校验：

最高工作允许电压：Um?1.15UN?1.15?110?126.5KV

直接接地：Umh?CdUm?0.8?126.5?101.2KV，满足要求。 （5-16） （2）工频放电电压校验： 下限值： Ugfx?k0Uxg?3?126.53 ?219KV （5-17）

上限值： Ugfs?1.2Ugfx?1.2?219?262KV＜312KV （5-18） 上、下限值均满足要求。

故所选FZ-110 型避雷器满足要求。

（《发电厂电气部分课程设计参考资料》P140声明：一般国产阀型避雷器的保护特性与各种电器的绝缘均可配合，冲击的放电电压和残压校验从略。）

5.6.2 35KV侧避雷器的选择和校验

由Ug=35kV查书选FZ-35型，其参数如下表5-21： 表5-21 FZ-35避雷器参数

型号 额定电压,kV 灭弧电压 工频放电电压有效冲击放电电压峰值不大于，kV 不大于 104 134 148 冲击残压不大于,KV 有效值,kV 值,kV 不小于 FZ-35 35 41 84 （1）灭弧电压校验：

最高工作允许电压：Um?1.15UN?1.15?35?40.25KV 直接接地：Umh?CdUm?0.8?40.25?32.2KV，满足要求。

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（2）工频放电电压校验： 下限值： Ugfx?k0Uxg?3?40.253?69.72KV

上限值： Ugfs?1.2Ugfx?1.2?69.72?83.664KV＜104KV 上、下限值均满足要求。

故所选FZ-35 型避雷器满足要求。

5.6.3 10KV侧避雷器的选择和校验

由Ug=10kV查书选FZ-10型，其参数如下表5-22：

表5-22 FZ-10避雷器参数 型号 额定电压 ,kV 灭弧电压 有效值,kV 工频放电电压有效值,kV 不小于 FZ-10 10 12.7 26 不大于 31 45 50 冲击放电电压峰值不大于,kV 冲击残压不大于,KV （1）灭弧电压校验

最高工作允许电压：Um?1.15UN?1.15?10?11.5KV

直接接地： Umh?CdUm?1.1?11.5?12.65KV，满足要求。 （2）工频放电电压校验 下限值： Ugfx?k0Uxg?3.5?11.53?23KV

上限值： Ugfs?1.2Ugfx?1.2?23?28KV＜31KV

上、下限值均满足要求。故所选FZ—10阀式避雷器满足要求。

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6 主接线方案的经济比较

6.1 方案三与方案四的综合投资

(1)方案三的综合投资

a. 主变：50.07×2=100.14万元 b. 配电装置

110kV侧：5?4.76?10?0.272?26.52万元 35kV侧：13?1.22?2?0.2?24?0.12?19.14万元

10kV侧：1.55?12?0.11?2?0.0567?24?0.0076?3.1658万元

c. Z0＝100.14+26.52+19.14+3.1658=148.9658万元 （6-1） (其中，Z0为主体设备的综合投资，包括变压器、开关设备、配电装置等设备的综合投资)

d. Z =Z0(1+α/100)=148.9658×(1+90/100)=283.035万元 （6-2） (其中，α为附加费用比例系数，110kV取90) (2)方案四的综合投资

a. 主变：50.07×2=100.14万元 b. 配电装置

110kV侧：3?4.76?8?0.27=16.456万元

35kV侧：13?1.22?2?0.2?24?0.12?19.14万元

10kV侧：1.55?12?0.11?2?0.0567?24?0.0076?3.1658万元 c. Z0＝100.14+16.456+19.14+3.1658=138.9018万元

(其中，Z0为主体设备的综合投资，包括变压器、开关设备、配电装置等设备的综合投资)

d. Z=Z0(1+α/100)=138.9018×(1+90/100)=263.913万元 (其中，α为附加费用比例系数，110kV取90)

6.2 方案1与方案3的年运行费用

(1)方案三的年运行费用

△P0=80KW

△Q0=I0-%·SN/100=1.6×75000/100=1200kVar （6-3） △Ps(1-2)=90KW △Ps(1-3)=90KW △Ps(2-3)=68KW

△P1K=1/2(△Ps(1-2)+△Ps(1-3)-△Ps(2-3)) （6-4）

=1/2(90+90-68) =56kw

△P2K=1/2(△Ps(1-2)+△Ps(2-3)-△Ps(1-3)) （6-5）

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