110kV变电站电气一次部分设计

发电厂课程设计报告

110kV变电站电气一次部分设计

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摘 要

电力工业是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的位 置，是时间国家现代化的战略重点。电能是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求就必须加强电网建设，而变电站建设就是电网建设中的重要一环。

在变电站的设计中，既要求所变电能能很好地服务于工业生产，又要切实保证工厂生产和生活的用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：安全，在变电过程中，不发生人身事故和设备事故。可靠，所变电能应满足电能用户对用电的可靠性的要求。优质，所变电能应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

经济变电站的投资要少，输送费用要低，并尽可能地节约电能、减少有色金属的消耗 量和尽可能地节约用地面积。由原始资料可以知道，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。

本变电站的设计包括了：总体方案的确定、负荷分析、短路电流的计算、高低压配电系统设计与系统接线方案选择、继电保护的选择与整定、防雷与接地保护等内容。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 变压器 接线 高压网络 配电系统

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目 录

第一部分 变电站（所）电气一次部分设计说明书

一、原始资料............................................................................................. 1

二、电气主接线设计................................................................................ 2 三、主变压器变的选择............................................................................ 6 四、站（所）用变压器的选择................................................................ 7 五、高压电气设备选择............................................................................ 10 高压断路器的选择及校验.............................................................. 12 隔离开关的选择及校验.................................................................. 13 电流互感器的选择及校验.............................................................. 14 电压互感器的选择及校验.............................................................. 14 高压熔断器的选择及校验.............................................................. 17 母线选择及校验.............................................................................. 18 电缆选择及校验.............................................................................. 18 六、防雷及过电压保护装置设计............................................................ 19

第二部分 变电站（所）电气一次部分设计计算书

七、负荷计算............................................................................................ 21

八、短路电流计算................................................................................... 22 九、电气设备选择及校验计算............................................................... 32 高压断路器的选择及校验............................................................... 33 隔离开关的选择及校验................................................................... 35 电流、电压互感器的选择及校验................................................... 37 高压熔断器的选择及校验............................................................... 40 母线选择及校验............................................................................... 40 电缆选择及校验............................................................................... 45 四、防雷保护计算....................................................................................... 45

结束语.................................................................................... 49 参考文献.................................................................................50

III

第一部分 变电站电气一次部分设计说明书

一、110KV降压变电站一次部分设计原始资料

1.1 进线

110KV 2×150km架空线 0.3008欧/km 待设变电所 1.2 建站规模 电压 负荷 名称 乡镇变1 A区 B区 35KV 镇变2 C区 D区 E区 纺织厂1 纺织厂2 医院 10KV 化肥厂 塑料厂 备用 1

每回最大功率因数 回路数 负荷（KW） 5000 4300 3200 6000 3200 3200 6000 700 680 500 780 980 0.9 0.85 0.85 0.9 0.89 0.85 0.9 0.88 0.88 0.85 0.9 0.85 2 2 1 2 1 1 2 1 1 2 2 1 2 供电 方式 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 电缆 架空 架空 架空 线路长度（km） 15 7 11 10 23 7 11 5 3 7 5 10 1.3 环境条件

变电所位于某城市， 地势平坦，交通便利，空气污染较重，区平均海拔200米，最高气温39℃，最低气温2℃，年平均雷电日90日/年，土壤电阻率高达300?.M

1.4 短路阻抗

系统作无穷大电源考虑

二、电气主接线设计

电气主接线是由高压电器通过连接线，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，它要求用规定的设备文字和图形符号，并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。

其主接线总体方案的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，需要对发电厂、变电站的主接线总体方案进行缜密的比较，最终选择确定最佳方案。发电厂、变电站主接线总体方案的确定必须满足以下基本要求。 a） 供电可靠性

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线能可靠地工作，以保证对用户不间断供电，其评价标准有以下几点：(1) 断路器检修时，不宜影响对系统的供电；(2) 线路或母线发生故障时应尽量减少线路的停运回路数和主变的停运台数，尽量保证对重要用户的供电；(3) 尽量避免变电站全部停运的可能性。 b） 运行检修的灵活性

电气主接线应满足在调度、检修时的灵活性。(1) 调度运行中应可以灵活的投入和切除变压器和线路，满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下的系统调度运行要求，实现变电站的无人值班；(2) 检修时，可以方便的停运断路器、母线和继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行和对用户的供电。 c） 适应性和可扩展性

能适应一定时期内没有预计到的负荷水平的变化，满足供电需求。扩建时，可以适应从初期接线过渡到最终接线。在影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入变压器或线路而不互相干扰，并且使一次、二次部分的改建工作量最少。 d） 经济合理性

主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，要求做到经济合理。(1) 投资省。即变电站的建筑工程费、设备购置费、安装工程费和其他费用应节省，采用不同的接线方式，其投

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资具有明显的不同。(2) 占地面积小。主接线设计要为配电装置创造条件，采用不同的接线方式，配电装置占地面积有很大的区别。(3) 能量损失小。

变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。

2.1 220kV电气主接线方案确定

根据要求初步草拟以下两种方案：

方案一：双母线接线

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方案二：桥型接线 对以上两种方案进行比较如下：

表1 双母线接线与桥型接线的比较 方案 项目 可 靠 性 灵 活 性 经 济 性

由以上比较结果知，由于本变电站容量较大，在整个系统中占有较重要的地位 ，故要求系统有更好的供电可靠性。综合考虑可靠性和经济性，110KV宜采用双母线的接线方式。

方案I 双母线接线 运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理。倒闸操作复杂，容易误操作 易扩建，母联断路器可代替需检修的出线断路器工作 接线简单,运行设备少，投资比较多，年运行费用稍高 方案II 桥型接线 采用外桥形的连接方式，便于变压器的正常投切和故障切除 一条进线故障时，不影响另一台变压器的正常运行；但运营方式固定，总体灵活性差 只需要三台断路器，设备少，经济性好，占地面积小 2.2 35 kV电气主接线方案确定

根据要求初步草拟以下两种方案：

方案1：单母线分段接线 方案2：双母线接线

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对以上两种方案进行比较如下：

表2单母分段带旁母与双母接线的比较 基本要求/方案 可 靠 性 灵 活 性 经 济 性 方案I 单母分段带旁母接线 简单清晰、操作方便，旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 易于发展，运行方式简单，但灵活性差较差 设备少、投资小、占地面积小，用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 方案Ⅱ 双母线接线 接线较1要复杂，易误操作，可靠性较1要高，但仍有停电检修的可能 运行方式相对简单，并且具有较好的灵活性，方便扩建 设备多、配电装置复杂，投资和占地面大

经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案2的投资比较大，但可靠性、灵活性要比方案1更好。鉴于35KV母线上有11回出线，故选用可靠性较好的双母线接线。

2.3 10kV电气主接线方案确定

根据要求初步草拟以下两种方案：

方案1：单母线接线 方案2：单母线分段接线

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对以上两种方案进行比较如下：

表3单母分段带旁母与双母接线的比较 基本要求/方案 方案I 单母线接线 方案Ⅱ 单母线分段线接线 可 靠 性 用断路器把母线分段后,对简单清晰、操作方便， 但只有一条母线，重要用户可从不同段引出两个回发生短路时会发生全部停电，可靠性不佳 路, 保证不间断供电，可靠；检 修出线断路器，可以不停电检修，供电可靠性高 易于发展，运行方式简单，但灵活性差较差 当一回线路故障时,分段断路器自动将故障段隔离,保证正常段母线不间断供电,不致使重要用户停电 接线简单，设备少，投资较方案I高 灵 活 性 经 济 性 设备少、投资小、占地面积小

经比较两种方案都具有易扩建这一特性。但方案1可靠性、灵活性不如方案2，且10KV电压出线较多，又有医院等一级负荷，故应选择单母线接线方式。

三、主变压器的选择

在变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。110KV变电所设计技术规程规定，主变压器容量和台数的选择，应根据现行的SDJ161有关规定和审批的电力系统规划设计决定。变电所同一电压网络内任一台变压器事故时，其他元件不应超过事故过负荷的规定。凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%时不过载，并在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。如变电所有其他电源能保证变压器停运后用户的一级负荷，则可装设一台（组）主变压器。

220kV～330kV变压器若受运输条件的限制，应选用三相变压器。

具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。

主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。

根据变电站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，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷

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的60% — 70%。计算35KV和10KV母线的负荷和，得到S总=60.8MVA。所以，两台主变压器应各自承担30.4MVA。当一台停运时，另一台则要承担70%的负荷，约为42.56MVA。

本设计选择两台型号为SFS-50000/110的有载调压变压器。主变压器参数如表4所示。

表4 主变压器技术参数

额定电压（kV） 型号 额 定容 量(kVA) 高压 110 ?8 ?1.25% 空载空载损耗电流低（kW中压 （%） 压 ） 负载损耗（kW） 阻抗电压（%） 高-中 高-低 中-低 连接组标号 SFSZ7- 50000/ 110

50000 38.5?2?2.5% 11 1.3 71.2 250 10.5 17.5 6.5 YN， yn0,d11 四、站用电设计

4.1 站用变压器选择

《规程》第29条：采用整流操作电源或无人值班的变电所，应装设两台所用变压器。并应分别接在两条不同母线的电源或独立电源上。如能够从变电所外引入可靠的380V备用电源，上述变电所可只装设一台所用变压器。第30条：如有两台所用变压器应装设备用电源自动投入装置。同时《电力工程设计手册》说明：枢纽变中一般装设两台所用变，其他变电所中一般装设一台所用变，但容量在60000kVA以上时，应装设两台所用变。变电所中装有强迫油循环冷却变压器或调相机时，均装设两台所用变。因此，根据规定并结合本所情况，采用两台所用变，互相作为暗备用。由此可以选择SZ9-400/10型变压器，具体参数见表5。

表5 SZ9-800/10变压器参数

额定容量（KW） 400

连接组标号 Y，yn0

额定电压（KV） 高压 10±4×

2.5%

低压 0.4

损耗（KW） 空载 0.84

负载 4.2

阻抗电

空载电

压（%） 流（%） 4

1.4

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4.2 站用电接线

一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。

两种方案如下：

方案1：单母线分段接线 方案2：单母线接线

对以上两种方案进行比较如下：

表6单母分段与单母接线的比较 方案 项目 方案I 单母分段接线 方案II 单母线接线 用断路器把母线分段后,对重要简单清晰、操作方便，检修任一可 用户可从不同段引出两个回路, 保证靠 不间断供电，可靠；检修出线断路器，回路出线时必须断电，可靠性差 性 可以不停电检修，供电可靠性高 灵 当一回线路故障时,分段断路器活 自动将故障段隔离,保证正常段母线性 不间断供电,不致使重要用户停电 运行方式简单，易于发展，但灵活性较I差 经 接线简单,运行设备少，投资少，接线简单，设备少，投资较方案济 年运行费用稍高 I低 性

经比较，两方案经济性相差不大。又因为10KV侧为单母线分段接线，同时为了确保可靠性和灵活性，满足厂用电的安全需求，选用方案1的单母线分段接线方式。

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则系统主接线图如下：

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五、高压电气设备的选择

5.1高压电气设备选择的一般条件

电器选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电器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。在进行电器选择时，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，并注意节省投资，选择合适的电器。

尽管电力系统中各种电器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却是一致的。电器要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。

(1)按正常工作条件选择电器 ①额定电压和最高工作电压

在选择电器时，一般可按照电器的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择，即

UN?UNs ②额定电流 电器的额定电流

IN是指在额定周围环境温度

?0下，电器的长期允许电流。

IN应

不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流

Imax，即

I③按当地环境条件校核

N?Imax

在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤其是小环境）条件当气温、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件是，应采取措施。

(2)按短路情况校验 ①短路热稳定校验

短路电流通过电器时，电器各部件温度应不超过允许值。满足热稳定的条件为

I式中Q——短路电流产生的热效应；

K2tt?Q KI

t、t——电器允许通过的热稳定电流和时间。

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②电动力稳定校验

电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为

i或

式中

as?ish

?Ish Iasish、

Ish——短路冲击电流幅值及其有效值；

ias、Ias——电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。

下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：

1)熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。 2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。 3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。 ③短路电流计算的条件

为使电器具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定：

1)容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建成后5～10年）；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。

2)短路种类一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。

3)计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。 ④短路计算时间

校验电器的热稳定和开断能力时，还必须合理的确定短路计算时间。验算热稳定的计算时间

tk为继电保护动作时间

tpr和相应断路器的全开断时间

tab之和，即

t?tkpr?tab

而 式中

tab?tin?ta tab——断路器全开断时间；

t

pr——后备保护动作时间；

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tin——断路器固有分闸时间； ——断路器开断时电弧持续时间。

t时间

a开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，故电器的开断计算时间

tbr应为主保护

tpr1和断路器固有分闸时间之和，即

t

br?tpr1?ttin

5.2高压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；当设备或线路发生故障时，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。

本变电所高压断路器选择如下（选择和校验计算见第二部分）： 110KV变压器侧与进线侧断路器选SW7-110型，参数如下表所示：

表7 SW7-110型断路器

额定断重合性能 开 额定电动稳定电4S热稳定电合闸时间固有分闸型号 电流电流休重合流（KA） 流(KA) (s) 时间(s) 额最流(A) (KA) 止时间时间定 大 15.8、 (s) (s) SW7-11110 126 1600 15.8、 55 21 0.2 0.04 0.1 0.4 0

35KV变压器侧与出线侧选出断路器型号为SW4－35-Ⅰ型，其参数如下表所示：

表8 SW4－35-Ⅰ型断路器

电压(KV) 额定电额定断开 动稳定电4s热稳定合闸时间固有分闸型号 额最流(A) 电流(KA) 流（KA） 电流(KA) (s) 时间(s) 定 大 40.SW4-35-Ⅰ 35 1250 16 40 16 0.35 0.08 5 电压(KV)

10KV变压器侧选出断路器型号为N10-10/1000-31.5型，其参数如下表所示：

表9 N10-10/1000-31.5型断路器

型号 额定电压额定电流额定断开 动稳定电流(KV) (A) 电流(KA) （KA） 10 1000 31.5 80 12

2s热稳定电合闸时固有分闸时流(KA) 间(s) 间(s) 31.5 >0.2 >0.06 SN10-10

（2）短路电流的电动力效应

由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过大或设备结构强度不够，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一步扩大。

（3）短路系统电压下降

短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响。例如，异步电动机的电磁转矩与端电压平方成正比。同时电压降低能造成照明负荷诸如电灯突然变暗及一些气体放电灯的熄灭等，影响正常的工作、生活和学习。

（4）不对称短路的磁效应

当系统发生不对称短路时，不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通在邻近的电路内能感应出很大的电动势。

（5）短路时的停电事故

短路时会造成停电事故，给国民经济带来损失。并且短路越靠近电源，停电波及范围越大。

（6）破坏系统稳定造成系统瓦解

短路可能造成的最严重的后果就是使并列运行的各发电厂之间失去同步，破坏系统稳定，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电。 6.2.3短路电流计算的目的

（1）电主接线比选

短路电流计算可为不同方案进行技术经济比较，并为确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。

（2）选择导体和电器

如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备动力稳定，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验短路器的遮断能力等。

（3）确定中性点接地方式

对于35kV、10kV供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接地方式。 （4）选择继电保护装置和整定计算

在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下

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电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。 6.2.4短路电流计算的内容

（1）短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。

（2）短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。

（3）短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体项目及其计算条件，取决于计算短路电流的目的。 6.2.5短路电流计算方法

供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源的回路总阻抗值。电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值法。

（1）标幺值法

标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基准值的比值。标幺值法，就是将电路元件各参数均用标幺值表示。由于电力系统有多个电压等级的网络组成，采用标幺值法，可以省去不同电压等级间电气参量的折算。在电压系统中宜采用标幺值法进行短路电流计算。

（2）有名值法

有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数。这种方法通常用于1KV以下低压供电系统短路电流的计算。 6.2.6短路电流计算过程

计算步骤：

(1) 选择计算短路点。 画等值网络图。

1）首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。

2）选取基准容量Sb和基准电压Ub（一般取各级的平均电压）。

3）将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。 4）绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。

化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd。

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取基准容量为

又依公式：SB?100MVA,基准电压为UB?Uav，

Ib?S3UB，BUX?SB2BB。

计算出基准值如下表1-1所示：

表25 基准值

115 0.50 132.25 37 1.56 13.69 10.5 5.49 1.10 UB(KV) IB(KA) XB(?)

6.3 主变压器参数计算

由所选主变压器可知：故：

U12%=10.5 U13%=17.5 U23%=6.5

U1%=0.5?U12%+U13%?U23%??0.5?10.5?17.5?6.5??10.75

2UU%=0.5?U12%+U23%?U13%??0.5?10.5?6.5?17.5???0.25?0

3%=0.5?U13%+U23%?U12%??0.5?17.5?6.5?10.5??6.75

主变压器各侧电抗标幺值计算结果如下：

X1?

U1%SB8.5100????0.17 100SN10050 X2?U2%SB0100????0 100SN10050

6.4系统等值电抗

架空线：

U3%SB6.75100X3?????0.135100SN10050

XL1?XL2?0.3008*150?45.12 ?

所以：

X?0.5XSL1SUB2C?0.5?45.12?1001152?0.171

6.5站用变压器参数计算

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由表5可得：Ud%?4

X4?

Ud%SB4100????10 100SN1000.46.6短路点的确定

此变电站设计中，电压等级有四个，在选择的短路点中，其中110KV进线处短路 与变压器高压侧短路，短路电流相同，所以在此电压等级下只需选择一个短路点；在另外三个电压等级下，同理也只需各选一个短路点。

依据本变电站选定的主接线方式、设备参数和短路点选择，网络等值图如下：

各短路点如图：

图1 短路点图

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各短路点的短路计算

（1) 短路点d-1的短路计算(110KV母线)

网络化简如图所示：

图2 d-1点短路等值图

X

???X1S?0.171

II

(3)*K?X*??1?5.848 0.171100?0.502KA

3?115d?S3UB?CI(3)K?IK?Id?5.84?80.5?02?B*(3)*2.KA936

SS Xi?2.55II?1.51I(3)Kshsh?(3)KK?100?584.8MVA0.171?2.55?2.936?7.487KA?1.51?2.936?4.433KA(3)

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(2) 短路点d-2的短路计算(35KV母线)

网络化简为：

图5 d-3点短路等值图

XIIIiI

K*???X1S?(X1?X2)//X(?1X?1?3.9060.2562?)0.?171(0.1?7+0)/20.256(3)*d(3)KS

(3)KshshX100?S??1.560KA3U3?37?I?I?3.906?1.560?6.095KA100?S??390.6MVAX0.256?2.55I?2.55?6.095?15.542KA?1.51I?1.51?6.095?9.203KA?BC(3)*KdB*?(3)K(3)K*

28

(3) 短路点d-3的短路计算(10KV母线)

网络化简为：

图4 d-3点短路等值图

XII

K*???X1S?(X1?X3)//(X1?X3)?0.171?(0.17?0.135)/2?0.326?1?3.0910.326(3)*dIiI(3)KS(3)KshshX100?S??5.499KA3U3?10.5?I?I?3.091?5.499=16.997KA100?S??306.7MVAX0.326?2.55I?2.55?16.997?43.342KA?1.51I?1.51?16.997?25.665KA?BC(3)*KdB*?(3)K(3)K*

29

（4）短路点d-4的短路计算

网络化简只需在图6上加站用变压器的电抗标幺值即可，如下图所示：

图5 d-4点短路等值图

X’*??0.326?5?5.326I(3)*K?1X‘*?1?5.326?0.188KAId?SB1003U?C3?0.4?144.337A

I(3)K?I(3)*K?Id?0.188?144.337?27.135KA

S(3)K?SB100X*??5.326?18.776MVAish?2.55I(3)K?2.55?27.135?69.194KAIsh?1.51I(3)K?1.51?27.135?40.974KA

30

6.7绘制短路电流计算结果表

表26 短路计算表

短路电流短基值 基值 总电抗周期分量短路电流周短路电流冲路电压 电流 支路名标幺值 有效值的期分量有效击值 点UC(kV)(3)称 标幺值*Id(kA) 编?值K（KA) sh（KA） (3)*号 K 全电流 有效值 短路容量 XIIiIsh(KA) S(3)K(MVA) 公式 SB3UC 1X‘*?I (3)*K ?Id 2.55I(3)K 1.51IK(3) SXB*? d-1 115 d-2 37 0.502 110kv 0.171 1.560 35kv 0.256 5.848 3.906 3.091 0.188 2.936 8.424 16.997 27.135 7.487 15.542 43.342 69.194 4.443 9.203 25.665 40.974 584.8 390.6 306.7 18.776 d-3 10.5 5.499 10kv 0.326 d-4 0.4 144.337 0.4kv 5.326

31

八、电气设备选择及校验计算

在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。

表27 各回路持续工作电流 回路名称 变压器回路 计算公式 Ig.max?1.05In?1.05Sn3Un 馈电回路 Ig.max?2?Pn3UnCOS?注： Pn,Un,In等都为设备本身的额定值。

各回路持续工作电流计算结果见下表：

表26 各回路持续工作电流结果表 回路名称 计算公式及结果 110KV母线 Ig.max=1.05?Sn3?Un?1.05?60.8=0.335 KA 3?110110KV进线 Ig.max=2P/22?57.12/2?=0.342 KA 3Uncos?3?110?0.87635KV母线 Ig.max=1.05?Sn3?Un?1.05?55.77=0.966 KA 3?3535KV出线 Ig.max=2P/72?52.2/10?=0.196 KA 3Uncos?3?35?0.8791.05?Sn3?Un?1.05?5.03=0.305 KA 3?1010KV母线 Ig.max=10KV出线 Ig.max=2P/102?4.92/7?=0.093 KA 3Uncos?3?10?0.8731.05?Sn3?Un?1.05?0.4=0.638 KA 3?0.380.4KV母线 Ig.max= 32

（一）高压断路器的选择及校验

1）110KV母线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：查表26得：Ig.max=0.335KA＝335A

根据电力工程电气设备手册，由于采用双母线的接线方式，可靠性高，所以从经济的角度出发，选择少油断路器：可选择SW6-110型号和SW7-110型号的两种断路器。查表得知，这两种断路器的性能相似，故从轻型的角度出发，选择SW7-110型断路器，参数见表3所示。

因为In=1600A，Ig.max=275.5A 所以Ig.max < In

③开断电流：Idt≤Ikd 因为Idt=2.936KA ④动稳定：ish≤imax 因为ish =7.487KA

imax=55KA

所以ich

Ikd=15.8KA

所以Idt

⑤热稳定：I∞2tdz≤It2t

t=2+0.06=2.06s(t为后备保护动作时间和断路器固有分闸时间之和) 因为I∞2tdz=2.936×2.06=17.757 It2t=21×4=1764 所以I∞2tdz

经以上校验此断路器满足各项要求。

2）110KV进线侧断路器的选择及校验

①电压：因为Ug=110KV

Un=110KV

所以Ug= Un

2

2

②电流：查表26得：Ig.max=0.342 KA＝342A

选出断路器型号为SW7-110型。

故Ig.max < In，此断路器型号与110KV母线侧断路器型号一样，故这里不做重复检验。

3）35KV母线侧断路器的选择及检验

①电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.966 KA＝966A

选出断路器型号为SW4－35-Ⅰ型，其参数见表4所示： 因为In=1250A

Ig.max=866A 所以Ig.max < In

③开断电流：Idt≤Ikd 因为Idt=8.424KA ④动稳定：ich≤imax 因为ich =15.542KA

imax=80KA

所以ich

Ikd=31.5KA

所以Idt

⑤热稳定：I∞2tdz≤It2t

33

t=2+0.06=2.06s

因为I∞2tdz=8.424×2.06=146.19 所以I∞2tdz

4）35KV出线侧断路器的选择及校验

①电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

2

It2t=31.5×4=3969

2

②电流：查表26得：Ig.max=0.196 KA＝196A 选出断路器型号为SW4－35-Ⅰ型，故Ig.max < In

此断路器型号与35KV母线侧断路器型号一样，故这里不做重复检验。

5）10KV母线侧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：查表26得：Ig.max=0.305KA＝305A

选出断路器型号为N10-10/1000-31.5型，其参数见表5所示： 因为In=1000A

Ig.max=305A

所以Ig.max < In

③开断电流：Idt≤Ikd 因为Idt=16.997KA ④动稳定：ich≤imax 因为ich =43.342KA

imax=80KA

所以ich

Ikd=31.5KA

所以Idt

⑤热稳定：I∞2tdz≤It2t

t=2+0.06=2.06s

因为I∞2tdz=16.997×2.06=595.13 It2t=31.5×2=1984.5 所以I∞2tdz

6）10KV出线侧断路器的选择及校验

①电压：因为Ug=10KV

Un=10KV

所以Ug= Un

2

2

②电流：查表26得：Ig.max=0.093 KA＝93A

选出断路器型号为N10-10/1000-31.5型,其参数见表6所示： 因为In=31.5KA

Ig.max=200.6A

所以Ig.max < In

此断路器型号与10KV母线侧断路器型号一样，故这里不做重复检验。

34

（二）隔离开关的选择及校验

1)110KV母线侧隔离开关的选择与校检

①电压：因为Ug=110KV

Un=110KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.335KA＝335A

选出隔离开关GW4－110/600型，其参数见表7所示

因为In=600A

Ig.max=335A 所以Ig.max < In

③动稳定：ich≤imax 因为ich =7.487KA

imax=50KA

所以ich

④热稳定：I∞2tdz≤It2t

前面校验断路器时已算出因为I∞2tdz=2.936×2.06=17.757 又It2t=16×5=1280 所以I∞2tdz

2）110KV进线侧隔离开关的选择及校验

2

2

①电压：因为Ug=110KV Un=110KV 所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.342 KA＝342A 选出隔离开关型号为GW4－110/600型。

故Ig.max < In，此断路器与110KV母线侧隔离开关型号一样，故这里不做重复检验。 3）35KV母线侧断路器的选择及检验

①电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.966 KA＝966A

选出隔离开关型号为GW5-35/1250型，其参数见表8所示：

因为In=1250A ③动稳定：ich≤imax 因为ich =15.542KA ④热稳定：I∞2tdz≤It2t

前面校验断路器时已算出I∞2tdz=8.4242×2.06=146.19

It2t=31.5×4=3969

2

Ig.max==966A所以Ig.max < In

imax=100KA 所以ich

所以I∞2tdz

4)35KV出线侧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：查表26得：Ig.max=0.196 KA＝196A

35

选出隔离开关型号为GW4－35/600型，其参数见表9所示：

因为In=600A

③动稳定：ich≤imax

Ig.max=196A 所以Ig.max < In

因为ich =21.4812KA ④热稳定：I∞2tdz≤It2t

imax=50KA 所以ich

前面校验断路器时已算出I∞2tdz=8.424×2.06=146.19 又It2t=16×5=1280 所以I∞2tdz

5）10KV母线侧断路器的选择及校验

①电压：因为Ug=10KV

Un=10KV

所以Ug= Un

2

2

②电流：查表26得：Ig.max=0.305KA＝305A

选隔离开关型号为GN1-10/400型，其参数见表10所示 因为In=100A ③动稳定：ich≤imax 因为ich =43.342KA ④热稳定：I∞2tdz≤It2t

前面校验断路器时已算出I∞2tdz=16.997×2.06=595.13 又It2t=14×5=980 所以I∞2tdz

6）10KV出线侧隔离开关的选择及校验 ①电压：因为Ug=10KV

Un=10KV

所以Ug= Un

2

2

Ig.max=305A 所以Ig.max < In

imax=50KA 所以ich

②电流：查表26得：Ig.max=0.093 KA＝93A

选出隔离开关型号为GN1-10/400型,其参数见表11所示 因为In=400A ③动稳定：ich≤imax 因为ich =43.342KA ④热稳定：I∞2tdz≤It2t

前面校验断路器时已算出I∞2tdz=16.997×2.06=595.13

2

2

Ig.max=93A 所以Ig.max < In

imax=50KA 所以ich

又It2t=14×5=980 所以I∞2tdz

36

（三）电流互感器的选择及校验

1) 110KV变压器侧电流互感器的选择及校验

①电压：因为Ug=110KV

Un=110KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.335 KA＝335A

选电流互感器型号为LB-110/2?600/5型，其参数见表12所示 因为I1n=2×600=1200A

Ig.max=335A

所以Ig.max < I1n

③动稳定：ich≤2ImKdw

因为2ImKdw=2×(2×600)×75=127279A=127.279KA 所以ich<2ImKdw

④热稳定：I∞2tdz≤(ImKt)

2

ich=7.487KA

由断路器校验时已算出I∞2tdz=2.9362×2.06=17.757

(I1nKt)2=［(2×0.6)×75］2=8100 所以I∞2tdz<(ImKt)2

2) 110KV进线侧电流互感器的选择及校验

①电压：因为Ug=110KV

Un=110KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.342KA＝342A

选电流互感器型号为LB-110/2?600/5型，故Ig.max < In

此互感器型号与110KV进线侧互感器型号一样，故这里不做重复检验。 3)35KV变压器侧电流互感器的选择及校验

①电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.966KA＝966A

选电流互感器型号为LCWD1-35/1200/5型，其参数见表13所示

因为I1n=1200A Ig.max=966A 所以Ig.max < I1n

③动稳定：ich≤2ImKdw

因为2ImKdw=2×1200×2.5×38=158392A=161.22KA 所以ich<2ImKdw

37

ich=15.542KA

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