110KV变电站电气一次部分设计

浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）

LANZHOU UNIVERSITY OF TECNOLOGY

毕业设计（说明书）

题 目：某110KV终端变电所电气一次部分

学 院： 电气工程及其信息工程学院 专业班级： 控制工程一班 姓 名： 冯 尔 鹏 学 号： 09230814 指导教师： 陈 玉 武

2012 年 12 月 15 日

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 引言

变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力系统的变电站大致分为四大类：升压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。

现阶段：全面做好“十二五”发展规划，加快电网重点工程建设，进一步加强企业经营管理，推进“三集五大”体系建设，加大科技创新和管理创新力度，继续加强“三个建设”。

电力力布局由注重就地平衡向全国乃至更大范围优化统筹转变，电力结构由过度依赖煤电向提高非化石能源发电比重转变，推进集约化发展和标准化建设，充分发挥国家电网在电力市场化、能源清洁化、经济低碳化、生活方式现代化中的基础性作用；实现供配电输送无缝隙，无错误

结合我国电力现状，为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，优化发展变电站，根据当地电力系统发展规划，拟在某区域新建一座110KV变电站，本题课题联系实际。

本次设计是在掌握变电站生产过程的基础上完成的。通过它可以复习巩固了专业课程的有关内容，拓宽了知识面，增强了工程观念，培养了变电站设计的能力。同时对能源、发电、变电和输电的电气部分有个详细的概念，能熟练的运用有些知识，如短路计算的基本理论和方法、主接线的设计、导体电气设备的选择等

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浙江水利水电专科学校毕业论文（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，国民经济的发展越来越快，要满足这一要求就必须加强电网建设，而变电所建设就是电网建设中的重要一环，在变电站的设计中，即要求所变电能能很好的服务于工业生产，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，就必须满足以下要求：安全性、可靠性、经济型、灵活性。

本设计讨论的是110KV变电站电气部分的设计，该电压等级属于高压网络，设计通过分析变电所担任的任务及用户负荷等情况，选择所址，并通过出线回路数、电压等级、负荷类型等选择合适的电气主接线型式，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及其连接方式，再进行短路电流计算，进行各高低压电气设备的选择及其校验，并设计了防雷与接地保护等，最后设计整个系统的电气接线图。

关键字

变电所、主接线、变压器、负荷、短路计算、电气设备

ABSTRACT

With the development of science and technology in China, particularly computing technology has advanced,

The design is refer to the part of 110kV electrical substation design. First of all,

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） Key Words

Substation；

Short Circuit Calculation；Electrical equipment Selection

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 目 录

引言 ........................................................... 2 摘 要 ......................................................... 3 ABSTRACT ....................................................... 3 目 录 ......................................................... 5 1. 电气主接线的设计 ............................................ 7

1.1 主接线概述 .............................................. 8 1.2 主接线设计原则及设计要求 ............................... 10 1.3 主接线选择........................................10 2. 主变压器的选择 ............................................. 13

2.1 主变压器的选择原则 ..................................... 13

2.1.1 主变压器台数的选择 ............................... 14 2.1.2 主变压器容量的选择 ............................... 14 2.1.3 绕组数量和连接形式的选择 ......................... 15 2.2 主变压器选择结果 ....................................... 16 3. 短路电流的计算 ............................ /错误！未定义书签。

3.1 短路电流计算的目的 ..................................... 20 3.2 短路电流计算的一般规定

3.3 短路电流的计算步骤 ..................... 错误！未定义书签。

3.4 短路电流有关计算方法 ................... 错误！未定义书签。 3.5 110KV变电站的短路计算

3.5.1 变压器各绕组电抗标幺值的计算 3.5.2 110KV侧短路计算 3.5.3 35KV侧短路计算 3.5.4 10KV侧短路计算

4. 电气设备的选择 ............................................. 29 4.1 选择电气设备的主要技术条件

4.2 电气设备选择的一般原则

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）

图1-1 主接线方案一

方案二：110KV侧单母线分段接线，35KV侧双母线接线、10KV侧单母分段接线。

110kV侧2回（架空线），由于该进线侧有两回且有母线，采用双母线形式即可满足供电可靠且调度灵活、扩建方便和经济节约等特点，故该电压等级侧选择单母分段接线形式。

35kV出线4回（架空线），由于该电压等级一般用于比较重要的厂用电，故对供电可靠要求比较高，双母线接线形式安全可靠且当故障时可灵活切换线路运行，保证了厂用电的安全可靠，故该电压等级侧选择双母线接线形式。

10kV出线8回（电缆），10kV侧最大负荷为30MVVA，主要为Ⅰ、Ⅱ类用户，选择单母分段接线方式即可满足供电安全可靠，又能满足经济、灵活等要求。

方案二主接线如下图1—2所示：

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图1-2 主接线方案二

现对两种方案比较如下[10]：

主接线方案比较表

方案 项目 方案一： 方案二、 110KV侧双母线接线，35KV110KV侧单母分段接线，35KV侧侧双母带旁路母线接线、10KV双母接线、10KV侧单母分段接侧单母分段接线。 可靠性 线。 1.110KV接线较复杂，设备本1.110KV侧及35KV侧接线相对简身故障率少，可靠性很高。单，但任可以满足可靠性要求。 2.35KV故障时，停电时间短，2.有两台主变压器工作，保 可靠性高。 证了在变压器检修或故障时，不3.10KV侧采用单母分段接致使该侧不停电，提高了可靠性。 线，可满足一般用户供电的可靠性。 灵活性 1.110KV运行方式相对复杂，1.各电压级接线方式灵活性都故障时倒闸操作复杂，灵活性好；

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 差； 2.各电压级侧接线易于扩建和实2.各种电压级接线都便于扩现自动化。 建和发展。 经济性 1.设备相对复杂，投资较大。 1.设备相对少，投资较小； 2.采用带旁路母线形式，占地2.母线采用双母线，占地面积小。 面积较大。 从图中以及数据综合考虑，现确定第二方案为设计最终方案，即110KV侧采用单母分段形式，35KV侧采用双母线形式，10KV侧采用单母线分段形式。

二. 主变压器的选择

在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变压器的选择。

变电所主变压器容量一般应按5-10年规划负荷来选择。根据城市规划，负荷性质，电网结构等综合考虑确定其容量。对于重要变电所应考虑以1台主变压器停运时其余变压器容量在计及负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电。对于一般变电所，当一台主变停运时，其余变压器的容量应能满足全部负荷的70%-80%，在目前实际的运行情况变电所中一般均是采用两台变压器互为暗备用并联运行。变压器除满足以上要求外还需要考虑变电所发展和调整的需要，并考虑5-10年的规划，并留有一定的裕量并满足变压器经济运行的条件。

根据现实运行的经验，一般是采用两台变压器互为备用。对于两台互为备用并联运行的变压器，变电所通常采用两台等容量的变压器，单台变压器容量视它们的备用方式而定。

2.1 主变压器的选择原则

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，并适当考虑远期10～20年的负荷发展。

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。

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

2.1.1 主变压器台数的选择

1、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。

2、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。

3、对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

2.1.2 主变压器容量的选择

（1）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。变压器的容量一般应按5-10年规划负荷来选择，根据城市规划，负荷性质，电网结构等综合考虑确定其容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其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；对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%，在目前实际的运行情况变电所中一般均是采用两台变压器互为备用并联运行。

主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年负荷发展。对城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。

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所，应考虑到当一台主变压器停运时，其余变压器容量在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；对一般性变电所，

当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70％-80％。此

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 变电所是一般性变电所。 （2）负荷计算：

要选择变压器的容量，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35KV侧、10KV侧。 由公式：S?Kt?P／cosj?(1?α﹪)可知 其中：S——某电压等级的计算负荷

Kt——同时系数（35KV侧取0.9,10KV取0.85、35KV各负荷与10KV各负

荷之间取0.9、站用负荷取0.85）

α％——该电压等级电网的线损率 P、cosj——各电压等级的负荷和功率因数 本次设计中：

同时率：35KV侧取0.9,10KV侧取0.85，则

／0.9?(1?0.05)?29.75MVA 容量确定: S10kv?0.85×30

S35KV?0.9?40=42MVA ／0.9?（1?0.05）

S=29.75+42=71.75MVA

S×70%=50.225MVA 50.225MVA<63MVA

由于本次设计中需要两台同容量的变压器，而当其中一台故障停用时，另一台变压器的容量应满足全部负荷的70%，通过选择分析选择两台额定容量为63000KVA的SFSZ9_63000/110KV（S-三相、F-油浸风冷、S-三绕组、Z-有载调压、9-设计序号、63000-额定容量、110kv-电压等级）型变压器。

2.1.3 绕组数量和连接形式的选择

变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 统采用的绕组连接方式只要有丫和△，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；35KV亦采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压，变压器绕组多采用△连接。因此，本次设计选择三相三绕组的110/35/10KV的变压器，其连接组别为Y/Y/△接线形式。

2.2 主变压器选择结果

查《电力工程电气设备手册：电气一次部分》，选定变压器的容量为63MVA。 由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查《大型变压器技术数据》选定主变型号为：SFSZ9-63000/110。 主要技术参数如下： 额定容量（KVA）：63000

额定电压（KV）：高压110；121±8×1.25% ；中压—35；38.5； 低压—6.3；

6.6；10.5；11

连接组标号：YN/yn0/d11 空载损耗：67.7(KW) 负载损耗：0.67(KW)

阻抗电压（%）：高中：10.5；中低：6.5；高低：17.5-18.5 空载电流（%）：0.7

所以一次性选择两台SFSZ9-63000/110型变压器为主变。

三.短路电流计算 3.1 短路电流计算的目的

在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节。其计算目的主要有以下及方面：

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 1、在选择电气主接线时，为了比较各种接方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流措施等，均需进行必要的短路电流计算。

2、在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某时刻的短路电流有效值，用以校验设备开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。

3、在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。

4、在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。

5、接地装置的设计，也需要用短路电流。 3.2 短路电流计算的一般规定

验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。

1、计算的基本情况

（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；

（2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； （3）短路发生在短路电流为最大值的瞬间； （4）所有电源的电动势相位角相同；

（5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻，对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大关合电流有效值时才予以考虑。

2、接线方式

计算短路电流所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式）而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

3、计算容量

应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后5～10年）。

4、短路种类

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的进行校验。

5、短路计算点

在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。

对于带电抗器的6～10KV出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前。选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。

3.3 短路电流的计算步骤

在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用运算曲线法，现将其计算步骤简要

如下：

1、选择计算短路点。

2、画等值网络（次暂态网络）图。

（1）首先去掉系统中所有负荷分支、线路电容、各元件电阻发电机电抗用次暂态电抗Xd″

（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）将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗。 （4）绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。

3、化简等值网络，为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简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Xλ。

4、求计算电抗Xjs。

5、由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标么值（运算曲线只作到Xjs=3.5）。

6、计算无限大容量（或Xjs≥3）的电源供给的短路电流周期分量。 7、计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 8、计算短路电流冲击值。

9、计算异步电动机供给的短路电流。

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 10、绘制短路电流计算结果表。

3.4短路电流有关计算方法

1.网络化简：

① 星形网络与多角形网络的变换方法。 ② 对短路点对称的网络应用等电位连接方法。 ③ 合并或分解电源的方法。 ④ 分布系数法。 2.求短路电流值：

① 无限大容量系统短路计算法。 ② 同一个变化法。 ③ 个别变化法。

3.5 110KV变电站的短路电流计算

各回路最大持续工作电流：

由Smax?UeIgmax

式中 Sma——所统计各电压侧负荷容量 x Ue——各电压等级额定电压 Igmax——最大持续工作电流 可得Igmax?Smax/（

Ue)

则：110KV侧 Igmax=4000/( 35KV侧 Igmax=40/( 10KV侧 Igmax=30/(

×110)=20.995A ×35)=0.660A ×10)=1.732A

系统阻抗：110KV侧电源容量为4000MVA，，归算至本所110KV母线侧阻抗为

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 0.364（Sj=100MVA）。变压器型号为SFSZ9—63000/110。

SN=63MVA其中高中、高低、中低阻抗电压（%）分别为10.5，18，6.5。简化图如下图所示：

图3-1 系统图的等值电路

3.5.1 变压器的各绕组电抗标幺值计算

Us1%=1/2[Us(1-2)%+Us(3-1)%-Us(2-3)%]=1/2(18+10.5-6.5)=11 Us2%=1/2[Us(1-2)%+Us(2-3)%-Us(3-1)%]=1/2(18+6.5-10.5)=7 Us3%=1/2[Us(3-1)%+Us(2-3)%+Us(1-2)%]=1/2(10.5+6.5-18)=-0.5 设SB=100MVA，UB=Uav

Xt1*=Us1%/100×SB/SN=11/100×100/63=0.175 Xt2*=Us2%/100×SB/SN=7/100×100/63=0.111 Xt3*=Us3%/100×SB/SN=-0.5/100×100/63=-0.008

XSA*=Us1%/100×U1N2/Sn=11/100×1152/4000=0.364

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） =—1.071

X2*=1/2(Xt2*+Xt3*+Xt2*Xt3*/Xt1*)

=1/2×[0.111-0.008+(-0.008)×0.111/0.175] =0.049

X3*=1/2(Xt1*+Xt3*+Xt1*Xt3*/Xt2*) =1/2×[0.175-0.008+0.175×(-0.008)/0.111] =0.154

图 3.4-2 10KV侧短路时的等值电路化简图再将三角形变为星形：

XX'1*X'3*1*=X'1*+X'2*+X'3*

=(-1.071)×0.154/(-1.071+0.049+0.154) =0.205

XX'2*X'3*2*=X'1*+X'2*+X'3*

=0.049×0.154/(-1.071+0.049+0.154)

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） =-0.009

X3*=X1*X2*/(X1*+X2*+X3*)

=（-1.071）×0.049/(-1.071+0.049+0.154) =0.065

图3.4-3 10KV侧短路时的等值电路化简图 再次简化

因为X1*=0.205 X3*=0.065 XSA*=0.364 所以：XA*=XAS*+X1*=0.569 XB*=XBS*=0.065 XC*=X3*=-0.009 示意图如下所示:

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）

图3.4-4 10KV侧短路时的等值电路化简图

再做三角形变换

XAF*=XA*+XC*+XA*XC*/XB*

=0.569-0.009+0.569×（-0.009）/0.065 =0.481

XBF*=XB*+XC*+XB*XC*/XA*

=0.065-0.009+0.065×（-0.009）/0.569 =0.055 示意图如下：

图3.4-5 10KV侧短路时的等值电路化简图

电抗的计算： X*Σ=Xas*=0.481 按无限大电源容量计算：

短路电流：I*k=1/X*Σ=1/0.481=2.079KA

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） Ik=Ik*×SN/（31/2×UN）

=2.079×100/（31/2×10.5）=11.432KA 冲击电流：Ich=2.25×Ik

=2.25×11.432=21.722KA

短路容量：Sd=31/2UN×Ik

=31/2×10.5×11.432=207.90kVA

短路计算结果列表于下：

表3-1 短路计算成果表 短路点 f-1 f-2 f-3 基准电压 (KV) 115 37 10.5 短路电流 (KA) 1.379 3.077 11.432 冲击电流 (KA) 3.103 6.923 21.722 短路容量S (KVA) 274.67 197.19 207.90 四. 电气设备的选择

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确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。

本设计中，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择。

由于电气设备和载流导体的用途及工作条件各异，因此他们的选择校验项目和方法也都完全不相同，但是，电气设备和载流导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此它们的选择都有一个公共的原则：按正常工作状态进行选择，按短路状态进行校验。

4.1.选择电气设备的主要技术条件

（1)电压，其允许的最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压即电网电

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 压，UN≥UNS

（2）电流，其长期允许电流不得小于该回路的最大持续工作电流。IN≥Imax （3）机械荷载，电气设备的机械荷载安全系数有厂家提供，机械荷载须满足安装要求。

（4）短路稳定条件，电气设备的动、热稳定及设备的开断电流，可按三相短路验算。当单相、两相接地较三相短路严重时，应按严重情况验算。

绝缘水平，在工作电压及过电压的情况下，其内、外绝缘应保证必要的可靠性，电气设备的绝缘水平应符合国家标准的规定。

按当地环境条件校验电气设备，在选择电气设备或导体时要考虑设备安装地点的环境条件，如：温度、日照、风速、冰雪、相对湿度、污秽、海拔、雨量，并根据环境条件校验。

校验电气设备的热稳定和开断能力时，要必须确定短路计算时间，验算热稳定的计算时间tk为继电保护时间和tpr相应断路器全开断时间tbr之和。

4.2.电气设备选择的一般原则：

(1）应按当地环境条件校验； (2）应力求技术先进与经济合理； (3）选择导体时应尽量减少品种；

(4）扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；

(5）选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。

4.3、电气设备的选择和校验项目

在选择导体和电器时，一般按表4-6所列各项进行选择校验

表4-6 导体和电器的选择与校验项目

项目 电器 环境条件 准确海额定额定开断容等级动稳热稳拔其他 电压电流量温度 二次定 定 高（KV） （A） （KVA） 负荷 度 √ √ √ 〇 〇 〇 〇 考虑过电压 正常工作条件 短路条件 断路器

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 负荷开关 隔离开关 熔断器 电抗器 电流互感器 电压互感器 支持绝缘子 穿墙套管 导线 电缆 √ √ √ √ √ √ √ √ 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 〇 特性配合 √ √ 〇 〇 〇 〇 百分值 √ √ √ 〇 〇 〇 〇 √ √ 〇 〇 √ 〇 〇 〇 √ √ √ √ √ 〇 〇 〇 〇 〇 〇 电晕及允许 电压校验 允许电压校验 〇 〇 〇 注：表中“√”代表选择项目，“〇”代表校验，校核项目。

4.4. 断路器种类和型式选择：

按照断路器采用的灭弧介质可以分为油断路器，压缩空气断路器，六氟化硫断路器，真空断路器，随着开关技术的发展，现在变电所设计一般是采用六氟化硫断路器和真空断路器，而油断路器基本上被淘汰。

五. 断路器和隔离开关的配置

隔离开关是发电厂，变电所常用的开关器件，它与断路器配套使用，但隔离开关不能用来接通或开断短路电流和负荷电流，其主要功能是：

隔离电压，检修时使检修设备与电源隔离，以确保检修安全。

倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以改变运行方式，常用隔离开关和断路器协同操作来完成。

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 分合小电流，因隔离开关具有一定的分合小电流和电容电流的能力，可以用来分、合避雷器，电压互感器，空载母线等

隔离开关与断路器相比，额定电压，额定电流选择及短路动、热稳定校验项目相同，但由于隔离开关不能够开断、接通短路电流，故不需要进行开断电流和关合电流的校验。

断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10KV~220KV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。

断路器选择的具体技术条件如下{隔离开关下同}： 额定电压校验： UN≥UNs

(UNS—电网额定电压 UN—设备的额定电压) 额定电流校验： IN＞Imax

(IN—电气设备的额定电流 Imax—电网的最大负荷电流) 开断电流： INbr＞I″ ( INbr — 高压断路器的额定开断电流 I″—实际开断瞬间短路电流周期分量 ) 关合电流： INcl?is h (INcl —断路器的额定关合电流 ish— 短路电流的最大冲击值) 动稳定： ies＞ish

( ies—动稳定电流 ish— 短路电流的最大冲击值) 热稳定： It2t> Qk

（ It — 断路器热稳定电流 t — 热稳定时间 ）

断路器和隔离开关的型号：

1、高压断路器的型号

（1）第一段的文字：表示断路器的特性 第一个字母：

32

浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） D——多油式 S——少油式 K——空气 C——磁吹 SF6——六氟化硫式

第二个字母：

N——户内 W——户外 数字——表示设计序号

（2）第二段的数字：表示额定电压。

数字后面加注的字母：G为改进型，D为直流电磁操作机构，C为小车式。

2、隔离开关型号

隔离开关型号由两段组成，如GN1—10 （1）第一段：

第一个字母： G——隔离开关

第二个字母： N——户内， W——户外 数字：设计序号

（2）第二段：数字——表示额定电压。

5.1 110KV出线、主变侧及母联断路器的选择与校验

在本设计中110KV侧断路器采用SF6高压断路器，因为与传统的断路器相比SF6

高压断路器具有安全可靠，开断性能好，结构简单，尺寸小，质量轻，操作噪音小，检修维护方便等优点，已在电力系统的各电压等级得到广泛的应用。

110KV的配电装置是户外式，所以断路器也采用户外式。

从《电气工程电器设备手册》中比较各种110KVSF6高压断路器的应采用LW11-110型号的断路器。

110KV母联断路器的最大工作条件与主变110KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用LW11-110型断路器。

LW11-110断路器的具体技术参数如下：

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 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 110KV

123 （145）KV 1600 3150 31.5 40 80 100 热稳定电流（3S） 额定关合电流 31.5KA(3S) 40kv 80KA 100KA 固有分闸时间 ≤40ms 分闸时间 ≤135ms 校验：

（1）、主变断路器的选择与校验 流过断路器的最大持续工作电流

Igmax=4000/(

×110)=20.995A

Imax=1.05×Igmax=22.04A

具体选择及校验过程如下： 1.额定电压选择：UN≥UNs=110KV

（断路器的额定电压为110KV，不小于装设断路器所在电网的额定电压） 2.额定电流选择：IN＞Imax=22.04A

（断路器的额定电流为1600（最小的），大于通过该断路器的最大持续工作电 流22.04）

3.开断电流选择：INbr＞I″=17.376KA

（此断路器的额定开断电流Iekd=31.5KA大于短路电流周期分量：Izk=3.036KA ）

4.关合电流选择：Ieg>Ish

（此断路器的额定关合电流Ieg=80KA大于短路电流的最大冲击值Ish=3.103KA ）

5.动稳定校验

动稳定电流：ies=80KA ish=3.103KA ies>ish

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 6.热稳定校验：

Qd=[(I\\\\2+10I2Z(t/2)+I2zt)/12]*t=[(3.0362+10*3.0362+3.0362)/12]*3=27.65KA2S Ir2t=31.52*3=2976.75>Qd

综上可知，所选断路器满足要求，即110KV侧选择LW11-110型号的SF6高压断路器。

5.2 110KV出线、主变侧及母联隔离开关的选择与校验

应采用户外型隔离开关

参考《电气工程电气手册》，可知应采用GW5-110G高压隔离开关。 110KV母联隔离开关的最大工作条件与主变110KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用GW5-110G型隔离开关。

此隔离开关技术数据如下： 额定电压 110KV 额定电流 600A 动稳定电流值 50KA 72KA 热稳定电流值 16(4S) 40(5S) 校验:

1.额定电压选择：UN≥UNs=110KV

（断路器的额定电压为110KV，不小于装设断路器所在电网的额定电压） 2.额定电流选择：IN＞Imax=22.04A

（断路器的额定电流为600A，大于通过该断路器的最大持续工作电流22.04A）

3.动稳定校验：

动稳定电流：ies=50KA ish=3.103KA ies>ish 4.热稳定校验：

Qd=[(I\\\\2+10I2Z(t/2)+I2zt)/12]*t=[(3.0362+10*3.0362+3.0362)/12]*5=44.4KA2S Ir2t=142*5=980>Qd

综上可知，所选隔离开关满足要求，即110KV侧选择GW5-110G型号的高压隔离开关。

35

浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 5.3 35KV出线、主变侧及母联断路器的选择与校验

在本设计中35KV侧断路器同样采用SF6高压断路器，因为与传统的断路器相比SF6高压断路器具有安全可靠，开断性能好，结构简单，尺寸小，质量轻，操作噪音小，检修维护方便等优点，已在电力系统的各电压等级得到广泛的应用。

35KV的配电装置是户外式，所以断路器也采用户外式。

从《电气工程电器设备KV手册》中比较各种35KVSF6高压断路器的应采用SW2-35型号的断路器。

35KV母联断路器的最大工作条件与主变35KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用SW2-35型断路器。

SW2-35断路器的具体技术参数如下：

额定电压 35KV

热稳定电流（4S） 额定关合电流 24.8KA（4S） 63.4KA 合闸时间 ≤0.4ms 分闸时间 ≤0.06ms 最高工作电压 35KV 额定电流 1000 额定开断电流 24.8KA 动稳定电流 80KA 50KA 63KA 校验：

（1）、主变断路器的选择与校验 流过断路器的最大持续工作电流 Igmax=40/(

×35)=0.660A

Imax=1.05×Igmax=0.693KA=693A 具体选择及校验过程如下： 1.额定电压选择：UN≥UNs=35KV

（断路器的额定电压为35KV，不小于装设断路器所在电网的额定电压35KV） 2.额定电流选择：IN＞Imax=693A

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） （断路器的额定电流为1000（最小的），大于通过该断路器的最大持续工作电 流693）

3.开断电流选择：INbr＞I″=6.923KA

（此断路器的额定开断电流Iekd=24.8KA大于短路电流周期分量：Izk=6.923KA ）

4.关合电流选择：Ieg>Ish

（此断路器的额定关合电流Ieg=50KA大于短路电流的最大冲击值Ish=6.923KA ）

5.动稳定校验

动稳定电流：ies=50KA ish=6.923KA ies>ish 6.热稳定校验：

Qd=[(I\\\\2+10I2Z(t/2)+I2zt)/12]*t=[(6.9232+10*6.9232+6.9232)/12]*4=87.61KA2S Ir2t=24.82*3=1845.12KA2S>Qd

综上可知，所选断路器满足要求，即35KV侧选择SW2-35型号的SF6高压断路器。

5.4 35KV出线、主变侧及母联隔离开关的选择与校验

应采用户外型隔离开关

参考《电气工程电气手册》，可知应采用GW2-35高压隔离开关。35KV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变中35KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用GW2-35型隔离开关。

此隔离开关技术数据如下： 额定电压 35KV 额定电流 1250A 动稳定电流值 50KA 72KA 热稳定电流值 16(4S) 14(5S) 校验:

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 1.额定电压选择：UN≥UNs=35KV

（断路器的额定电压为35KV，不小于装设断路器所在电网的额定电压） 2.额定电流选择：IN＞Imax=347.21A

（断路器的额定电流为600A，大于通过该断路器的最大持续工作电流374.21A）

3.动稳定校验：

动稳定电流：ies=50KA ish=3.103KA ies>ish 4.热稳定校验：

Qd=[(I\\\\2+10I2Z(t/2)+I2zt)/12]*t=[(3.0362+10*3.0362+3.0362)/12]*5=44.4KA2S Ir2t=142*5=980>Qd

综上可知，所选隔离开关满足要求。

5.5 10KV出线、主变侧及母联断路器的选择与校验

在本设计中10KV侧断路器同样采用SF6高压断路器，因为与传统的断路器相比SF6高压断路器具有安全可靠，开断性能好，结构简单，尺寸小，质量轻，操作噪音小，检修维护方便等优点，已在电力系统的各电压等级得到广泛的应用。

10KV的配电装置是户内式，所以断路器也采用户内式。

从《电气工程电器设备KV手册》中比较各种10KV高压断路器的应采用DN3-10型号的断路器。

10KV母联断路器的最大工作条件与主变10KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用DN3-10型断路器。

DN3-10断路器的具体技术参数如下：

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 10KV

热稳定电流 （5S） 额定关合电流 合闸时间 固有分闸时间 10KV 400A 40.5KA 37KA

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 23KA(3S) 80KA 63KA 50KA ≤0.15ms ≤0.08ms 校验：

（1）、主变断路器的选择与校验 流过断路器的最大持续工作电流 Igmax=40/(

×10)=1.732A

Imax=1.05×Igmax=1.82A 具体选择及校验过程如下： 1.额定电压选择：UN≥UNs=10KV

（断路器的额定电压为10KV，不小于装设断路器所在电网的额定电压10KV） 2.额定电流选择：IN＞Imax=1.82A

（断路器的额定电流为400（最小的），大于通过该断路器的最大持续工作电 流1.82）

3.开断电流选择：INbr＞I″=21.722KA

（此断路器的额定开断电流Iekd=40.5KA大于短路电流周期分量：Izk=21.722KA ）

4.关合电流选择：Ieg>Ish

（此断路器的额定关合电流Ieg=23KA大于短路电流的最大冲击值Ish=21.722KA ）

5.动稳定校验

动稳定电流：ies=50KA ish=21.722KA ies>ish 6.热稳定校验：

Qd=[(I\\\\2+10I2Z(t/2)+I2zt)/12]*t=[(21.7222+10*21.7222+21.7222)/12]*3=1533.5KA2S

Ir2t=232*3=1587KA2S>Qd

综上可知，所选断路器满足要求，即10KV侧选择DN3-10型号的SF6高压断路器。

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 5.6 10KV出线、主变侧及母联隔离开关的选择与校验

应采用户外型隔离开关

参考《电气工程电气手册》，可知应采用GN10—10T/5000—200型隔离开关。 10KV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变中10KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用GN10—10T/5000—200型隔离开关。

此隔离开关技术数据如下：

型号 额定电压 KV 额定电流 极限通过 A 电流KA 峰值 GN10-110T/ 10 5000-200 5000 200 热稳定电流 KA 5S 100 校验:

1.额定电压选择：UN≥UNs=10KV

（断路器的额定电压为10KV，不小于装设断路器所在电网的额定电压） 2.额定电流选择：IN＞Imax=1.82A

（断路器的额定电流为600A，大于通过该断路器的最大持续工作电流1.82A）

3.动稳定校验：

动稳定电流：ies=200KA ish=21.722KA ies>ish 4.热稳定校验：

Qd=[(I\\\\2+10I2Z(t/2)+I2zt)/12]*t=[(21.7222+10*21.7222+21.7222)/12]*5

=2555.83KA2S Ir2t=1002*5=5000KA2S>Qd

综上可知，所选隔离开关满足要求。即10KV侧选择GN10—10T/5000—200型隔离开关。

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 六 电流互感器的配置

6.1 电流互感器的配置原则

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。

（1）一次回路电压：ug(一次回路工作电压)?un （2） 一次回路电流：

Ig?ma( x一次回路最大工作电压)?I（原边额定电流）m（3）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) 式中， Sn?I2n?Z2n(VA) S2?I22n?Zn2 动稳定： ish＜2ImKdw （Kdw 是电流互感器动稳定倍数）

2（ImKt）热稳定：I2?tdz?

（Kt为电流互感器的1s热稳定倍数。 （4）电流互感器型号：

电流互感器型号由两段组成，如LAJ—10 ①第一段：

第一位字母：L——电流互感器。 F",{",q9X A",H

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计）

第二位字母：M——母线式(穿心式)；Q——线圈式；Y——低压式；D——单 匝式；F——多匝式；A——穿墙式；R——装入式；C——瓷箱式。 第三位字母：K——塑料外壳式；Z——浇注式；W——户外式；G——改进型； C——瓷绝缘；P——中频。

第四位字母：B——过流保护；D——差动保护；J——接地保护或加大容量； S——速饱和；Q——加强型。

6.2 110KV侧的电流互感器的选择 主变中110KV的CT的选择： 一次回路电压：un?ug?110KV 二次回路电流： Im≥Igmax=4/3×4000/(

×110)=27.99A

根据以上两项，初选LCWDL?110/(2?600/5)户外独立式电流互感器 动稳定校验：ish?2ImKdw

2ImKdw?2?1200?135?229.10KA?ish?24.484KA

2（ImKt）热稳定校验：QK?

2（ImKt）?(1200?75)2?8100KA2.S?QK?179.831KA2.S

满足热稳定性要求。

综上所述，所选的电流互感器LCWDL?110/(2?600/5)满足动热稳定性要求. 其参数如下变所示：

设 备 项 目 LCWDL-110（2×600/5） 产品数据 计算数据

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） un≥ug 110KV 1200A 8100KAS 229.10KA 2110KV 27.99A 179.83KAS 3.103KA 2Ie?Igmax (ImKt)2＞Qk 2ImKdw＞ish 110KV母联CT的选择。母联的工作条件与主变110KV侧CT应相同，所以同样选择LCWDL?110/(2?600/5)型CT。

6.3 35KV侧的电流互感器的选择 主变中35KV的CT的选择： 一次回路电压： un=ug=35KV 二次回路电流： Im≥Igmax=4/3×40/(

×35)=0.88A

根据以上两项，初选LZZBJ-35户外独立式电流互感器 动稳定校验：ish?2ImKdw

2?ImKdw=2?×1100×64=99.545KA≥ish=6.923KA

2（ImKt）热稳定校验：QK?

(ImKt)2=(1100×60)2=7260KA2.S≥QK=154.68KA2.S 满足热稳定性要求。

综上所述，所选的电流互感器LZZBJ-35满足动热稳定性要求. 其参数如下变所示： 设 备 项 目 un≥ug LZZBJ-35 产品数据 35KV 1100A 7260KAS 2计算数据 35KV 0.88A 154.68KAS 2Ie?Igmax (ImKt)2＞Qk

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 2ImKdw＞ish 99.55KA 6.923KA 35KV母联CT的选择。母联的工作条件与主变35KV侧CT应相同，所以同样选择LZZBJ-35型CT。

6.4 10KV侧电流互感器的选择

10KV主变进线回路电流互感器CT的选择 1）、一次回路电压：un?ug?10KA 2）、二次回路电流：Im≥Ig.max=4/3×30/(3）、动稳定校验ish?2ImKdw：

?2ImKdw?2?11000?90?1399.86KA?ish?115.754KA

2（ImKt） 4）、热稳定校验：QK?

×10)=2.31A

2（ImKt）?(11000?40)2?193600KA2.S?QK?12898.306KA2.S ?满足热稳定性要求。

综上所述，所选的电流互感器LMZD?10(11000/5)满足动热稳定性要求。

设 备 项 目 4-20 LMZD-10（11000/5）参数

LMZD-10 产品数据 10KV 11000A 193600KAS 1399.86KA 2计算数据 10KV 2.31A 12898.306KAS 21.722KA 2un≥ug Ie?Igmax (ImKt)2＞Qk 2ImKdw＞ish 10KV母联CT的选择：

由于10KV母联只在一台主变停运时才有大电流通过，与10KV母线侧电流互感器相同，所以同样选择户LMZD?10(11000/5)户外独立式电流互感器。

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浙江水利水电专科学校毕业论文（设计） 七 电压互感器的配置 7.1 电压互感器的配置原则

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?u1?0.9un，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。 二次额定电压见下表

绕组 主二次绕组 附加二次绕组 用于中性点直接接地系统中心 用于中性点不接地或经消弧线圈接地 100/3 高压侧接入接于线 方式 电压上 接于相 电压上 二次额 定电压 100 100/3 100 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。

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