110KV變電站電氣部分設計

110KV變電站電氣部分設計二九年八月目 錄設計任務書. 4第一部分 主要設計技術原則. 5第一章 主變容量、形式及臺數(shù)的選擇. 6第一節(jié) 主變壓器臺數(shù)的選擇 . 6第二節(jié) 主變壓器容量的選擇 . 7第三節(jié) 主變壓器形式的選擇 . 8第二章 電氣主接線形式的選擇. 10第一節(jié) 主接線方式選擇. 12第三章 短路電流計算.13第一節(jié)短路電流計算的目的和條件. 14第四章 電氣設備的選擇.15第一節(jié) 導體和電氣設備選擇的一般條件. 15第二節(jié) 斷路器的選擇. 18第三節(jié) 隔離開關的選擇. 19第四節(jié) 高壓熔斷器的選擇. 20第五節(jié) 互感器的選擇. 20第六節(jié)母線的選擇. 24第七節(jié) 限流電抗器的選擇. 24第八節(jié) 站用變壓器的臺數(shù)及容量的選擇. 25第九節(jié) 10kV無功補償?shù)倪x擇. 26第五章 10kV高壓開關柜的選擇.26第二部分 計算說明書 附錄一 主變壓器容量的選擇. 27 附錄二短路電流計算. 28 附錄三 斷路器的選擇計算. 30附錄四 隔離開關選擇計算. 32附錄五電流互感器的選擇. 34附錄六電壓互感器的選擇. 35附錄七母線的選擇計算. 36附錄八 10kV高壓開關柜的選擇. 37（含10kV電氣設備的選擇）第三部分 相關圖紙一、變電站一次主結線圖.42二、10kV高壓開關柜配置圖.43三、10kV線路控制、保護回路接線圖44四、110kV接入系統(tǒng)路徑比較圖.45第四部分 一、參考文獻.46 二、心得體會.47設 計 任 務 書一、設計任務：*鋼廠搬遷昌北新區(qū)，一、二期工程總負荷為24.5兆瓦，三期工程總負荷為31兆瓦,四期工程總負荷為20兆瓦;一、二、三、四期工程總負荷為75.5兆瓦,實際用電負荷 34.66兆瓦,擬新建江西洪都鋼廠變電所。本廠用電負荷設施均為類負荷。第一部分 主要設計技術原則本次110kV變電站的設計，經過三年的專業(yè)課程學習，在已有專業(yè)知識的基礎上，了解了當前我國變電站技術的發(fā)展現(xiàn)狀及技術發(fā)展趨向，按照現(xiàn)代電力系統(tǒng)設計要求，確定設計一個110kV綜合自動化變電站，采用微機監(jiān)控技術及微機保護，一次設備選擇增強自動化程度，減少設備運行維護工作量，突出無油化，免維護型設備，選用目前較為先進的一、二次設備。將此變電站做為一個終端用戶變電站考慮，二個電壓等級，即110kV/10kV。設計中依據(jù)變電所總布置設計技術規(guī)程、交流高壓斷路器參數(shù)選用導則、交流高壓斷路器訂貨技術條件、交流電氣裝置的過電壓保護和絕緣配合、火力發(fā)電廠、變電所二次接線設計技術規(guī)程、高壓配電裝置設計技術規(guī)程、110kV-330kV變電所計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計技術規(guī)程及本專業(yè)各教材。 第一章 主變容量、形式及臺數(shù)的選擇主變壓器是變電站（所）中的主要電氣設備之一，它的主要作用是變換電壓以利于功率的傳輸，電壓經升壓變壓器升壓后，可以減少線路損耗，提高了經濟效益，達到遠距離送電的目的。而降壓變壓器則將高電壓降低為用戶所需要的各級使用電壓，以滿足用戶的需要。主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。因此，主變的選擇除依據(jù)基礎資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統(tǒng)的緊密程度，同時兼顧負荷性質等方面，綜合分析，合理選擇。第一節(jié) 主變壓器臺數(shù)的選擇由原始資料可知，我們本次設計的江西洪都鋼廠廠用電變電站，主要是接受由220kV雙港變110kV的功率和220KV盤龍山變供110kV的功率，通過主變向10kV線路輸送。由于廠區(qū)主要為I類負荷，停電會對生產造成重大的影響。因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。為了提高供電的可靠性，防止因一臺主變故障或檢修時影響整個變電站的供電，變電站中一般裝設兩臺主變壓器?；閭溆?，可以避免因主變故障或檢修而造成對用戶的停電，若變電站裝設三臺主變，雖然供電可靠性有所提高，但是投資較大，接線網絡較復雜，增大了占地面積和配電設備及繼電保護的復雜性，并帶來維護和倒閘操作的許多復雜化，并且會造成短路容量過大?？紤]到兩臺主變同時發(fā)生故障的幾率較小，適合負荷的增長和擴建的需要，而當一臺主變壓器故障或檢修時由另一臺主變壓器可帶動全部負荷的70%，能保證正常供電，故可選擇兩臺主變壓器。第二節(jié) 主變壓器容量的選擇主變壓器容量一般按變電站建成后5-10年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10-20年的負荷發(fā)展，對于城郊變電站主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合，該變電站近期和遠期負荷都已給定，所以，應接近期和遠期總負荷來選擇主變容量。根據(jù)變電站所帶負荷的性質和電網的結構來確定主變壓器的容量，對于有重要負荷的變電站應考慮當一臺主變壓器停用時，其余變壓器容量在計及過負荷能力的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性變電站當一臺主變壓器停用時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的70-80%。該變電站的主變壓器是按全部負荷的70%來選擇，因此裝設兩臺變壓器后的總的容量為Se=20.7Pm=1.4Pm。當一臺變壓器停運時，可保證對70%負荷的供電?？紤]到變壓器的事故過負荷能力為30%，則可保證98%負荷供電。因為該變電站的電源引進線是110kV側引進，而高壓側110kV母線負荷不需要經過主變倒送，因此主變壓器的容量為Se=0.7S。 (S為10kV側的總負荷)。110kV側負荷由工廠負荷預測可知，工廠一、二、三期達到規(guī)模后，負荷達25.16兆瓦， 功率因素取0.8,主變容量按10kV側總負荷的70%來選擇，四期負荷為9.5兆瓦。S三 =P三/ cos=25.16/0.8=31.45（MVA）S四=P四/ cos=9.5/0.8=11.875（MVA）總容量達43.325 MVA，S總= S總70%=43.32570%=30.3275（MVA）主變容量選擇因此選擇2臺31.5兆伏安主變可滿足供電要求； 選擇主變型號為：SFZ11-31500/110 容量比（高/低%）：100/100 電壓分接頭：11041.25%/10.5kV 阻抗電壓（高低）：10.5% 聯(lián)結組別：YN， d11第三節(jié) 主變壓器形式的選擇（1）主變相數(shù)的選擇主變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及遠輸條件等因素,特別是大型變壓器尤其需要考慮其運輸可能性保證運輸尺寸不超過遂洞、涵洞、橋洞的允許通過限額，運輸重量不超過橋梁、車輛、船舶等運輸工具的允許承載能力，當不受運輸條件限制時，在330kV及以下的變電站均應選用三相變壓器。 本次設計的變電站是一個江西洪都鋼廠110kV變電站，位于市郊，交通便利，不受運輸條件限制，故可選擇三相變壓器，減少了占用稻田、丘陵的面積；而選用單相變壓器相對來講投資大，占地多，運行損耗大，同時配電裝置以及繼電保護和二次接線比較復雜，增加了維護及倒閘操作的工作量。（2）主變調壓方式的選擇 變壓器的電壓調整是用分接開關切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換稱為無激磁調壓，調整范圍通常在5%以內。另一種是帶負載切換，稱為有載調壓，調整范圍可達20%。對于110kV的變壓器，有載調壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對電力系統(tǒng)一般要求10kV及以下變電站采用一級有載調壓變壓器。所以本次設計的變電站選擇有載調壓方式。（3）連接組別的選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有Y和。我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y0 連接，35kV變壓器采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地，35kV以下電壓，變壓器繞組都采用連接。全星形接線雖然有利于并網時相位一致的優(yōu)點，而且零序阻抗較大，對限制單相短路電流皆有利，同時也便于接入消弧線圈，但是由于全星形變壓器三次諧波無通路，因此將引起正弦波電壓的畸變，并對通訊設備發(fā)生干擾，同時對繼電保護整定的準確度和靈敏度均有影響。如果影響較大，還必須綜合考慮系統(tǒng)發(fā)展才能選用。采用接線可以消除三次諧波的影響。本次設計的變電站的兩個電壓等級分別為：110kV、10kV，所以選用主變的接線級別為YN， d11接線方式。（4）容量比的選擇根據(jù)原始資料可知， 110kV側負荷容量與10kV側負荷容量一樣大，所以容量比選擇為100/100。（5）主變冷卻方式的選擇主變壓器一般采用冷卻方式有自然風冷卻（小容量變壓器）、強迫油循環(huán)風冷卻（大容量變壓器）、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫導向油循環(huán)冷卻。在水源充足，為了壓縮占地面積的情況下，大容量變壓器也有采用強迫油循環(huán)水冷卻方式的。強迫油循環(huán)水冷卻方式散熱效率高，節(jié)約材料，減少變壓器本身尺寸，其缺點是這樣的冷卻方式要在一套水冷卻系統(tǒng)和有關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作量大。而本次設計的變電所位于郊區(qū)，對占地要求不是十分嚴格，所以應采用強迫油循環(huán)風冷卻方式。因此選擇2臺31.5兆伏安主變可滿足供電要求；故選擇主變型號為：SFZ11-31500/110 容量比（高/低%）：100/100電壓分接頭：11041.25%/10.5kV 阻抗電壓（高低）：10.5% 聯(lián)結組別：YN， d11第二章 電氣主接線形式的選擇電氣主接線是變電站電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備選擇，配電裝置布置，繼電保護和控制方式的擬訂有較大影響。因此必須正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響，通過技術經濟比較，合理確定主接線。在選擇電氣主接線時，應以下各點作為設計依據(jù)：變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用，負荷大小和重要性等條件確定，并且滿足可靠性、靈活性和經濟性等多項基本要求。（1） 運行的可靠性。斷路器檢修時是否影響供電；設備和線路故障檢修時，停電數(shù)目的多少和停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。（2）具有一定的靈活性。主接線正常運行時可以根據(jù)調度的要求靈活的改變運行方式，達到調度的目的，而且在各種事故或設備檢修時，能盡快地退出設備。切除故障停電時間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。（3）操作應盡可能簡單、方便。主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單，便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成不便或造成不必要的停電。 （4）經濟上合理。主接線在保證安全可靠、操作靈活方便的基礎上，還應使投資和年運行費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經濟效益。 （5）應具有擴建的可能性。由于我國工農業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快。因此，在選擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負荷的性質、出線數(shù)目的多少、電網的結構等。第一節(jié) 主接線方式選擇電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電站具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線較多時（一般超出4回），為便于電能的匯集和分配，常設置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴建。本次所設計的變電所110kV進出線有2回， 10kV出線有20回，本期10kV線10回，所以采用有母線的連接?，F(xiàn)在分別對110kV、10kV側接線方式進行選擇。一、110kV側。110kV側進線2回，選用以下幾種接線方案：（1）單母線分段接線。母線分段后重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，一段母線故障，另一段母線仍可正常供電。（2）帶旁路母線的單母線分段接線。母線分段后提高了供電可靠性，加上設有旁路母線，當任一出線斷路器故障或檢修時，可用旁路斷路器代替，不使該回路停電。（3）雙母線接線。采用雙母線接線后，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，檢修任一回路的母線隔離開關時，只需斷開此隔離開關所屬的一條電路和與隔離開關相連的該組母線，其它電路均可通過另一組母線繼續(xù)運行。采用單母線分段接線投資較少，但可靠性相對較低，當一組母線故障時，該組母線上的進出線都要停電；采用雙母線接線方式，增加了一組母線，投資相對也就增加，且當任一線路斷路故障或檢修時，該回路不需停電；采用單母線分段帶旁路母線接線方式，任一回路斷路器故障檢修時，該回路都不需停電，供電可靠性比單母線分段接線強。在本站設計中，由于110kV側達到“兩線兩變”要求，同時出現(xiàn)故障的概率很低，能夠保證高壓側的供電可靠性。而且從操作簡便性和投資節(jié)約性的角度來考慮，宜采用單母線分段接線運行方式。二、10kV側。10kV側出線20回，大部分為類負荷，選用以下幾種接線方案：（1）單母線分段接線，它投資少，在10kV配電裝置中它基本可以滿足可靠性要求。（2）單母線分段帶旁路母線，這種接線方式雖然提高了供電可靠性，但增大了投資。采用單母線分段接線亦可滿足供電可靠性的要求，且節(jié)約了投資。因此，10kV側采用單母線分段接線。第三章 短路電流計算在電力系統(tǒng)中運行的電氣設備，在其運行中都必須考慮到發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是各種形式的短路。因為它們會破壞對用戶正常供電和電氣設備的正常運行，使電氣設備受到破壞。短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障。所謂短路是指一切不屬于正常運行的相與相之間或相與地之間（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的有對稱的三相短路和不對稱的兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。在各種類型的短路中，單相短路占多數(shù)，三相短路幾率最小，但其后果最為嚴重。因此，我們采用三相短路（對稱短路）來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩(wěn)定性。 第一節(jié) 短路電流計算的目的和條件一、短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電站的設計中，短路計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾個方面：（1）電氣主接線的比較。（2）選擇導體和電器。（3）在設計屋外高型配電裝置時，需要按短路條件校驗軟導線的相間和相對的安全距離。（4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。（5）接地裝置的設計，也需要用短路電流。二、短路電流計算條件1、基本假定（1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；（2）所有電源的電動勢相位相角相同；（3）電力系統(tǒng)中的所有電源都在額定負荷下運行；（4）短路發(fā)生在短跑電流為最大值的瞬間；（5）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；（6）除去短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計； （7）元件的計算參數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調整范圍；（8）輸電線路的電容忽略不計。2、一般規(guī)定（1）驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流挪用的短路電流，應根據(jù)本工程設計規(guī)劃容量計算，并考慮遠景的發(fā)展計劃；（2）選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動機的影響和電容補償裝置放電電流的影響；（3）選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點；（4）導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。第四章 電氣設備的選擇第一節(jié) 導體和電氣設備選擇的一般條件正確地選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟運行的重要條件。在進行設備選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設備。盡管電力系統(tǒng)中電氣設備的作用和條件不一樣，具體選擇方法也不相同，但對它們的具體要求是一樣的。電氣設備要能可靠的工作，必須按正常工作條件選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。一、一般原則1、應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要；2、應按當?shù)丨h(huán)境條件校驗；3、應力求技術先進和經濟合理；4、選擇導體時應盡量減少品種；5、擴建工程應盡量使新老電器型號一致；6、選用的新產品，均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經正式鑒定合格。二、技術條件選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1長期工作條件（1）電壓選用電器允許最高工作電壓Uymax不得低于該回路的最高運行電壓Ugmax，即：UymaxUgmax（2）電流選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Ig,即：IeIg由于變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。2短路穩(wěn)定條件（1）校驗的一般原則、電氣設備在選定后按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn) 定校驗，校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流。、用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。、短路的熱穩(wěn)定條件QrQd 或 I2rtI2tdz式中Qd-在計算時間tjs秒內，短路電流的熱效應(k2As)Ir-t秒內設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（kA）t-設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）校驗短路熱穩(wěn)定所用的計算時間tjs按下式計算：tjs=tb+td式中tb-繼電保護裝置后備保護動作時間（s）td-斷路器全分閘時間（s）、短路動穩(wěn)定條件ichidfIchIdf式中ich-短路沖擊電流峰值（kA）idf-短路全電流有效值（kA）Ich-電器允許的極限通過電流有效值（kA）3絕緣水平在工作電壓和過電壓的作用下，電器內、外絕緣保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應按電網中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數(shù)值時，應通過絕緣配合計算，選用適當?shù)倪^電壓保護設備。三、環(huán)境條件環(huán)境條件主要有溫度、日照、風速、冰雪、溫度、污穢、海拔、地震。由于設計時間倉促，所以在設計中主要考慮溫度條件。按照規(guī)程規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為+40時，允許按照額定電流長期工作。當電器安裝點的環(huán)境溫度高于+40時，每增加1建議額定電流減少1.8%；當?shù)陀?40時，每降低1，建議額定電流增加0.5%，但總的增加值不得超過額定電流的20%。第二節(jié) 斷路器的選擇電力系統(tǒng)中，斷路器具有完善的滅弧性能，正常情況下，用來接通和開斷負荷電流，在某些電器主接線中，還擔任改變主接線的運行方式的任務，故障時，斷路器還常在繼電保護的配合使用下，斷開短路電流，切斷故障部分，保證非故障部分的正常運行。由于SF6斷路器滅弧性能可靠，維護工作量小，故110kV一般采用SF6短路器。1.按開斷電流選擇。高壓斷路器的額定開斷電流IekdIz（高壓斷路器觸頭實際開斷瞬間的短路電流周期分量有效值）。2.短路關合電流的選擇。斷路器的額定關合電流ieg應不小于短路電流最大沖擊值iej。即iegicj3.開關合閘時間的選擇。開關合分閘時間,對于110kV以上的電網,當電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快速切除故障，分閘時間不宜大于0.04-0.06s。計算過程見計算說明書附錄3 第三節(jié) 隔離開關的選擇隔離開關配置在主接線上，保證了線路及設備檢修時形成明顯的斷開點與帶電部分隔離，由于隔離開關沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關時，必須遵守倒閘操作順序，即送電時，首先合上母線側隔離開關，其次合上線路側隔離開關，最后合上斷路器，停電順序則與上述相反。隔離開關的配置：1斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口與電源隔離。2中性點直接接地的普通變壓器，均應通過隔離開關接地。3在母線上的避雷器和電壓互感器，宜合用一組隔離開關，為了保 證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設1-2組接地刀閘。4接在變壓器引出線或中性點的避雷器可不裝設隔離開關。5當饋電線路的用戶側沒有電源時，斷路器通往用戶的那一側可以不裝設隔離開關。但為了防止雷電過電壓，也可以裝設。計算過程見計算說明書附錄4 第四節(jié) 高壓熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護電器。它用來保護電器免受過載和短路電流的損害。屋內型高壓熔斷器在變電所中常用于保護電力電器，配電線路和配電變壓器，而在電廠中多用于保護電壓互感器。1額定電壓選擇。對于一般高壓熔斷器，其額定電壓要大于或等于電網額定電壓，另外，對于填充石英沙用限流作用的熔斷器，則只能用于其額定電網電壓中，因為這種類型的熔斷器能在電流達到最大值之前就將電流切斷，致使熔斷器熔斷時產生過電壓。2額定電流選擇。熔斷器的額定電流選擇，為了保證熔斷器不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔斷額定電流Ierg應大于或等于熔體的額定電流Iert3熔斷器開斷電流檢驗，IekdIcj對于保護電力互感器的高壓熔斷器只需按規(guī)定電壓及斷流量來選擇。第五節(jié) 互感器的選擇互感器是變換電壓、電流的電氣設備。它包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件，分別向兩側提供電壓、電流信號以及反映一次系統(tǒng)中電氣設備的正常運行和故障情況?；ジ衅髯饔茫?將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈返臉藴实牡碗妷汉托‰娏鳌?將二次設備和高壓部分隔離，且互感器二次側均接地，從而保證了設備和人生安全。電流互感器的特點：1一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)少，故一次繞組中的電流完全取決于被測電路的負荷電流，而與二次電流大小無關。2互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以在正常情況下，電流互感器在近于短路的狀態(tài)下運行。電壓互感器的特點：1容量很小，結構上要求有較高的安全系數(shù)。2二次側所接儀表和繼電器的電壓線圈阻抗很小，互感器在近于空載狀態(tài)下運行。電壓互感器的配置原則：應滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求；保證在運行方式改變時，保護裝置不失壓，同期兩側都能方便的取壓。電流互感器的配置原則：每條支路的電源都應裝設足夠數(shù)量的電流互感器，供支路測量、保護使用。一、電流互感器的選擇 1電流互感器由于本身存在勵磁損耗和磁飽和等影響，使一次電流I1與-I2在數(shù)字和相伴上都有差異，即測量結果有誤差，所以選擇電流互感器，應根據(jù)測量時誤差的大小和標準度來選擇。 2額定容量。保證互感器的準確級，互感器二次側所接負荷S2應不大于該準確級所規(guī)定的額定容量Se2，即：Se2S2=I2e2Z2f Z2f=rg+rj+rd+re()ry-測量儀表電流線圈電阻 rj-繼電器電阻rd-連接導線電阻 re-接觸電阻，一般取0.13按一次回路額定電壓和電流選擇當電流互感器用于測量時，其一次額定電流應盡量選擇比回路中正常工作電流大1/3左右，以保證測量儀表得到最佳工作，并在過負荷時使儀表有適當?shù)闹甘?。電流互感器的一次額定電流和電壓必須滿足：UeUew IelIgmax為了確保所供儀表的準確度，互感器的工作電流應盡量接近此額定電流。Uew-電流互感器的一次所在的電網額定電壓 Ue、Ie1電流互感器的一次額定回路最大動作電流 4熱穩(wěn)定校驗。電流互感器常以允許通過一次額定電流Ie1的倍數(shù)Kr故熱穩(wěn)定應按下式校驗：（KrIe1）2I2tdz 5動穩(wěn)定校驗。電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值（ Iel）的倍數(shù)Kd-動力穩(wěn)定電流倍數(shù)，表示其內部穩(wěn)定能力，故內部穩(wěn)定可按下式校驗： 。短路電流不僅在電流互感器內部產生作用力，而且由于其相鄰之間電流的相互作用使絕緣瓷帽受到力的作用。在滿足額定容量的情況下，選擇二次連接導線的允許最小截面為：計算過程見計算說明書附錄5 二、電壓互感器的選擇 1一次回路電壓選擇。為了確保電壓互感器安全和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網電壓應在（1.1-0.9）Ue范圍內變動.2按二次回路電壓選擇。電壓互感器的二次側額定電壓應滿足保護和測量使用標準,儀表的要求.3按容量的選擇.互感器的二次容量(對應所要求的準確級)Se2應不小于互感器的二次負荷S2,即:Se2S2。電壓互感器應接一次回路電壓、二次回路，安裝地點和使用條件，二次負荷及準確級要求進行選擇。1110kV側電壓互感器（1）母線側電壓互感器選用JDCF-110型電壓互感器,它是單相、四繞組、串級式絕緣、陶瓷、“分”列式（有測量和保護“分”開的二次繞組）戶外安裝油浸式全密封型互感器，適用于交流50HZ有效接地電力系統(tǒng)，作電壓、電能測量和繼電保護用。其初級繞組額定電壓為110/ kV，次級繞組額定電壓為0.1/ kV，剩余電壓繞組100V。測量用準確級為0.2級，額定二次負荷100VA，保護用準確級為0.5級，額定二次負荷250VA。（2）110kV輸電線路側電壓互感器，采用TYD 型單相電容式電壓互感器，其初級繞組額定電壓為 ，次級繞組額定電壓為 ，二次繞組準確級為0.5級，額定二次負荷150VA。2、10kV側電壓互感器10kV側電壓互感器采用JDZXF-12型電壓互感器，它是單相、四繞組、澆注式、分列式（有測量和保護“分”開的二次繞組）戶內型電壓互感器，具有三組次級，其中有0.2計量用，0.5級監(jiān)控用。其初級繞組額定電壓為10/ kV，次級繞組額定電壓為0.1/ kV，額定二次負荷100VA。計算過程見計算說明書附錄6 第六節(jié) 母線的選擇在電力系統(tǒng)中,母線主要承擔傳輸功率的重要任務,電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分配功率,在發(fā)電廠、變電站及輸電線路中，所用導線有裸導線、硬鋁母排及電力電纜等，由于電壓等級要求不同,所用導線的類型也不相同,裸露母線一般按下類各項進行選擇和校驗:（1）導線材料、類型和敷設方式 （2）導線截面（3）電暈（4）熱穩(wěn)定（5）動穩(wěn)定（6） 共振頻率計算過程祥見計算說明書附錄7 第七節(jié) 限流電抗器的選擇限流電抗器是輸配電設備中用以增加電路的短路阻抗，從而達到限制短路電流的目的。限制變電站10kV側短路電流不超過16-31.5kA，以便采用ZN28型真空斷路器，并且使用的電纜截面不至于過大，一般采用下列措施之一:（1）變壓器分列運行；（2）在變壓器回路裝設電抗器或分裂電抗器；（3）采用分裂變壓器；（4）出線上裝設電抗器（10kV側短路電流很大，采用其他限流措施不能滿足要求時）普通電抗器的額定電流選擇：電抗器幾乎沒有過負荷能力，所以主變壓器或出線回路的電抗器應按回路最大工作電流選擇，而不能用正常持續(xù)工作電流選擇。對于變電站母線分段回路的電抗器應滿足用戶的一級負荷和大部分二級負荷的要求。第八節(jié) 站用變壓器的臺數(shù)及容量的選擇 站用電接線一般原則：低壓10kV母線采用分段母線分別向兩臺所用變壓器提供電源，一般采用一臺工作變壓器接一段母線，兩臺站用工作變壓器互為備用（每臺變壓器容量及型號相同），以獲得較高的可靠性。站用變壓器容量的選擇：站用變壓器負荷計算采用核算系數(shù)法，不經常運行及不經常連續(xù)運行的負荷均可不列入計算負荷，當有備用站用變壓器時，其容量應與工作站用變壓器相同。所用變壓器容量按下式計算：SK1P1+P2S- 所用變壓器容量 P1-所用動力負荷之和（kV）K1-所用動力負荷核算系數(shù)，一般取0.85 P2-電熱及照明負荷之和（kV）在本站設計中根據(jù)電站的規(guī)模推算安裝兩臺SC11-50kVA站用變互為備用。第九節(jié) 10kV無功補償?shù)倪x擇無功補償采用分組投切的并聯(lián)電容器組?？紤]到工廠經內部補償后的負荷功率因素已達到0.9以上，因此電容器主要是補償主變壓器的無功損耗。經計算，本期無功補償容量按主變總容量的11.43%配置，即變電站裝設3.6兆乏并聯(lián)電容器，分2組，每組1.8兆乏，最終裝設7.2兆乏，分4組，每組1.8兆乏。第五章 10kV高壓開關柜的選擇 10kV高壓開關柜采用XGN2-10Z金屬全封閉固定型系列高壓開關柜，包括主變進線柜、10kV饋線柜、站用變柜、電壓互感器柜、電容器柜、母聯(lián)柜。計算過程見計算說明書附錄8 第二部分 計算說明附錄一 主變壓器容量的選擇110kV側負荷由工廠負荷預測可知，工廠一、二、三期達到規(guī)模后，負荷達25.16兆瓦， 功率因素取0.8,主變容量按10kV側總負荷的70%來選擇S本=P本/ cos=25.16/0.8=31.45（MVA）S四=P四/ cos=9.5/0.9=11.875（MVA）總容量達43.325 MVA，S總= S總70%=43.32570%=30.3275（MVA）主變容量選擇因此本期選擇2臺31.5兆伏安主變可滿足供電要求；故選擇主變型號為：SFZ9-31500/110 容量比（高/低%）：100/100 電壓分接頭：11041.25%/10.5kV 阻抗電壓（高低）：10.5% 聯(lián)結組別：YN， d11附錄二 短路電流計算1、取 ； ； 而 （IOC為110KV斷路器斷流電流）電力系統(tǒng)的電抗標么值 線路電抗標么值X*2=X0L.Sd/U2c=0.41.3100MV.A/1152=0.003932變壓器的電抗標么值 k-1點短路總電抗標么值 三相短路電流周期分量有效值因短路發(fā)生在變電站110kV側母線上，故取Kch=1.8其它三相短路電流三相短路容量k-2點短路總電抗標么值 三相短路電流周期分量有效值其它三相短路電流三相短路容量相關參數(shù)短路點基準電壓（kV）短路電流有名值（kA）短路電流最大有效值（kA）短路電流沖擊值（kA）短路容量（MVA）d111533.61950.764885.7286697.03d210.515.80923.8740.313287.44附錄三 斷路器的選擇計算1.110kV側斷路器(1)額定電壓選擇: =1.15Un=1.15110=126.5(kV):為最高允許工作電壓 :為電網最高運行電壓(1) 額定電流選擇: :額定電流 :最大工作電流考慮到變壓器在電壓降低5%時,出力保持不變,故相應回路的=1.051N(3)按開斷電流選擇 =33.619kA :額定開斷電流(4)按斷路關合電流選擇 =85.728kA :額定斷路關合電流 :斷路電流最大沖擊電流據(jù)以上數(shù)據(jù),可以初步選擇LW36-126型六氟化硫斷路器,參數(shù)如下: 額定電壓:110kV 最高工作電壓:126kV 額定電流:3150A 額定開斷電流:40kA 動穩(wěn)定電流(峰值):100kA 熱穩(wěn)定電流(3s有效值):40kA 額定開合電流(峰值):100kA 全開斷時間:50ms(5)校驗熱穩(wěn)定 :繼電保護動作時間 :斷路器的開斷時間:繼保動作時間,取后備保護時間為2s=0.05+2=2.05s因 1s導體的發(fā)熱主要由周期分量來決定,則:= =33.61922.05=2316.986(kA2.S) = =4023=4800(kA2.S)即: 滿足熱穩(wěn)定要求(6)動穩(wěn)定校驗=85.728kA =100kA估選擇LW36-126型六氟化硫斷路器能滿足要求,由上述設計可列表:設備項目LW36-126結論產品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)126kV126.5kV合格110 kV110kV合格 3150A173.6A合格 100kA50.7648kA合格 40kA33.619kA合格 100kA85.728kA合格4800kA2S2316.986kA 2.S合格滿足動穩(wěn)定要求.附錄四 隔離開關選擇計算1 110kA隔離開關（1） 額定電壓 =110kV（2） 額定電流根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇GW4-126型戶外隔離開關，其技術參數(shù)如下： 額定電壓：126kV 動穩(wěn)定電流峰值：100kA 額定電流：2500A 熱穩(wěn)定電流（4s）：40kA（3）熱穩(wěn)定校驗 =2.05s =2316.986 (kA2.S) = =4024=4800(kA2.S)即： 滿足熱穩(wěn)定要求。（4） 動穩(wěn)定校驗=85.728kA 滿足熱穩(wěn)定要求（4）動穩(wěn)定效驗=85.728kA=160 100010-3=226.24.1（kA） 滿足動穩(wěn)定要求。故選擇 LB7-110型戶外獨立式電流互感器能滿足要求，由上述設計可列表：設備項目LB7-110結論產品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù) 110kV110kV合格 1000A173.6A合格 226.24kA85.728kA合格1 5625kA2.S2316.986kA2.S合格附錄六 電壓互感器的選擇電壓互感器應接一次回路,安裝地點和使用條件,二次負荷及準確級要求進行選擇。1、110kV側電壓互感器(2)母線側電壓互感器選用JDCF-110型電壓互感器,它是單相、四繞組、串級式絕緣、陶瓷、“分”列式（有測量和保護“分”開的二次繞組）戶外安裝油浸式全密封