110kV變電站一次及二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、摘 要本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容為110kV變電站一次及二次系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)。本篇論文主要針對變電站設(shè)計(jì)過程中的負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，電氣主接線方案的提出與確定，短路電流的計(jì)算，電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)，繼電保護(hù)，二次接線，防雷保護(hù)等方面進(jìn)行了論述。在本次設(shè)計(jì)中，為了盡可能使設(shè)計(jì)貼近實(shí)際生活，查閱和參考了大量資料，請教了多位老師，最終完成了本次設(shè)計(jì)。在我國始終存在一個(gè)嚴(yán)重的問題：絕大部分的供電網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)比較薄弱，但是供電的半徑卻由于地理原因而很長，造成的結(jié)果就是電力在線路上傳輸時(shí)的損耗較大，導(dǎo)致的結(jié)果就是傳輸?shù)骄€路末端時(shí)用戶的電壓過低，從而對人民的正常的生產(chǎn)和生活影響。為了滿足人民生活用電兼顧工農(nóng)業(yè)發(fā)展，所以本次設(shè)計(jì)選

2、擇了設(shè)計(jì)一座110kV變電站。本變電站主要用于負(fù)擔(dān)地方性負(fù)荷，包含的負(fù)荷區(qū)域內(nèi)大部分負(fù)荷均為三類負(fù)荷，其余只有一處為二類負(fù)荷，為了保證供電的穩(wěn)定性和可靠性，設(shè)計(jì)中盡可能選用電氣性能好的新型設(shè)備，同時(shí)為了兼顧經(jīng)濟(jì)性的原則，選用的設(shè)備在保證性能的同時(shí)應(yīng)盡可能選擇價(jià)格合適的設(shè)備。110kV單回路進(jìn)線，本變所有一處二類負(fù)荷，其余均為三類負(fù)荷，生活用電和工業(yè)負(fù)荷比重較大，共有8條10kV出線。本變電所裝設(shè)兩臺等容量主變，主變采用雙繞組變壓器SF7-10000110型變壓器。斷路器型號根據(jù)系統(tǒng)要求及安裝地點(diǎn)綜合選擇ZN5-10630型，電壓互感器同樣根據(jù)額定電壓和用途、安裝地點(diǎn)綜合考慮選擇JDZX-10型

3、電壓互感器。10kV側(cè)的電力電容器按照規(guī)程的要求需要裝設(shè)過電壓保護(hù)以及無時(shí)限過電流裝置。而在10kV的出線處，同樣按要求需要安裝速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。主變壓器處按規(guī)程要求需要安裝過電流、過負(fù)荷保護(hù)，瓦斯保護(hù)以及電流速斷等保護(hù)。關(guān)鍵詞：110kV變電所；主接線；電氣設(shè)備；繼電保護(hù)Design of primary and secondary system of 110kVsubstationAbstractThe design of the 110kV substation for the primary and secondary system design. This paper mainl

4、y focuses on the statistics and calculation of the load in the substation design process, the formulation and determination of the main electrical wiring scheme, the calculation of the short circuit current, the selection and verification of the electrical equipment, the relay protection, the second

5、ary wiring, the lightning protection Aspects were discussed. In this design, in order to make the design as close as possible to the actual life, access and reference a lot of information, ask a number of teachers, and ultimately completed this design.There is always a serious problem in our country

6、: the vast majority of the power supply network is relatively weak, but the radius of the power supply is long due to geographical reasons, the result is the power transmission on the line when the loss is large, resulting in the result is the transmission To the end of the line when the user's

7、voltage is too low, thus the people's normal production and life impact. In order to meet the people living electricity combined with industrial and agricultural development, so this design chose to design a 110kV substation. The substation is mainly used to bear the local load, including the lo

8、ad area of the majority of the load are three types of load, and the remaining only one for the second class load, in order to ensure the stability and reliability of power supply, the design as much as possible to use electrical performance Good new equipment, and in order to take into account the

9、principle of economy, the choice of equipment to ensure the performance at the same time as much as possible to choose the right price equipment. 110kV single loop into the line, the change of all the two types of load, the rest are three types of load, the proportion of domestic electricity and ind

10、ustrial load larger, a total of eight 10kv outlet. The substation installed two equal-capacity main transformer, the main transformer dual-winding transformer SF7-10000110 type transformer. Breaker type According to the system requirements and installation location Comprehensive selectionZN5-10630 t

11、ype, the voltage transformer also according to the rated voltage and use, installation site to consider the choice of JDZX-10-type voltage transformer. 10kV side of the power capacitor in accordance with the requirements of the requirements of the installation of over-voltage protection and no time

12、limit over current device. And in the 10kV outlet, the same requirements as required to install quick-break protection and over-current protection. The main transformer according to the regulations require the installation of over-current, overload protection, gas protection and current quick-break

13、protection.Key words: 110kV substation; main wiring; electrical equipment; relay protection目 錄摘 要IABSTRACTII1 前言- 1 -1.1 變電站一次及二次設(shè)備的發(fā)展- 1 -1.1.1 變電站一次設(shè)備的發(fā)展- 1 -1.1.2 變電站二次的發(fā)展- 1 -2 設(shè)計(jì)說明書- 3 -2.1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表- 3 -3 電氣主接線設(shè)計(jì)- 4 -3.1 方案的提出- 4 -3.2 兩種方案之間的比較- 4 -4 負(fù)荷計(jì)算與主變壓器的選擇- 5 -4.1 負(fù)荷計(jì)算- 5 -4.2 變電所最大負(fù)荷計(jì)算- 5

14、-4.4 主變臺數(shù)、容量和型號的確定- 6 -4.4.1 變電站主變壓器臺數(shù)的確定- 6 -4.4.2 主變?nèi)萘康拇_定- 6 -5 短路電流- 7 -5.1 短路點(diǎn)的確定- 7 -5.2 短路電流的計(jì)算- 7 -5.2.1 各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算- 7 -5.2.2 短路電流的計(jì)算- 8 -6 電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)- 15 -6.1 母線的選擇和母線材料的選擇- 15 -6.1.1 母線截面積和母線截面形狀的選擇- 15 -6.1.2 母線截面積的選擇及校驗(yàn)- 15 -6.1.3 10kV側(cè)母線的選擇- 17 -6.2 線路的選擇- 19 -6.2.1 進(jìn)線的選擇- 19 -6.2.2 10kV

15、側(cè)出線的選擇- 19 -6.3 斷路器的選擇及校驗(yàn)- 20 -6.4.2 10kV側(cè)斷路器的選擇及校驗(yàn)- 22 -6.4.3 10kV側(cè)母線分段斷路器的選擇- 23 -6.4.4 10kV出線側(cè)斷路器的選擇及校驗(yàn)- 23 -6.5 隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)- 24 -6.5.1 110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)- 24 -6.5.2 10kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)- 24 -6.5.3 10kV側(cè)母線分段隔離開關(guān)的選擇- 25 -6.5.4 10kV出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校隔離開關(guān)的選擇- 25 -6.6 電流互感器的選擇及校驗(yàn)- 25 -6.6.1 110kV側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)- 26 -

16、6.6.2 10kV側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)- 27 -6.6.3 10kV側(cè)母線分段電流互感器的選擇- 28 -6.6.4 10kV出線側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)- 28 -6.7 電壓互感器的選擇及校驗(yàn)- 29 -6.8 低壓側(cè)電壓互感器的選擇- 29 -6.9 絕緣子的選擇- 30 -6.9.1 110kV側(cè)絕緣子的選擇及校驗(yàn)- 31 -6.9.2 10kV側(cè)絕緣子的選擇及校驗(yàn)- 31 -6.10 穿墻套管的選擇及校驗(yàn)- 32 -6.11 所用變壓器- 32 -6.12 電力電容器的選擇- 33 -6.13 熔斷器的選擇- 34 -6.13.1 保護(hù)低壓側(cè)電壓互感器用熔斷器的選擇- 34

17、-6.13.2 保護(hù)電容器組的熔斷器的選擇- 35 -6.13.3 所用變保護(hù)熔斷器的選擇- 35 -7 繼電保護(hù)- 36 -7.1 電力變壓器的保護(hù)- 36 -7.1.1 變壓器的瓦斯保護(hù)- 37 -7.1.2 變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)- 37 -7.1.3 變壓器的過電流保護(hù)- 37 -7.1.4 變壓器的過負(fù)荷保護(hù)- 38 -7.1.5 零序接地保護(hù)- 39 -7.2 10kV母線的保護(hù)- 40 -7.3 10kV線路保護(hù)- 40 -7.3.1 10kV線路保護(hù)的設(shè)計(jì)原則- 40 -7.3.2 出線路整定計(jì)算- 40 -7 二次接線- 42 -7.1 斷路器的控制和信號回路- 42 -7.2

18、中央信號控制- 43 -7.3 直流系統(tǒng)- 43 -7.3.1 蓄電池?cái)?shù)目的確定- 44 -7.4 絕緣監(jiān)察裝置- 44 -7.4.1 母線絕緣監(jiān)察裝置- 44 -9 接地裝置及防雷保護(hù)- 45 -9.1變電站雷擊防護(hù)- 45 -9.1.1變電站防雷防雷保護(hù)的原因- 45 -9.1.2所范圍需進(jìn)行保護(hù)的對象及防雷保護(hù)- 45 -9.1.3配電裝置對侵入雷電波的保護(hù)- 47 -10 結(jié)論- 48 -參考文獻(xiàn)- 49 -致謝- 50 -附錄- 51 - VII -1 前言為加深對所學(xué)過理論知識的理解，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)，我選擇了110kV變電站一次及二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作為自己的畢業(yè)課題。本次設(shè)

19、計(jì)經(jīng)過對變電所原始資料的分析，進(jìn)行了主變及電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，繼電保護(hù)，二次接線，防雷保護(hù)等內(nèi)容。110kV變電所直接降至10kV供電，在多數(shù)情況下就不必再建設(shè)35kV線路。這一措施使變壓器的安裝數(shù)量減少，不出現(xiàn)二次變壓,而且變壓器和線路的損耗都相應(yīng)的減少，建設(shè)110/10kV變電所要比建設(shè)110/35/10kV變電所更為有利。為了能夠更好的適應(yīng)今后電力網(wǎng)絡(luò)商業(yè)化運(yùn)營的要求，與此同時(shí)進(jìn)一步提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量，更好的滿足個(gè)類負(fù)荷用戶對供電質(zhì)量的要求，變電所的110kV主變壓器采用雙繞組變壓器。我國隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,城市負(fù)荷增大后,建設(shè)110kV網(wǎng)絡(luò)是十分必要的。隨著電力行業(yè)的發(fā)展，變電站逐漸

20、出現(xiàn)無人化的發(fā)展趨勢，變電所設(shè)計(jì)時(shí)電力設(shè)備的無油化和免維護(hù)化也成為了必須要考慮的因素。在本次設(shè)計(jì)中，高壓側(cè)采用屋外布置的配電裝置，斷路器采用六氟化硫斷路器，低壓一側(cè)的配電裝置則是采用屋內(nèi)布置 ，選擇金屬鎧裝封閉中置式開關(guān)柜，開關(guān)柜中斷路器選用VSI真空斷路器。各電容器、變壓器及開關(guān)柜等各部分之間的連接線選擇高壓交聯(lián)聚乙烯電纜。除電纜采用阻燃材質(zhì)外，其余各設(shè)備均可選擇常規(guī)的油設(shè)備。本變電站負(fù)荷區(qū)域內(nèi)電網(wǎng)線路主要為架空線路，所以與其他類型的故障相比，單相接地故障發(fā)生的幾率很高。10kV側(cè)選擇中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地或者中性點(diǎn)不接地，因?yàn)樵谶@一類的系統(tǒng)當(dāng)中，因?yàn)榘l(fā)生單相接地故障時(shí)，產(chǎn)生的接地電流比較小，

21、大部分瞬時(shí)性的故障電流電弧可以自己熄滅，熄滅之后系統(tǒng)恢復(fù)至正常狀態(tài)。當(dāng)產(chǎn)生的電弧為無法自行熄滅的單相接地電弧時(shí)，因?yàn)檫@種故障并不會對電壓的三相平衡產(chǎn)生影響所以可以帶故障繼續(xù)運(yùn)行一至兩小時(shí)，期間不中斷向用戶的正常供電，可以在此期間對故障進(jìn)行查找并做出相應(yīng)的處理。1.1 變電站一次及二次設(shè)備的發(fā)展1.1.1 變電站一次設(shè)備的發(fā)展變電站的一次設(shè)備是指，對電能進(jìn)行不同區(qū)域間的傳輸和不同等級間變換的設(shè)備，主要包括斷路器、隔離開關(guān)，對電壓進(jìn)行變換的變壓器，傳輸電流的匯流母線等。變電站一次設(shè)備的特點(diǎn)是電壓水平高，而其發(fā)展則表現(xiàn)在（1）電力系統(tǒng)運(yùn)行水平的提高，具體體現(xiàn)在滅弧能力的提升，以及絕緣水平的提高；（2

22、）電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的提高，具體表現(xiàn)為電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)切除故障，讓系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行的能力。以電容器為例，先后出現(xiàn)了鋁電解電容器、陶瓷電容器、云母電容器。玻璃釉電容器等。隨著電力行業(yè)的發(fā)展以及絕緣技術(shù)的不斷進(jìn)步，變壓器容量也逐漸擴(kuò)大，直接推動(dòng)了電力系統(tǒng)規(guī)模的快速擴(kuò)大。1.1.2 變電站二次的發(fā)展電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，除了一次設(shè)備外，還需要對一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)視、測量控制等的裝置設(shè)備，以確保供電質(zhì)量，減少停電帶來的損失。這些對一次設(shè)備進(jìn)行保護(hù)、監(jiān)視、測量、控制的設(shè)備稱為變電站的二次設(shè)備，由二次設(shè)備組成的系統(tǒng)稱為繼電保護(hù)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的變電站繼電保護(hù)系統(tǒng)由互感器的二次側(cè)通過控制電纜連接到控制室內(nèi)，再

23、引接到相應(yīng)控制屏的繼電器上，工作人員通過對控制屏的操作實(shí)現(xiàn)對開關(guān)設(shè)備的控制。目前，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，變電站的二次系統(tǒng)正在向數(shù)字化、智能化發(fā)展。一次設(shè)備的信息通過互感器的二次側(cè)經(jīng)過模擬量輸入通道(由電壓變換器、濾波器、采樣保持器、A/D轉(zhuǎn)換器、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)組成)傳到控制室內(nèi)的計(jì)算機(jī)上，通過計(jì)算機(jī)對一次設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、測量、控制，并且能通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的通信，使運(yùn)行人員能夠掌握整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，使整個(gè)電力系統(tǒng)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。智能變電站通過加裝智能元件，從而使一次與二次，變電站與變電站之間的通信更加智能化，是電力系統(tǒng)的運(yùn)行的可控性進(jìn)一步加強(qiáng)。2 設(shè)計(jì)說明書2.1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表在本變電

24、站的設(shè)計(jì)之中包含有一處二類負(fù)荷，其余各個(gè)負(fù)荷均為三類負(fù)荷，所以生活用電和工業(yè)負(fù)荷比重較大；共有8條10kV出線，長度為820km不等，每條出線接有配電變壓器1525臺。本變電站負(fù)荷區(qū)域內(nèi)負(fù)荷的各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)如表2-1所示。表2-1 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表回路回路名稱用戶類型容量（kVA）需用系數(shù)線長（km）負(fù)荷級別序號1一線廠 區(qū)14000.85163居民區(qū)10000.72二線廠 區(qū)16000.8203居民區(qū)11000.73三線工業(yè)區(qū)18000.85143居民區(qū)10000.74四線工業(yè)區(qū)12000.8103居民區(qū)8000.75五線綜合區(qū)8000.8583居民區(qū)7000.756六線政府6000.782醫(yī)院9000

25、.87七線工業(yè)區(qū)10000.85143居民區(qū)7000.78八線商業(yè)區(qū)8000.75123居民區(qū)7000.753 電氣主接線設(shè)計(jì)3.1 方案的提出因變電所只有一處二類負(fù)荷，因此對供電可靠性和靈活性要求都不高，所以此次設(shè)計(jì)在單母線接線或和單母線分段接線這兩種接線方式之間進(jìn)行比較，并從二者之中確定一種接線方式。3.2 兩種方案之間的比較方案一：高壓側(cè)選用的接線方式為單元接線，為了保護(hù)主變壓器，采用的是熔斷器，因?yàn)槠涑杀疽陀谑褂酶綦x開關(guān)和斷路器，低壓側(cè)采用的是單母線的連接方式，出線線路保護(hù)選用真空斷路器。但這個(gè)方案有兩個(gè)缺點(diǎn)：一是供電的靈活性較差；二是供電的可靠性沒有保障。此種接線方式如圖2-1所示

26、。方案二：高壓側(cè)選用的接線方式仍然為單元接線方式，可以同樣用熔斷器來保護(hù)主變壓器，用隔離開關(guān)和斷路器來防止主變壓器過載和進(jìn)行短路保護(hù)。因?yàn)橄到y(tǒng)中含有二類負(fù)荷，所以選擇使用斷路器來進(jìn)行保護(hù)，雖然這樣會使成本變高，但是卻可以使斷路器和隔離開關(guān)進(jìn)行配合動(dòng)作，因此當(dāng)母線上出現(xiàn)故障或在進(jìn)行檢修時(shí)，只有一段母線處于斷電狀態(tài)，另一段母線可以進(jìn)行正常的供電，因此可以保證對重要用戶的不間斷供電。這種接線方式在克服了繁瑣、不經(jīng)濟(jì)以及接線不方便等缺點(diǎn)的同時(shí)，既保證了供電的可靠性，又提高了其靈活性。在綜合了各種影響因素之后，選擇的是方案二，此種接線方式如圖2-2所示。圖3-1 主接線方案一 圖3-2主接線方案二4 負(fù)

27、荷計(jì)算與主變壓器的選擇4.1 負(fù)荷計(jì)算視在功率在計(jì)算時(shí)，可以使用有功功率表示，因?yàn)樵诖俗冸娬矩?fù)荷的各供電區(qū)域內(nèi)，各個(gè)用戶的功率因數(shù)是相同的，而且用戶之間的用電性質(zhì)差別不大，在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，采用需用系數(shù)法，這樣計(jì)算得到的計(jì)算結(jié)果更加真實(shí)有效。（1）求解各用戶的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，采用需用系數(shù)法上式中：Sjsi表示區(qū)域內(nèi)各用戶的計(jì)算負(fù)荷 kVA；Ki表示需用系數(shù)，取0.850.9；Sei表示各用電設(shè)備的額定容量 kVA。所以每條出線路的負(fù)荷為：4.2 變電所最大負(fù)荷計(jì)算變電所設(shè)計(jì)當(dāng)年的計(jì)算負(fù)荷由：計(jì)算式中：Kt表示的是同時(shí)系數(shù)，通常計(jì)算中取值為0.9； x%表示線損率，因?yàn)楦叩蛪壕W(wǎng)絡(luò)的綜合線損率通常為8

28、%12%，所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用10%。負(fù)荷增長后的變電站的最大計(jì)算負(fù)荷計(jì)算式為：其中 n表示年數(shù)，一般取5年； m表示年平均增長率，通常取5%； Sjszd表示n年后的最大計(jì)算負(fù)荷。4.3 主變臺數(shù)、容量和型號的確定4.3.1 變電站主變壓器臺數(shù)的確定因?yàn)楸咀冸娬緟^(qū)域內(nèi)的電力負(fù)荷沒有表現(xiàn)出明顯或強(qiáng)烈的季節(jié)性，而且本變電站所負(fù)荷的區(qū)域內(nèi)各負(fù)荷基本為三類負(fù)荷，只包含有一處二類負(fù)荷，因?yàn)橛卸愗?fù)荷并且考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，所以采用兩臺等容量變壓器。本變電站的正常供電保證率通常為百分之八十五左右，因?yàn)槿绻挥幸慌_主變壓器處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可以保證區(qū)域內(nèi)百分之六十的負(fù)荷處于正常供電狀態(tài)，而發(fā)生事故時(shí)，變壓器

29、的負(fù)荷能力大約為百分之四十，所以綜合之后得出上述的結(jié)論。發(fā)生事故或出現(xiàn)故障時(shí)，為了保證對重要負(fù)荷的正常供電，可切除其余的各個(gè)三類負(fù)荷。因?yàn)榇俗冸娬镜牡乩砦恢脹]有太多的限制，所以綜合設(shè)備經(jīng)濟(jì)性和供電可靠性進(jìn)行考慮后選擇三相變壓器。本變電站的變壓器繞組的連線方式為“Y”型連接方式，采用這種連接方式是為了保證系統(tǒng)電壓相位與變壓器繞組連接方式相同，從而保證二者可以并列運(yùn)行。使用的變壓器為雙繞組變壓器，減少重復(fù)降壓容量的同時(shí)還可以對電壓等級進(jìn)行簡化。4.3.2 主變?nèi)萘康拇_定裝設(shè)兩臺等容量主變，每臺主變的額定容量：即： 主變采用雙繞組變壓器SF7-10000/110型變壓器。見表4-1表4-1主變參數(shù)表

30、型號額定容量(kVA)額定電壓(kV)損耗(kW)空載電流(%)阻抗電壓(%)SF7-10000/11010000110 10.550 16.51.010.55 短路電流5.1 短路點(diǎn)的確定短路點(diǎn)應(yīng)選在電氣主接線上，在最大運(yùn)行方式下發(fā)生短路的短路電流。短路點(diǎn)的確定如圖5-1所示。圖5-1 短路點(diǎn)確定圖5.2 短路電流的計(jì)算5.2.1 各元件電抗標(biāo)幺值計(jì)算選取的基準(zhǔn)值為：線路：（最大運(yùn)行方式）（最小運(yùn)行方式）變壓器電抗標(biāo)幺值：高壓側(cè)電源進(jìn)線的阻抗標(biāo)么值：低壓側(cè)各出線的阻抗標(biāo)么值： = =5.2.2 短路電流的計(jì)算(1)d1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)最大運(yùn)行方式各短路電流：=最小運(yùn)行方式各短路電流：= (2)

31、d2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)最大運(yùn)行方式各短路電流：=最小運(yùn)行方式各短路電流：= (3)d3點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)最大運(yùn)行方式各短路電流：=最小運(yùn)行方式各短路電流：= (4)d4點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)最大運(yùn)行方式各短路電流：=最小運(yùn)行方式各短路電流：=(5)d5點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)最大運(yùn)行方式各短路電流：=最小運(yùn)行方式各短路電流：= (6)d6點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)最大運(yùn)行方式各短路電流：=最小運(yùn)行方式各短路電流：= (7)d7點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)最大運(yùn)行方式各短路電流：=最小運(yùn)行方式各短路電流：= (8)d8點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)最大運(yùn)行方式各短路電流：=最小運(yùn)行方式各短路電流：= (9)d9點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)最大運(yùn)行方式各短路電流：=最小運(yùn)行方式各短路電流：=(

32、10)d10點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)最大運(yùn)行方式各短路電流：=最小運(yùn)行方式各短路電流：=按以上方法可得以下數(shù)據(jù)，各短路點(diǎn)短路電流如表5-1所示表5-1 各短路點(diǎn)短路電流短路點(diǎn)最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式2.6292.2776.7042.3792.066.0667.6826.65312.5894.3613.77711.1210.9510.8242.4250.8690.7532.2160.8410.7282.1450.7810.6761.9920.6870.5951.7520.6430.5571.641.2651.0963.2261.1270.9762.8741.5181.3153.8711.321.1433.3

33、661.5181.3153.8711.321.1433.3660.9510.8242.4250.8690.7532.2161.0830.9382.7620.9790.8482.4966 電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)6.1 母線的選擇和母線材料的選擇變電站和發(fā)電廠的房屋內(nèi)部和房屋外的主母線，發(fā)電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備的配電裝置母線之間的連接線，以及各種電器之間的連接線，統(tǒng)稱為母線。在選擇配電裝置母線時(shí)，需要考慮的的方面主要包括：母線的制造材料；母線的截面形狀；母線橫截面積的尺寸；對母線熱穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的校驗(yàn)；對超過110kV的母線還應(yīng)校驗(yàn)是否會發(fā)生電暈現(xiàn)象。在我國，不論是大型發(fā)電廠還是小型的變電站，廣

34、泛采用的母線材質(zhì)均為鋁。通常國際上比較常見的母線材料有銅、鋁和鋼，但是銅的價(jià)格比較貴重，而考慮我國國情，配電網(wǎng)絡(luò)的半徑通常較大，對銅母線的需求量會非常大，而我國的銅的總儲量和產(chǎn)量都不容樂觀；但是如果選擇鋁制母線的話，情況就有了很大變化。我國的鋁儲量比較多，而且鋁制母線與銅制母線相比還具有重量更輕、加工更方便、價(jià)格更便宜等優(yōu)點(diǎn)。所以，綜合各種影響因素之后，選擇鋁母線更加合適。6.1.1 母線截面積和母線截面形狀的選擇發(fā)電廠和變電站配電裝置中，比較常見和比較經(jīng)常采用的母線截面形狀主要有這樣幾類：（1）矩形母線；（2）圓形母線；（3）絞線圓形母線。進(jìn)行母線截面形狀的選擇時(shí)所遵循的原則有如下幾個(gè)：（1

35、）機(jī)械強(qiáng)度較高；（2）母線上發(fā)生肌膚效應(yīng)時(shí)，肌膚效應(yīng)系數(shù)要求盡可能低；（3）所選的母線截面形狀要方便散熱；（4）所選母線形狀在進(jìn)行連接時(shí)要方便操作；（5）所選母線截面形狀不會給安裝造成困難。而在進(jìn)行高壓側(cè)母線選擇時(shí)，選擇的則是鋼芯鋁絞線。在耐張性能上，鋼芯鋁絞線要優(yōu)于普通的單股母線。二者的直徑進(jìn)行比較的話，也是鋼芯鋁絞線的直徑比單股母線的直徑大，所以鋼芯鋁絞線表面附近的電場強(qiáng)度要比單股母線表面的要小。鑒于鋼芯鋁絞線還具有布置簡單、投資小等優(yōu)勢，所以110kV側(cè)采用的是鋼芯鋁絞線（1）在選擇母線截面形狀時(shí)，可以按流過線路的允許最大長期工作電流進(jìn)行選擇選擇條件：流過母線的允許最大長期工作電流必須要

36、小于母線的允許長期工作電流。適用范圍：各種電壓等級的裝置中主母線和引下線以及臨時(shí)裝設(shè)的母線，選擇截面時(shí)通常按照長期工作電流來進(jìn)行選擇；（2）母線截面選擇時(shí)還可以按經(jīng)濟(jì)電流密度來進(jìn)行選擇。6.1.2 母線截面積的選擇及校驗(yàn)（1）110kV側(cè)母線的選擇 當(dāng)兩臺變壓器之中的任意一臺發(fā)生故障時(shí)，要想保證向區(qū)域內(nèi)用戶正常供電，另一臺變壓器則必須處于過負(fù)荷狀態(tài)。由于：所以未發(fā)生故障的一臺變壓器必須過負(fù)荷為原來的10.6=1.67倍，即：按流過110kV側(cè)母線的最大長期工作電流進(jìn)行計(jì)算：母線截面按照經(jīng)濟(jì)電流密度來進(jìn)行選擇：式中表示的是經(jīng)濟(jì)截面m2 表示的是經(jīng)濟(jì)電流密度Am2變壓器最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)取3000

37、小時(shí)，查閱手冊后選擇=經(jīng)計(jì)算后結(jié)合手冊選擇型號為LGJ-120mm2的鋼芯鋁絞線，在70時(shí)LGJ-120mm2型鋼芯鋁絞線的允許最大持續(xù)電流為=408(A)計(jì)算溫度修正系數(shù)：=即實(shí)際環(huán)境溫度為37時(shí)，母線上的允許通過電流大小為：=1.049×408=428(A)（2）校驗(yàn)短路計(jì)算時(shí)間為：所以：經(jīng)查表得因，所以故：母線處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的最高溫度為：查閱表格后可知：所以按熱穩(wěn)定條件進(jìn)行計(jì)算得到的所需最小母線截面積為：式中代表的是熱穩(wěn)定系數(shù)； 代表的是集膚效應(yīng)系數(shù)。由于計(jì)算結(jié)果小于所選母線截面積的大小，所以關(guān)于母線熱穩(wěn)定性的相關(guān)要求，所選母線的截面積形狀完全滿足。因?yàn)檫x擇鋼芯鋁絞線來作為

38、母線，所以關(guān)于動(dòng)穩(wěn)定性的相關(guān)校驗(yàn)就不需要再進(jìn)行了。6.1.3 10kV側(cè)母線的選擇（1）按照10kV側(cè)母線允許通過的最大長期工作電流進(jìn)行計(jì)算：（2）按照經(jīng)濟(jì)電流密度來進(jìn)行母線截面的選擇相關(guān)的計(jì)算：上式中變壓器取最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)h=30005000小進(jìn)行計(jì)算時(shí)，查閱表格后選擇1.15×106Am2經(jīng)計(jì)算選擇型鋁母線，其40時(shí)最大允許持續(xù)電流為958A。（3）校驗(yàn)1）熱穩(wěn)定性的校驗(yàn)短路計(jì)算時(shí)間為：因?yàn)椋核裕翰殚啽砀窈笕?。又因?yàn)?，所以：故：母線處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的最高溫度為：查表知，按熱穩(wěn)定條件所需最小母線截面為：計(jì)算結(jié)果小于所選母線截面100×10mm2，因此滿足關(guān)于所選母

39、線熱穩(wěn)定性的相關(guān)要求。2） 動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn)低壓側(cè)矩形母線放置方式為水平放置，各相之間的距離為：a=0.25m L=1.2m短路沖擊電流為：母線所受到的電動(dòng)力為：其中L表示絕緣子之間的跨距； a表示的是相間距。母線所經(jīng)受到的最大彎矩為：母線的截面系數(shù)為：母線所經(jīng)受的最大計(jì)算應(yīng)力為：得到的計(jì)算結(jié)果與鋁母線的最大允許應(yīng)力Pa相比，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于。所以關(guān)于動(dòng)穩(wěn)定性的相關(guān)要求也是完全滿足的。經(jīng)過相關(guān)的計(jì)算以及校驗(yàn)，得出的結(jié)論為所選的母線滿足關(guān)于動(dòng)穩(wěn)定性及熱穩(wěn)定性的相關(guān)要求。6.2 線路的選擇6.2.1 進(jìn)線的選擇導(dǎo)線型號選擇LGJ120 mm2型。6.2.2 10kV側(cè)出線的選擇 依據(jù)負(fù)荷最大的一條出線路為

40、出線截面積來進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，并在得到結(jié)果后根據(jù)相關(guān)要求進(jìn)行相應(yīng)的選擇，選擇結(jié)果肯定能滿足其余線路的要求。而本變電站八回出線內(nèi)包含的負(fù)荷，大小之間相差并不大，所以這樣進(jìn)行選擇不會給變電站造成過多的浪費(fèi)。出線路的負(fù)荷在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，不僅要考慮到目前的負(fù)荷情況，還要進(jìn)行長遠(yuǎn)的考慮。所以在計(jì)算時(shí)要想到今后五年內(nèi)有可能出現(xiàn)的負(fù)荷增長，其增長率取5%。在回?cái)?shù)為八回的出線中，因?yàn)樗谐鼍€的負(fù)荷之間相差的不是太大，所以以八回線路中負(fù)荷最大的出線路為出線截面積，并進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和選擇，可以保證在一定滿足相關(guān)要求的前提下，還可以把浪費(fèi)控制在最小的范圍之內(nèi)。因?yàn)槌鼍€路處的負(fù)荷計(jì)算必須考慮之后五年之內(nèi)可能的負(fù)荷增長，增

41、長率取百分之五。按照10kV側(cè)出線可以通過的最大長期工作電流進(jìn)行計(jì)算：對母線截面形狀的選擇，按照經(jīng)濟(jì)電流密度來進(jìn)行：變壓器正常情況下所允許的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)通常取h=3000小時(shí)，查表選擇：1.15×106Am2進(jìn)行綜合計(jì)算之后選擇型號為LGJ-150mm2型的鋼芯鋁絞線，LGJ-150mm2型導(dǎo)線在溫度為70時(shí)允許通過的的最大持續(xù)電流：則在實(shí)際環(huán)境溫度為37時(shí)所選母線的允許出線電流為：1.049×463=485.69(A)所得的計(jì)算結(jié)果與母線的允許長期最大負(fù)荷電流相比，要遠(yuǎn)大于，所以關(guān)于母線長期工作時(shí)的發(fā)熱條件，所選母線滿足校驗(yàn)：短路計(jì)算時(shí)：0.5+0.05+0.05=

42、0.6s因：所以：經(jīng)查表得。因，所以故：當(dāng)母線處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，最高溫度為：查閱表格后可知，按照熱穩(wěn)定性條件進(jìn)行相關(guān)計(jì)算后得到的所需最小母線截面為：進(jìn)行計(jì)算之后得到的結(jié)果與所選母線的截面積相比較，計(jì)算結(jié)果要小于選擇的母線，對于熱穩(wěn)定性的相關(guān)要求，所選母線數(shù)據(jù)滿足。至于動(dòng)穩(wěn)定性方面，則不需要進(jìn)行相關(guān)的校驗(yàn)計(jì)算，因?yàn)樗x的母線為絞線。6.3 斷路器的選擇及校驗(yàn)（1）按構(gòu)造形式選擇 發(fā)電廠和變電站長采用少油斷路器和多油斷路器。（2）按安裝地點(diǎn)選擇 斷路按照裝設(shè)的地點(diǎn)分為屋內(nèi)式和屋外式兩種。（3）按額定電壓選擇 斷路器的額定電壓，與其安裝地點(diǎn)電網(wǎng)的額定電壓相比，應(yīng)該是前者較高。（4）按額定開斷電流選

43、擇 斷路器的額定電流不應(yīng)小于其安裝地點(diǎn)電網(wǎng)的額定電流。又據(jù)：，查手冊選LW14-110型瓷柱式六氟化硫斷路器。其技術(shù)參數(shù)見表6-1。表6-1 斷路器參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流(A)(kA)(kA)(s)(s) (kA)1102000401000.060.2540校驗(yàn)：對于無窮大電源供電電網(wǎng)：所以滿足額定開斷電流的要求。1）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：短路計(jì)算時(shí)間：因：所以：經(jīng)查表得。因，所以：故：短路電流的熱脈沖：計(jì)算結(jié)果滿足母線關(guān)于熱穩(wěn)定性的相關(guān)要求。2）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)極限通過電流為：所以母線的動(dòng)穩(wěn)定性的相關(guān)要求也是滿足的。計(jì)算結(jié)果顯示，所選母線對于熱穩(wěn)定性及動(dòng)穩(wěn)定性要求完全滿足，因此所選型斷路器滿足

44、要求。6.4.2 10kV側(cè)斷路器的選擇及校驗(yàn)斷路器的選擇：因?yàn)榈蛪簜?cè)的斷路器是放在屋內(nèi)，所以選擇的斷路器為真空斷路器，又根據(jù)：查手冊選擇型斷路器，其具體技術(shù)參數(shù)見表6-2。表6-2 斷路器參數(shù)型號額定電壓(kV)額定電流(A) (kA)(kA)(s)(s)(kA)10125012.531.50.060.0612.5校驗(yàn)：對于無窮大電源供電電網(wǎng)：滿足額定開斷電流的要求。1）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：短路計(jì)算時(shí)間為：因?yàn)椋核裕航?jīng)過查表可以查得因，所以，故：短路電流的熱脈沖：因此滿足關(guān)于熱穩(wěn)定性的要求。2）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)因?yàn)樵试S的極限通過電流為：所以所選的斷路器對于動(dòng)穩(wěn)定性的相關(guān)要求也是滿足的。經(jīng)過計(jì)算所選擇

45、型斷路器對于斷路器熱穩(wěn)定性及動(dòng)穩(wěn)定性的相關(guān)要求完全滿足，因此所選的型斷路器滿足要求。6.4.3 10kV側(cè)母線分段斷路器的選擇在選擇低壓側(cè)的分段器時(shí)，因?yàn)榕c變壓器10kV側(cè)相比較之后發(fā)現(xiàn)，10kv側(cè)母線分段器的允許最大長期工作電流以及其他參數(shù)與其均基本相同，因此選擇及校驗(yàn)過程同變壓器10kV側(cè)基本相同，因此綜合之后選型斷路器。6.4.4 10kV出線側(cè)斷路器的選擇及校驗(yàn)10kV出線側(cè)斷路器因?yàn)槭欠旁谖輧?nèi)，所以可選屋內(nèi)式真空斷路器。又據(jù)：查手冊選擇型斷路器。其具體技術(shù)參數(shù)見表6-3。表6-3斷路器參數(shù)型號額定電壓(kV)額定電流(A)(kA)(kA)(s)(s)(kA)1063020500.05

46、0.120校驗(yàn)：對于無窮大電源供電電網(wǎng)：滿足額定開斷電流的要求。1）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)短路計(jì)算時(shí)間：因?yàn)椋核裕航?jīng)查表得因，所以，故：短路電流的熱脈沖：因此關(guān)于熱穩(wěn)定性的相關(guān)要求完全滿足。2）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)極限通過電流：因此也滿足關(guān)于動(dòng)穩(wěn)定性的相關(guān)要求。經(jīng)計(jì)算型斷路器滿足關(guān)于斷路器熱穩(wěn)定性及動(dòng)穩(wěn)定性的相關(guān)要求，因此所選的型斷路器滿足要求。6.5 隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)隔離開關(guān)按構(gòu)造形式，安裝地點(diǎn)，額定電壓和額定電流來選擇，按短路條件校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。選擇的具體方法與短路器相同。6.5.1 110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)（1）隔離開關(guān)的選擇由地點(diǎn)選擇戶外式，根據(jù)變壓器高壓母線側(cè)斷路器選擇計(jì)算的數(shù)據(jù)，由

47、經(jīng)查手冊選擇GW5-110型隔離開關(guān)。其技術(shù)參數(shù)見表6-4。表6-4 隔離開關(guān)參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流（A）動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）4s熱穩(wěn)定電流（kA）雷電沖擊耐壓（kV）1106305020450(對地)校驗(yàn)：1）熱穩(wěn)定性的校驗(yàn)短路電流的熱脈沖：所以關(guān)于隔離開關(guān)熱穩(wěn)定性的相關(guān)要求完全滿足。2）動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn)隔離開關(guān)允許的極限通過電流大小為：由計(jì)算結(jié)果可知，關(guān)于隔離開關(guān)動(dòng)穩(wěn)定性的要求也完全滿足。由計(jì)算可得所選隔離開關(guān)滿足關(guān)于隔離開關(guān)熱穩(wěn)定性及動(dòng)穩(wěn)定性的相關(guān)要求，因此所選型隔離開關(guān)滿足相關(guān)要求。6.5.2 10kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗(yàn)（1）隔離開關(guān)的選擇根據(jù)變壓器低壓母線側(cè)斷路器選擇的相關(guān)

48、計(jì)算所得的數(shù)據(jù)，經(jīng)手冊查詢后選擇型隔離開關(guān)。其相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表6-5。表6-5 隔離開關(guān)參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流（A）動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）5s熱穩(wěn)定電流（kA）1020005036（2）校驗(yàn)：1）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)通過隔離開關(guān)的短路電流的熱脈沖為：從結(jié)果可以得知，隔離開關(guān)對于熱穩(wěn)定性的相關(guān)要求完全滿足。2）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)隔離開關(guān)允許的極限通過電流為：所以關(guān)于隔離開關(guān)動(dòng)穩(wěn)定性的要求也滿足。經(jīng)計(jì)算所選隔離開關(guān)各項(xiàng)數(shù)據(jù)均滿足對于其熱穩(wěn)定性及動(dòng)穩(wěn)定性的有關(guān)要求，因此所選型隔離開關(guān)滿足要求。6.5.3 10kV側(cè)母線分段隔離開關(guān)的選擇因?yàn)?0kV側(cè)母線分段隔離開關(guān)與變壓器10kV側(cè)相比，最大長期工作電流及

49、各相參數(shù)基本相同，因此選擇及校驗(yàn)過程與10kV側(cè)相同，所以同樣查閱表格后選擇型斷路器。6.5.4 10kV出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校隔離開關(guān)的選擇由計(jì)算和選擇變壓器低壓母線側(cè)斷路器時(shí)得到的數(shù)據(jù)，查閱手冊之后選擇選擇GN30-10/630 型隔離開關(guān)。其技術(shù)參數(shù)見表6-6。表6-6 隔離開關(guān)參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流（A）動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）5s熱穩(wěn)定電流（kA）106305020校驗(yàn)：1）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)短路電流的熱脈沖：由計(jì)算結(jié)果可知，所選隔離開關(guān)數(shù)據(jù)對于隔離開關(guān)熱穩(wěn)定性的相關(guān)要求完全滿足。2）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)允許極限通過電流大小為：所以其關(guān)于動(dòng)穩(wěn)定性的相關(guān)要求也滿足。經(jīng)計(jì)算隔離開關(guān)滿足關(guān)于熱穩(wěn)定

50、性及動(dòng)穩(wěn)定性的相關(guān)要求，因此所選型隔離開關(guān)滿足要求。6.6 電流互感器的選擇及校驗(yàn)選擇電流互感器的方法：（1）根據(jù)使用條件和用途選擇；（2）根據(jù)額定電壓選擇；（3）根據(jù)二次負(fù)荷選擇；（4）根據(jù)準(zhǔn)確度等選擇。6.6.1 110kV側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)電流互感器的選擇依據(jù)允許的最大長期工作電流進(jìn)行計(jì)算：根據(jù)查閱手冊之后選擇型電流互感器。其技術(shù)參數(shù)見表6-7。表6-7 電流互感器參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流比1s熱穩(wěn)定電流動(dòng)穩(wěn)定電流1102100/57540溫度校正系數(shù)：所以：校驗(yàn)：（1）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)電流互感器的熱穩(wěn)定通常以1s的熱穩(wěn)定倍數(shù)表示，因此，校驗(yàn)熱穩(wěn)定應(yīng)滿足下式式中 ： 電流互感器

51、的熱穩(wěn)定倍數(shù)， t 電流互感器的熱穩(wěn)定時(shí)間，t=1s（2）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)1）內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 需滿足下式 ：式中 電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)滿足電流互感器內(nèi)部關(guān)于動(dòng)穩(wěn)定性的要求2）外部動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)：滿足電流互感器外部關(guān)于動(dòng)穩(wěn)定性的要求。經(jīng)計(jì)算后所選設(shè)備對關(guān)于電流互感器熱穩(wěn)定性及內(nèi)、外動(dòng)穩(wěn)定性的相關(guān)要求完全滿足，因此所選的型電流互感器滿足要求。6.6.2 10kV側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)1. 電流互感器的選擇按照允許的最大長期工作電流進(jìn)行計(jì)算：根據(jù)：查閱手冊之后選擇型電流互感器。其具體技術(shù)參數(shù)見表6-8。表6-8電流互感器參數(shù)型號額定電壓（kV）額定電流比1s熱穩(wěn)定電流倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定電流倍數(shù)LBJ-1010

52、1500/55090溫度校正系數(shù)：=1.05所以：1.051500=1575A校驗(yàn)：熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：（2）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)1）內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：（kA）1）外部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：計(jì)算結(jié)果顯示所選的LBJ-10電流互感器滿足關(guān)于熱穩(wěn)定性及內(nèi)、外動(dòng)穩(wěn)定性的要求，所以選擇的LBJ-10型電流互感器滿足要求。6.6.3 10kV側(cè)母線分段電流互感器的選擇因?yàn)?0kV側(cè)母線分段電流互感器與變壓器10kV側(cè)相比，最大長期工作電流及各相參數(shù)基本相同，因此選擇及校驗(yàn)過程與10kV側(cè)相同，所以同樣查閱表格后選擇LBJ-10型斷路器。6.6.4 10kV出線側(cè)電流互感器的選擇及校驗(yàn)1. 電流互感器的選擇按允許的最大長期工作電流進(jìn)行計(jì)算：根據(jù)：經(jīng)查手冊選擇LB-10型電