110kv等电压变电站线路设计方案 24页

110kv等电压变电站线路设计方案1.1建设规模和依据（1）变电所电压等级为：110/35/10KV，110KV是本变电所的电源电压，由330KV变出双回110KV线路送到本变电所；35KV和10KV是负荷侧电压。（2）10KV电压等级：出线12回，本期上10回，备用2回。负荷统计见表1.1。（3）35KV电压等级：出线8回，本期上6回，备用2回。负荷资料见表1.2。最大负荷利用小时数Tmax=5500h，同时率取0.9，线路损耗取5%。（4）系统归算到本变电所110KV母线阻抗值:正序X1=0.06；零序Xo=0。（5）气象条件：年最高温度40度，平均温度25度，年平均雷暴日为38日，气象条件一般。1.2负荷统计序号用户名称最大负荷（KW）cosΦ回路数1钢厂80000.8522硅铁厂75000.8523水泥厂30000.8524养蜂场25000.8515煤矿65000.8526面粉厂30000.851表1.110KV用户负荷统计资料序号用户名称最大负荷（KW）cosΦ回路数1四坝变电站85000.8512红光变电站60000.8513位奇变电站55000.8514花草滩变电站65000.8515崖头变电站60000.8516东乐变电站75000.851表1.235KV用户负荷统计资料1.3设计任务1、熟悉题目要求，查阅相关科技文献2、主接线方案设计3、选择主变压器4、短路电流计算5、电气设备的选择6、配电及继电保护设计24 2电气主线路变电所电气主接线是电力系统接线组成的一个重要部分。主接线的确定，对电力系统的安全、灵活、稳定、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置等将会产生直接的影响。2.1电气主线路的设计原则及要求一、主接线的设计原则：在进行主接线方式设计时，应考虑以下几点：(1)变电所在系统中的地位和作用。(2)近期和远期的发展规模。负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。(3)主变压器台数对主接线的影响。(4)备用容量的有无和大小对主接线的影响。二、主接线的设计要求：1、可靠性：⑴断路器检修时,能否不影响供电。⑵线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。⑶电所全部停电的可能性。⑷满足对用户的供电可靠性指标的要求。2、灵活性：⑴调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求。⑵检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不影响对及户的供电。⑶扩建要求。应留有发展余地，便于扩建。3、经济性：⑴投资省；⑵占地面积小；⑶电能损失小。操作应尽可能安全、简单、方便。电气主线路应简单清晰、操作安全方便，便于运行维护人员掌握。由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快，因此，在选择主线路时，应考虑到有扩建的可能性。2.2拟定确认主线路方案根据以上要求和本设计任务书要求，初步选择主接线如下：变电所类型：降压变电所电压等级：110/35/10KV出线情况：110KV进线两回，35KV出线8回，10KV出线12回负荷类别：工农业生产及6个35KV变电所24 1、110kV主接线的选择：从原始资料可知，110kV母线有2回进线。根据设计规范第3.2.3条规定，主接线若采用双母线，必然供电可靠性较高，但占地大、投资大、操作易出差错，故不考虑；外桥接线虽然设备少，但线路没有跨越功率，倒闸操作很不方便，亦不考虑。现采用以下二种方案进行比较：即方案I内桥接线、方案II单母线分段，分析表如下表。方案I内桥接线方案II单母线分段可靠性1)当出线开关检修时，线路需要较长时间停电，影响线路供电2)运行方式改变，对桥开关的继电保护整定不利3)桥开关检修时，两个回路解列运行1)当一段母线发生故障时，分断断路器自动将故障切除，保证正常母线不间断供电2)当出线开关检修，该回路停电3)继电保护简化，动作可靠性高灵活性1)线路停电时，操作简单，主变停电时，操作复杂，需动作两台开关，影响一回路的暂时运行2)可以扩建，扩建后接线型式发生变化1)任一台开关检修或故障，操作都较简单，且操作过程不影响其它出线正常运行2)扩建裕度大，容易扩建经济性1)投资较小2)占地面积较小1)开关数量较方案I略多，投资较大表2.1分析表本变电所回路不多，且电源侧为双回路供电，不用增设旁路母线。故110KV主接线选择方案II。110kV主接线图如下：图2.1110kV主接线图2、35kV母线接线的选择24 35kV共有8回出线，2回路备用，依设计规范第3.2.3条规定，可采用方案I双母线或方案II单母分段式接线，35kV出线均为单回出线。方案I双母线接线方案II单母线分段供电可靠性断路器检修将截止该回路供电，当任母线故障时可倒闸操作恢复供电，全部停电机会小，供电可靠性高。当出线断路器检修或故障时将会停止此回路，当任意母线故障或检修时，在此母线上的负荷均截止，因为采用单母分段供电两条母线同时故障的机会小,所以一般不会造成全所停电。运行灵活性调度灵活各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。倒闸操作故障，容易误操作。接线简单清晰，运行操作方便。可以灵活地投入和切除一台变压器通过分段DL时使各段上功率向系统负荷正常分配不受影响，能灵活地切除或投入任一出线回路节约投资多用了隔离开关，占地大，不经济。少用了隔离开关，占地小，较经济。表2.2分析表若采用方案I设备多，投资大，继电保护复杂，倒闸操作易出现误操作，故方案II已满足要求，而重要负荷已有双回路供电，故不用增设旁路母线。35kv变电站接线简图如下：3、10kV母线接线选择10kV侧通常采用方案I单母线或方案II单母线分段接线，单母线虽使用设备少，经济性好，但可靠性差，本变电所10kV有化工厂等重要负荷，且出线多，故采用单母线分段接线，可靠性较好，操作方便，重要负荷已有双回线，故不考虑设置旁路母线，综上所述：本变电所最终选用方案II单母分段。24 10kv变电站主接线简图如下：图2.310kv变电站主接线简图4、确定主接线方式综合各电压等级接线图，变电站主接线简图如下：图2.4变电站主接线简图24 3变压器的选择3.1负荷的计算最大综合计算负荷的计算可按照公式：（3-1）式—同时系数，出线回数较少时，可取0.9～0.95，出线回数较多时，取0.85～0.9；35kV侧最大负荷为：S35kV=0.9×（8.5÷0.85+6÷0.85+5.5÷0.85+6.5÷0.85+6÷0.85+7.5÷0.85）×105%=4.47MVA10kV侧最大负荷为：S10kV=0.9×（8÷0.85+7.5÷0.85+3÷0.85+2.5÷0.85+6.5÷0.85+3÷0.85）×1.05=33.91MVA110kV侧最大负荷为:S110kV=（44.47+33.91）×0.9=70.56MVA3.2变压器的选型一、容量、台数选择按确定的设计方案应选两台主变压器，容量的选择条件是其中，由前面计算结果按远景发展计算：70.56/2=35.28MVA根据变压器标准容量标准，该变电站主变容量选为50MVA。主变压器容量的校验：①以一台主变压器停运检修时，另一台主变压器容量应能保证全部负荷的60~70%来校验：，带入数据:1×50≥0.7Sjs=0.7×70.56=49.392因此主变压器容量选取50MVA能满足要求；②以一台主变压器停运检修时，另一台主变压器容量应能保证用户Ⅰ、Ⅱ级负荷不间断供电来校验：由于一、二级负荷还占不了总负荷的0.7,所以按此标准来校验也能满足要求。二、主变压器的选择1、相数选择当不受运输条件制约，在330kV以下的发电厂和变电所均应选用三相变压器。根据所给参数，该站以两个电压等级供电，因此，变压器应选三绕组。2、绕组数量和连接组别24 根据设计任务书，该110kV变电所需要用35kV和10kV两个电压等级向该地区供电，因此该变电所主变压器必须选用三绕组变压器。其接线组别宜采用110kV：Y0接，中性点直接接地；35kV：Y接，中性点不直接接地；10kV：因在一个变压器中必须有一个△接来消除三次谐波，可采用△接。本设计中主变的型号是：SFSZ9—50000/110主变压器(有载调压)产品型号：SFSZ9-50000/110额定容量:50000/50000/25000KVA各绕组额定电压和分接范围:(110±8×1.25%）/（38.5±2×2.5%）/10.5KV绝缘水平:LI480AC200-LI325AC140/LI200AC85/LI75AC35额定频率：50HZ相数:3联结组标号:YNynod11冷却方式:ONAN/ONAF63/100%油箱耐受机械强度:真空度为:133KPa正压力为:98KPa运行条件负载损耗(KW)短路阻抗(%)最负档额定档最正档高压--中压222.610.110.510.7高压--低压115.317.217.510.8低压--中压65.16.66.56.2表3.1主变型号表24 4短路电流计算4.1短路电流计算概述短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。其中三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路情况最严重，应给予足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。4.2短路电流计算1.确定合适的短路电流计算点：为选择10～110kV配电装置的电器设备和导体，而计算最大运行方式下流过各电器设备和导体的短路电流。经过对本次设计变电站电气主接图分析，共选择13个短路计算点。各短路计算点确定如下图：图4.1各短路计算点对上图有以下说明：选择短路计算点d1在110kV进线母线上，以便对110kV进线侧断路器、侧隔离开关、110kV母线进行选择；选择短路计算点d2在35kV母线上，并按最大运行方式的要求，略去母联开关的影响，将35kV母线简化如上图，以便对35kV进线侧断路器、侧隔离开关、35kV母线进行选择；24 10kV出线包含四种不同性质的负荷，因此，选择五个短路计算点d9、d10、d11、d12。2．短路电流基本计算基准容量Sj=100MVA，基准电压Uj取各级的平均电压：Uj=Up=1.05Ue,基准电流Ij=Sj÷(Uj)基准电抗Xj=Uj÷(Ij)本次设计变电站共设有110kV、35kV、10kV三个电压等级，将以上基准值计算如下表：名称符号常用基准值额定电压（kV）Ue1035110基准电压（kV）Uj10.537115基准电流（kA）Ij5.501.560.502基准电抗Xj1.1013.7132表4.1常用基准值表（Sj=100MVA）(1)标幺值计算电路元件的标幺值等于元件有名值与元件基准值之比，计算公式如下：电压标幺值：U*=U÷Uj容量标幺值：S*=S÷Sj电流标幺值：I*=I÷Ij=I×（Uj）÷Sj电抗标幺值：X*=X÷Xj=X×Sj÷Uj2(2)线路元件电抗计算为简化计算，将本次设计各线路元件电抗取平均值计算如下：取本次设计导线平均电抗：X正序=X负序=0.4Ω/km；110kV母线阻抗值正序X1=0.06；10kV三芯电缆平均电抗：X正序=X负序=0.08Ω/km。则可求得以下各元件电抗的有名值：(1)110kV进线线路总电抗（进线50km）有名值：X1=50×0.4=20Ω，标么值：X1*=X1÷Xj=20÷132=0.15235kV单回出线总电抗（单回出线28km）有名值：X8=28×0.4=11.2Ω，标么值：X8*=X8÷Xj=11.2÷13.7=0.818(2)10kV单回架空线出线总电抗（单回架空线出线8km）有名值：X9=8×0.4=3.2Ω，标么值：X9*=X9÷Xj=3.2÷1.1=2.91(3)10kV单回电缆出线总电抗（单回电缆出线3km）24 有名值：X10=3×0.08=0.24Ω，标么值：X10*=X10÷Xj=0.24÷1.1=0.218(4)站用变回路出线总电抗计算假定采用电缆出线，每回长度0.5km，则，X19=0.5×0.08=0.04Ω，标么值：X11*=X11÷Xj=0.04÷1.1=0.036(5)电容器回路出线总电抗计算假定采用电缆出线，每回长度0.5km，则，X18=0.5×0.08=0.04Ω，标么值：X12*=X12÷Xj=0.04÷1.1=0.0364.3短路计算的目的和条件一、短路计算的目的1.在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定接线方案是否需要采取限制短路电流的措施等。2.在选择电气设备时，为了保证各种电气设备和导体在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要用短路电流进行校验。3.计算软导线的短路摇摆。4.在选择继电保护装置和进行整定计算。二．电力系统短路电流计算的条件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.系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120o电气角度。4.电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备阻抗值不随电流大小发生变化。5.电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50％负荷接在高压母线上，50％负荷接在系统侧。6.同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。7.短路发生在短路电流为最大值的瞬间。8.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。9.除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去10.元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。24 5电气设备的选择5.1高压电气设备的保护、选择及校验所选高压电器设备，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。选择高压电气设备一般应考虑以下几方面的技术条件：额定电压、额定容量、额定电流、额定开断电流、短路稳定性（动稳定、热稳定）、机械荷载、绝缘水平等。断路器的作用：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。因此，在运行中其开断能力是标志性能的基本指标。所谓开断能力，是指断路器在切断电流时熄灭电弧的能力，以保证顺利地分、合电路的任务。断路器的型式：按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方法，一般可分为：多油式断路器、少油式断路器、压缩空气高压断路器、SF6断路器、真空断路器等；按安装地点不同可分为：屋内式和屋外式；按操作相可分为：可单相操作和三相操作。长期工作条件下，对高压电器设备电压、电流、机械荷载的要求如下：电压：所选高压电气设备允许最高工作电压Umax不得低于该回路最高运行电压Ug，即：UmaxUg。电流：所选高压电气设备额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig,即：IeIg。机械荷载：所选高压电气设备端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时最大作用力。1.短路稳定条件所选高压电气设备应按最大可能的短路电流进行热稳定、动稳定校验，校验一般取三相短路时的短路电流。短路热稳定条件：It2×tjs>Qd，tjs=tb+td（即：It2×（tb+td）>Qdt）短路热稳定条件：ichidf或IchIdf2.高压隔离开关的选择隔离开关的作用：（1）隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。（2）倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。（3）分、合小电流，因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力，故一般可用来进行以下操作：a.分、合避雷器、电压互感器和空载母线；b.分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；c.24 分合电容电流不超过5A的空载线路。隔离开关的型式：隔离开关的型式较多，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。5.2110kV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验d1点短路持续工作电流：Ig=S/（U）=70.56MVA÷（×110kV）=370A；d1点短路参数如图：短路点的编号短路点名称三相短路电流kA两相短路电流kA三相稳态短路电流kA三相短路电流kA电流有效值kA短路容量MVAd1点110母线3.32.863.38.425.02657.29表5.1d1点短路参数断路器选择及校验：断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P230，初选LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器，其技术参数如下：型号额定电压kV最高工作电压kV额定电流A额定开断电流kA动稳定电流kA4s热稳定电流kA固有分闸时间s合闸时间sLW25-126/1250-40126139125015.84115.80.070.43表5.2LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器长期工作条件下参数比对。电压参数比对：设备允许最高工作电压：Umax=126kV，回路最高运行电压：Ug=1.05Ue=115kV。Umax>Ug，满足要求。电流参数比对：设备额定电流：Ie=1250A，回路持续工作电流：Ig=370A。Ie>Ig，满足要求。短路稳定校验短路热稳定：校验公式为It2×tjs>I2×tdz，其中：It---t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA），tjs---设备允许通过的热稳定电流时间（s），I---三相稳态短路电流kA，tdz---三相稳态短路持续时间s。则15.82×4=998kA2.s>3.32×0.35=3.8kA2.s；热稳定校验满足要求。短路动稳定：设备动稳定电流：idf=41kA，短路冲击电流:ich=8.42kA；设备额定开断电流：Idf=15.8kA；短路全电流最大值：Ich=5.02kA。idf>ich；Idf>Ich，动稳定校验满足要求。所选LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器，满足d1(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器配置DC5-XG电磁操动机构。24 5.335kV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验d2点短路持续工作电流:35kV母线进线侧断路器及隔离开关容量与单台主变容量对应=31.5MVA，最大持续工作电流：Ig=44.47MVA÷（×35kV）=733.6Ad2点短路参数：短路点编号短路点名称三相短路电流kA两相短路电流kA三相稳态短路电流kA三相短路电流冲击值kA全电流最大有效值kA短路容量MVAd2点35母线4.834.184.8310.77.34309.53表5.3d2点短路参数断路器选择及校验：断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P391，初选ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器，其技术参数如下：型号额定电压kV最高工作电压kV额定电流A额定开断电流kA动稳定电流kA4s热稳定电流kA固有分闸时间s合闸时间sZN12-40.5/1250-1640.54612501640160.060.25表5.4ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器技术参数长期工作条件下参数比对：电压参数比对：设备允许最高工作电压：Umax=40.5kV，回路最高运行电压：Ug=1.05Ue=37kV，Umax>Ug，满足要求。电流参数比对：设备额定电流：Ie=1250A，回路持续工作电流：Ig=733.6A。Ie>Ig，满足要求。短路稳定校验短路热稳定：162×4=1024kA2.s>4.832×0.75=17.5kA2.s，热稳定校验满足要求。短路动稳定：设备动稳定电流：idf=40kA，短路冲击电流:ich=10.7kA，设备额定开断电流：Idf=40kA，短路全电流最大值：Ich=7.34kA，idf>ich；Idf>Ich，动稳定校验满足要求。所选ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器，满足d2(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器配置DC10-II型电磁操动机构。隔离开关选择及校验隔离开关选择：查《高压电器产品样本》P223，初选GN1-35/600-20户内及GW5-35/630户外型隔离开关，其技术参数如下：24 型号额定电压kV最高工作电压kV额定电流A动稳定电流kA5s热稳定电流kAGW5-35/6303540.56306020GN1-35/600-203540.56005220表5.5技术参数长期工作条件下参数比对：电压参数比对：设备允许最高工作电压：Umax=40.5kV，回路最高运行电压：Ug=1.05Ue=37kV。Umax>Ug，满足要求。电流参数比对：设备额定电流：Ie=600A（630A），回路持续工作电流：Ig=733.6A。Ie>Ig，满足要求。短路稳定校验：短路热稳定：202×5=2000kA2.s>4.832×0.75=17.5kA2.s，热稳定校验满足要求。短路动稳定：设备动稳定电流：idf=52kA，短路冲击电流:ich=10.7kA，idf>ich，动稳定校验满足要求。所选GN1-35/600-20户内及GW5-35/630-20户外型隔离开关，满足d2(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。隔离开关配置CS6-2T型手动操动机构。但因减少资料，不能做进一步深入选择。因此，将35kV母线出线侧断路器及隔离开关选择为与35kV母线进线侧断路器及隔离开关相同的型号，即：选ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器、选择GN1-35/600-20型户内隔离开关，附件配置也相同。这样也可以减少相同电压等级电器设备类型。5.410kV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验d3点短路持续工作电流：最大持续工作电流：Ig=33.91MVA÷（×10kV）=1957.9Ad3点短路参数：短路点编号短路点名称三相短路电流kA两相短路电流kA三相稳态短路电流kA三相短路电流冲击值kA全电流最大有效值kA短路容量MVAd3点10kV母线2.3611.242.3630.1019.73236.05表5.6d3点短路参数3)断路器选择及校验：断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P349，初选-12/3150-40型户内真空断路器，其技术参数如下：24 型号额定电压kV最高工作电压kV额定电流A额定开断电流kA动稳定电流kA4s热稳定电流kA固有分闸时间s合闸时间sSN28-12/3150-401213.23150401251250.070.2表5.7ZN28-12/3150-40型户内真空断路器技术参数长期工作条件下参数比对：电压参数比对：设备允许最高工作电压：Umax=12kV，回路最高运行电压：Ug=1.05Ue=10.5kV，Umax>Ug，满足要求。电流参数比对：设备额定电流：Ie=3150A，回路持续工作电流：Ig=1957.9A。Ie>Ig，满足要求。短路热稳定：1252×4=62500kA2.s>2.362×1.55=149kA2.s，热稳定校验满足要求。短路动稳定：设备动稳定电流：idf=125kA，短路冲击电流:ich=30.10kA；设备额定开断电流：Idf=40kA短路全电流最大值：Ich=19.73kA，idf>ich；Idf>Ich，动稳定校验满足要求。所选ZN28-12/3150-40型户内真空断路器，满足d4(3)时开断电流的各项指标要求。ZN28-12/3150-40型户内真空断路器配置DC10型直流电磁操动机构。4)隔离开关选择及校验隔离开关选择：查《高压电器产品样本》P223，初选GN1-10/2000-40户内及GW5-10/3150户外型隔离开关，其技术参数如下：型号额定电压kV最高工作电压kV额定电流A动稳定电流kA5s热稳定电流kAGW5-10/31501011.5315015050GN1-10/2000-401011.520008540表5.8技术参数长期工作条件下参数比对：电压参数比对：设备允许最高工作电压：Umax=11.5kV，回路最高运行电压：Ug=1.05Ue=10.5kV，Umax>Ug，满足要求。电流参数比对：设备额定电流Ie=2000A（3150A），回路持续工作电流Ig=1957.9A。Ie>Ig，满足要求。短路稳定校验：短路热稳定：402×5=8000kA2.s>2.362×1.55=149kA2.s，热稳定校验满足要求。24 短路动稳定：设备动稳定电流：idf=85kA，短路冲击电流:ich=30.10kA，idf>ich，动稳定校验满足要求。所选GN1-10/2000-40户内及GW5-10/3150户外型隔离开关，满足d3(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。隔离开关配置CS6-2T型手动操动机构。10kV母线出线包括10kV站用、10kV电缆线、10kV架空线三类不同的负荷。站用变电缆负荷容量为0.8MVA/回，用户电缆及架空出线负荷容量为1.4MVA/回，电容器补偿回路电缆负荷容量为2.0MVA/回，对应的短路参数如下：短路点的编号短路点名称三相短路电流kA两相短路电流kA三相稳态短路电流kA三相短路电流冲击值kA全电流最大有效值kA短路容量MVAd5点10备用2.1511.8310.2430.1717.98215.14d6点10电缆线1.548.477.3421.6012.87154.04d7点10架空线0.31.651.434.202.5121.60表5.9短路参数最大持续工作电流：Ig=8MVA÷（×10kV×0.85）=543A。d6点短路持续工作电流:断路器及隔离开关容量与单回电缆线路容量对应，其中以电容补偿回路的容量为最大=1.2MVA，最大持续工作电流：Ig=1.2MVA÷（×10kV×0.85）=81.5A。d7点短路持续工作电流:断路器及隔离开关容量与单回架空线路的容量对应=2.5MVA，最大持续工作电流：Ig=2.5MVA÷（×10kV）=144.3A。为简化计算和减少设备类型，只取上述三类负荷中短路持续工作电流计算结果较大的负荷回路进行出线侧断路器及隔离开关的选择。短路持续工作电流计算结果小的负荷回路的断路器及隔离开关，选择为与之相同的型号。短路电流大的点，在校验时做重要参考。取d6点（电容补偿电缆回路）的相关短路参数进行10kV母线出线侧断路器及隔离开关的选择。断路器选择及校验断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P349，初选ZN28-12/630-16型户内真空断路器，其技术参数如下：24 型号额定电压kV最高工作电压kV额定电流A额定开断电流kA动稳定电流kA热稳定电流kA固有分闸时间s合闸时间sZN28-12/630-161213.2630164060.060.2表5.10ZN28-12/630-16型户内真空断路器技术参数长期工作条件下参数比对：电压参数比对：设备允许最高工作电压：Umax=12kV，回路最高运行电压：Ug=1.05Ue=10.5kV，Umax>Ug，满足要求。电流参数比对：设备额定电流：Ie=630A，回路持续工作电流：Ig=543A。Ie>Ig，满足要求。短路稳定校验：短路热稳定：162×2=512kA2.s>2.152×2.05=9.48kA2.s，取d5点短路参数时：I2×tdz=2.152×2.05=9.48kA2.s,热稳定校验满足要求。短路动稳定：设备动稳定电流：idf=40kA,短路冲击电流:ich=30.17kA,（取d5点短路参数时：ich=30.17kA）,设备额定开断电流：Idf=16kA,短路全电流最大值：Ich=17.98kA,（取d5点短路参数时：ich=17.98kA，）,idf>ich；Idf>Ich，动稳定校验满足要求。所选ZN28-12/630-16型户内真空断路器，满足d5(3)时10kV出线开断电流的各项指标要求。ZN28-12/630-16型户内真空断路器配置DC10型直流电磁操动机构。隔离开关选择及校验：隔离开关选择：查《高压电器产品样本》P223，初选GN1-10/600-20型户内隔离开关，其技术参数如下：型号额定电压kV最高工作电压kV额定电流A动稳定电流kA5s热稳定电流kAGN1-10/600-201011.56006020表5.11GN1-10/600-20型户内隔离开关技术参数长期工作条件下参数比对：电压参数比对：设备允许最高工作电压：Umax=11.5kV,回路最高运行电压：Ug=1.05Ue=10.5kV，Umax>Ug，满足要求。电流参数比对：设备额定电流：Ie=600A，回路持续工作电流：Ig=543A。Ie>Ig，满足要求。短路稳定校验：24 短路热稳定：202×5=2000kA2.s>2.152×2.05=9.48kA2.s，（取d5点短路参数时：I2×tdz=2.152×2.05=9.48kA2.s），热稳定校验满足要求。短路动稳定：设备动稳定电流：idf=60kA，短路冲击电流:ich=30.17kA，（取d5点短路参数时：ich=30.17kA），idf>ich，动稳定校验满足要求。所选GN1-10/600-20型户内隔离开关，满足d3(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。GN1-10/600-20型户内隔离开关配置CS6-2T型手动操动机构。5.5高压熔断器选择为节约投资，接于变电站35kV及以下电压等级母线上的电压互感器常采用高压熔断器进行保护，而不需另外装设断路器。35kV及以上电压等级母线上的电压互感器，则需另外装设断路器。保护电压互感器的高压熔断器，一般只需按额定电压及断流容量选择。一般不做短路校验。选择参数按下表考虑：项目参数技术条件正常工作条件电压、电流保护特性断流容量、最大开断电流、熔断特性、最小熔断电流环境条件环境温度、最大风速、污秽、海拔高、地震烈度表5.12参数表查《城乡电网建设改造设备使用手册》P626，将本设计中所需高压熔断器选型如下表：安装地点型号额定电压kV额定电流A断流容量MVA最大分断电流A35kV电压互感器RN10-35351250010010kV电压互感器RN2-101040150050表5.13高压熔断器具体参数表5.6电压、电流互感器的选择参照第一节概述的相关说明及要求，进行电压、电流互感器的选择。（1）、电压互感器在本设计中的配置：110kV进线采用电容式三相电压互感器，次级主要供电压测量、继电保护的电压量采集；110kV母线采用电容式单相电压互感器仅供电压测量用，35kVI、II段母线采用油浸绝缘结构的电磁三相五柱式电压互感器，且二次可以互相代供，次级主要供电压测量、继电保护的电压量采集、开口三角形所得零序电压供绝缘监察装置使用；10kVI、II段母线采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器，且二次可以互相代供，次级主要供电压测量、继电保护的电压量采集、开口三角形所得零序电压供绝缘监察装置使用。24 电流互感器在本设计中的配置：110kV出线采用三相式电流互感器，接成星形，次级侧最少有三组绕组，一组供测量、一组供线路保护、一组备用；35kV、10kV出线采用两相式电流互感器，接成不完全星形接线即可，次级侧最少有三组绕组，一组供测量、一组供线路保护、一组备用；主变110kV、35kV、10kV三侧均装设三相电流互感器，接成星形，次级侧最少有四组绕组，一组供测量、一组供差动保护、一组供主变后备保护、一组备用；主变中性点装设单相电流互感器，主要供主变零序保护使用。电压互感器、电流互感器在本设计中的配置情况详见电气主接线图。电流互感器选择各级电压进出线侧最大负荷电流(Imax=S/（U）)确定如下：110kV母线进线侧最大负荷电流：Imax=70.56MVA÷（×110kV）=331A；110kV主变进线侧最大负荷电流：Imax=35.28MVA÷（×110kV）=185A35kV母线进线侧最大负荷电流：Imax=35.28MVA÷（×35kV）=580A35kV母线出线侧最大负荷电流：Imax=44.47MVA÷（×35kV）=733.6A10kV母线进线侧最大负荷电流：Imax=35.28MVA÷（×10kV）=2036A10kV母线出线侧最大负荷电流：电容补偿回路：Imax=1.2MVA÷（×10kV）=115A。（设计采用）d）、电压、电流互感器一般配置原则电压、电流互感器应满足继电保护、自动装置、测量仪表的要求。①、电压互感器的一般配置原则：a.用于电度计量，准确度不低于0.5级；b.用于电压测量，准确度不低于1级；c.用于继电保护，准确度不低于3级。②、电流互感器配置的一般原则：a.电流互感器的二次额定电流有5A或1A两种。一般弱电系统取1A，强电系统取5A。b.二次绕组的数量取决于测量仪表、保护装置、自动装置要求。一般情况下，为避免互相影响，测量与保护装置分别接于不同的二次绕组。c.110kV及以上大接地电流系统中的线路，采用油浸瓷绝缘结构的独立式电流互感器。应装设三相式电流互感器。d.35kV屋配电装置以下小接地电流系统中的线路，采用油浸瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。可装设两相式电流互感器。e.电力变压器中性点电流互感，应大于变压器允许的不平衡电流的一般可按变压器额定电流的30%选择。安装在放电间隙回路中的电流互感的一次可按100A选择。e）、电流互感器一次额定电流一般按4/3倍回路正常工作电流选择。项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压，一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、准确度等级、暂态特性、二次级数量、机械负荷短路稳定性动稳定倍数、热稳定倍数承受过电压能力绝缘水平、泄漏比距校验环境条件环境温度、最大风速、相对而言湿度、污秽、海拔高、地震烈度24 表5.14电流互感器选择参数项目参数技术条件正常工作条件一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械负荷承受过电压能力绝缘水平、泄漏比距校验环境条件环境温度、最大风速、相对而言湿度、污秽、海拔高、地震烈度表5.15电压互感器选择参数电压互感器选择应特别注意类型、接线方式、电压、准确度及二次负荷等几方面的合理性。校验只要求环境条件校验。5.7室内配电开关柜选择本次设计的变电站，10kV、35kV采用的是室内配电装置，因此，必须选配室内配电开关柜，查《城乡电网建设改造设备使用手册》P349～P603，将室内开关柜选下：名称型号额定电压kV额定电流A相间最小距离mm尺寸(长宽高)m10kV开关柜XGN2-12Z/31501231501251.2×1.2×2.635kV开关柜GGN-40.5Z/200040.52000301.8×2.0×2.8表5.16室内配电开关柜参数表室内配电开关柜柜体内要求配装上述各电压等级已选断路器和隔离开关，已选电压互感器、电流互感器等电器设备。若安装尺寸不能满足要求的，可选配同型号、尺寸合适或高于该型号、尺寸合适的电器设备替代，替代的原则是必须保证（等于或高于）上述各级电压电器设备计算所要求的参数值。经以上对电器设备的选择及校验，本次设计变电站的主要电器设备基本定型。24 总结这次的设计几乎涵盖了课本上所学的知识。设计过程中，我获得了综合运用过去所学过的大部分课程进行设计的基本能力。变电站设计是一个思维创造与运用的过程，在这个过程中，我做到了学以致用，使设计思维在设计中得到锻炼和发展。在相关资料的帮助下，能结合自己的思路去设计。在设计期间，自己动手查阅了大量的资料，一方面，充分地检验自己的设计能力，丰富了自己在电气设计特别是变电站设计方面的知识，为自己将来从事该专业工作打下了坚实的基础；另一方面，使我体会到搞设计或科研需要具备严谨求实、一丝不苟和勇于献身的精神。这次的设计，我最大的收获就是学到了变电站的设计步骤与方法，还有学会了如何使用资料。24 致谢通过这一个星期来的忙碌和学习，本次课程设计已经接近尾声，由于时间急促，经验的匮乏，难免有很多考虑不周全的地方，在这里衷心感谢指导老师的督促和指导，以及一起学习的同学们的支持，让我按时完成了这次课程设计。通过这次课程设计，我深刻的领会到基础的重要性，课程设计不仅仅能帮助学生检验这一学年的学习成果，更重要的是课程设计可以帮助我们更加清楚的认识自我，磨练学生的意志于耐性，这会为我日后的工作和生活带来很大的帮助。24 参考文献[1]戈东方电力工程电气设计手册水利电力出版社[2]毛力夫发电厂变电站电气设备中国电力出版社[3]范锡普发电厂电气部分中国电力出版社[4]谢承鑫、王力昌工厂电气设备手册水利电力出版社[5]解广润电力系统过电压.水利电力出版社.1985年[6]刘介才工厂供电简明设计手册.机械工业出版社.1998年版[7]焦留成供配电设计手册.中国计划出版社.1999年版24 附录A：各电压等级接线图24