電氣工程及其自動(dòng)化-110Kv變電站及其配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

110KV變電站及其配電設(shè)計(jì)摘要：工業(yè)時(shí)代的發(fā)展一方面快速推進(jìn)人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展，一邊對(duì)高質(zhì)量的電能的需求越來(lái)越大，供電設(shè)計(jì)的優(yōu)越與落后，系統(tǒng)的完善與否和技術(shù)狀況與電能質(zhì)量及其各項(xiàng)指標(biāo)息息相關(guān)。變電站是供電系統(tǒng)的核心，變電站從電網(wǎng)獲得電能，通過(guò)其變壓的功能，把統(tǒng)一電壓的等級(jí)的電能變換成不同電壓等級(jí)的電壓，把電能分配到不同電壓等級(jí)的輸電線路，供給不同的用電設(shè)備?？偟呢?fù)荷進(jìn)行計(jì)算和分析來(lái)確定主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量，重點(diǎn)在于總負(fù)荷的計(jì)算，以此為依據(jù)來(lái)卻定選擇的變壓器投入的數(shù)量，也可根據(jù)總負(fù)荷的多少來(lái)決定主變的容量。除此之外對(duì)短路電流進(jìn)行計(jì)算和分析，并以此數(shù)據(jù)作為電氣設(shè)備和電纜的選型作為依據(jù)，在此之前還要結(jié)合實(shí)際具體分析確定主接線，主接線是整個(gè)設(shè)計(jì)的框架，對(duì)于建設(shè)的開(kāi)始十分重要，在設(shè)計(jì)的末尾，還要考慮到各種的保護(hù)和和愿景的發(fā)展。這就要求在做變電站設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要發(fā)展的眼光。關(guān)鍵詞：變電站電力系統(tǒng)變換電能輸送電能

AbstractAbstract：Ontheonehand,theevolutionoftheindustrialerahasrapidlydevelopedhumansociety;andontheotherhand,thedemandforhigh-qualityelectricenergyisincreasing,andthedesignofpowersupplyissuperiorandThepowerqualityanditsindexarecloselyrelatedtothesystemquality.Thesubpowerplantisthecoreofthepowersystem.Thesubstationobtainspowerfromthepowergrid.Throughitsfunctionofvoltagetransformation,ittransformsthepowerenergyoftheunifiedvoltagelevelintothevoltageofdifferentvoltagelevels,anddistributesthepowerenergytothetransmissionlinesofdifferentvoltagelevels,tosupplydifferentkindsofelectricity.Forthedesignofsubstations,.beforethat,itisnecessarytodeterminethemainwiring,whichistheframeworkofthewholedesignandisveryimporntantforthebeginningoftheconstruction.Attheendofthedesign,itisnecessarytotakeintoaccountallkindsofprotectionandthedevelopmentofthevision.Thisrequiresthedevelopmentofvisioninthedesignofsubstations.Keywords：SubstationElectricPowerSystemtransformelectricenergytransmitelectricener目錄Abstract 第一章現(xiàn)況資料1.1現(xiàn)況資料本地區(qū)為城鄉(xiāng)結(jié)合部，人口基數(shù)龐大，尤其近幾年外來(lái)務(wù)工人員大量涌入，導(dǎo)致人口激增，加上本地區(qū)有工業(yè)產(chǎn)業(yè)園，而當(dāng)前工業(yè)園也在不斷的擴(kuò)建當(dāng)中，所以導(dǎo)致原有的供電系統(tǒng)不堪重負(fù)，原有的電力供應(yīng)已經(jīng)不足以滿足本地區(qū)居民和工業(yè)的用電需求，常發(fā)生停電故障，致使眾多企業(yè)遭受巨大的經(jīng)濟(jì)損失，鑒于此情況，擬興建一變電站，借此接入新的供電網(wǎng)絡(luò)，以此解決當(dāng)?shù)赜秒娀诺碾y題。1.2擬建變電站概況1.2.1各回路出線及位置（1）110kV側(cè)，一共有四路出線，其中兩路作為現(xiàn)使用的輸電線路，剩余兩路作為備用線路（2）35kV側(cè)，一共有八路出線，其中六路作為現(xiàn)使用的輸電線路，剩余兩路作為備用線路（3）10kV側(cè)，一共有十二路線路，其中十路作為現(xiàn)使用的輸電線路，剩余兩路作為備用線路。（4）圖1.1為擬建變電站的位置示意圖, 如圖1.1所示。圖1.1變電站位置圖1.2.2變電站負(fù)荷情況及概況電壓等級(jí)分別有110kv、35kv、10kv（含降壓后的0.4kv，10kv側(cè)的負(fù)荷包含0.4kv側(cè)的負(fù)荷）三個(gè)電壓等級(jí)。供電系統(tǒng)數(shù)量及其容量：2供電系統(tǒng)，容量都為800MVA,一容抗取0.45，另一取0.83供電線路長(zhǎng)度：110側(cè)為20千米、35側(cè)為25千米、10側(cè)為30千米。(4)35kv側(cè)負(fù)荷：廠1為6MV,廠2為6MV,居民樓3為3MVA,居民樓4為5MV。10kv側(cè)負(fù)荷：小區(qū)1為4MV,小區(qū)23MV，小區(qū)33.5MV，小區(qū)43.2MV，小區(qū)53.4MV，小區(qū)6為5.6MV，小區(qū)7為7.8MV。（5）站用負(fù)荷：45kw照明負(fù)荷，46.5kw其他負(fù)荷本論文主要針對(duì)上述的原始資料，進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果和相關(guān)的原則、規(guī)程對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行選型，再把篩選后的電氣設(shè)備根據(jù)主接線圖根據(jù)相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行實(shí)地建設(shè)之前在相關(guān)軟件完成電氣原理圖的繪制。第二章負(fù)荷分析2.1負(fù)荷計(jì)算的目的負(fù)荷的分析對(duì)于變電站的建設(shè)十分的重要，正確的負(fù)荷分析之后得到準(zhǔn)確的負(fù)荷數(shù)據(jù)，能夠?yàn)樽儔号_(tái)數(shù)和容量進(jìn)行選擇，為電氣設(shè)備選擇時(shí)提供依據(jù)，熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)、繼電保護(hù)裝置都可由負(fù)荷去計(jì)算其相關(guān)的參數(shù)，變電站的供電設(shè)計(jì)，是基于是負(fù)荷計(jì)算之上的，各部分的設(shè)備選型都是依據(jù)計(jì)算負(fù)荷的大小，或者是其他可由計(jì)算負(fù)荷計(jì)算得出的相關(guān)參數(shù)，例如額定電流等等。如果不能正確的地計(jì)算出負(fù)荷，導(dǎo)致接下來(lái)的電氣設(shè)備選型出現(xiàn)錯(cuò)誤的話，會(huì)導(dǎo)致重大的技術(shù)錯(cuò)誤，造成重大的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失：計(jì)算負(fù)荷偏小，選的設(shè)備和導(dǎo)線相關(guān)能力過(guò)小，容易燒毀，反之，選得過(guò)大，造成鋪張浪費(fèi)。計(jì)算時(shí)不僅要滿足當(dāng)時(shí)的需要，還應(yīng)考慮未來(lái)的負(fù)荷增長(zhǎng)。鑒于其結(jié)果的重要性。所以我們?cè)谶M(jìn)行相關(guān)的計(jì)算的時(shí)候必須慎之又慎。2.2變電站負(fù)荷計(jì)算計(jì)算負(fù)荷一般有兩大方法。分別是經(jīng)驗(yàn)公式法和用電指標(biāo)法，這兩大計(jì)算方法又可獨(dú)立細(xì)分為幾個(gè)具體的計(jì)算方法，在本設(shè)計(jì)中考慮到目前已知到用電負(fù)荷，加上需要系數(shù)法計(jì)算方便，所以本設(shè)計(jì)決定使用經(jīng)驗(yàn)公式法下的需要系數(shù)法，其主要計(jì)算規(guī)則如下：計(jì)算公式：（2-1）式中：某電壓等級(jí)的計(jì)算負(fù)荷Kt：同時(shí)系數(shù)а%：線損率，一般取5%P：用電負(fù)荷cos：功率因數(shù)，一般取0.85同時(shí)系數(shù)取值如下表2-1表2-1同時(shí)系數(shù)各側(cè)取值35kV10kV35kV各負(fù)荷與10kV各負(fù)荷之間0.90.850.92.1.1站用負(fù)荷計(jì)算根據(jù)公式算出站用負(fù)荷Sg站=0.85×(91.5/0.85)×(1+5%)（2-1）=96.075KVA≈0.096MVA2.1.210kV負(fù)荷計(jì)算根據(jù)公式計(jì)算出10kv側(cè)的負(fù)荷Sg10=0.85[(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)×0.85+3/9×4]（2-1）×(1+5%)=38.675MVA2.1.335kV負(fù)荷計(jì)算根據(jù)公式計(jì)算35kv側(cè)的負(fù)荷Sg35=0.9×[(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85]×(1+5%)（2-1）=27.448MVA2.1.4總負(fù)荷計(jì)算根據(jù)公式計(jì)算計(jì)算出總負(fù)荷Sg110=Sg35+Sg10+Sg站=27.448+38.675+0.096＝66.219(MVA)第三章電流計(jì)算3.1最大持續(xù)工作電流根據(jù)公式=（3-1）式中所統(tǒng)計(jì)各電壓側(cè)負(fù)荷容量各電壓等級(jí)額定電壓最大持續(xù)工作電流=（3-2）=/（3-3）3.1.1各側(cè)最大持續(xù)工作電流計(jì)算結(jié)果（1）10kV側(cè)：=38.675MVA/×10KV（3-3）=2.232KA（2）35kV側(cè)：=27.448MVA/×35KV（3-3）=1.58KA（3）110kV側(cè):=66.219MVA/×110KV（3-3）=3.954KA3.2短路電流短路點(diǎn)的確定、計(jì)算結(jié)果短路故障是整個(gè)電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的重大技術(shù)故障，它的危害性是非常大的，當(dāng)電路中發(fā)生短路的時(shí)候，相當(dāng)于電路當(dāng)中不存在阻抗，所以會(huì)有非常大的電流通過(guò)，如果沒(méi)有相應(yīng)的短路保護(hù)裝置進(jìn)行短路保護(hù)，及時(shí)地把發(fā)生短路故障的部分電路從電網(wǎng)切除出去的話，大電流會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)把其通過(guò)的用電設(shè)備統(tǒng)統(tǒng)毀壞，相應(yīng)的電纜也會(huì)因?yàn)檩d流能力的限制而熔斷，危害輻射到整個(gè)電網(wǎng)，造成重大人員安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。故為了供電系統(tǒng)的供電安全可靠，必須進(jìn)行短路電流的計(jì)算，以計(jì)算得出的相關(guān)數(shù)據(jù)，篩選出合適的供電電纜和電路保護(hù)裝置。畫(huà)出等效電路圖3.10.4KVK410KV35KVK2K3～～110KVK110kv～～圖3.1等效電路圖圖3.1所表示的四個(gè)點(diǎn)：K1、K2、K3、K4分別對(duì)應(yīng)110kv側(cè)母線、35kv側(cè)母線、10kv側(cè)母線、0.4kv側(cè)母線,可能會(huì)反生短路的點(diǎn)，所以選擇這四個(gè)點(diǎn)作為短路電流的計(jì)算點(diǎn)選基準(zhǔn):=100MVA=畫(huà)簡(jiǎn)化等效電路圖如圖4.10.4KVX15X9K4X1235KVX4X5X12X1X2X11X1310KVK2X3X6X14K3X7X8110KVX10X11K1當(dāng)K1點(diǎn)斷路時(shí):X1=X4=1/200(17+10.5-6)×100/50=0.215X2=X5=1/200(10.5+6-17)×100/50=0.125X6=X3=1/200(17+6-10.5)×100/50=0Xl=X*L=0.1989×30/2=2.95=X7‖X8X10=0.38×1102/600=7.7X11=0.45×1102/800=6.8X9=4%/100×100/0.22=0.18X12=0.1075X13=0.0625X14=0X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56X=X12‖(X13+X9)‖X15=0.09=1/X=11.1KA短路次態(tài)電流:==11.1*100/（*115）=5.58KA沖擊電流:=2.55=2.25*5.58=12.55KA最大電流有名值:=1.51=1.51*5.58=8.42KA短路容量:=Un=*5.58*115=1111（MV）K2點(diǎn)短路時(shí):X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56X17=X15‖(X9+X13)=0.72X=X12+X17=0.83=1/X=1/0.83=1.2短路電流有名值:==1.2*100/(*37.5)=1.85KA沖擊電流:=2.55=2.55*1.85=4.165kA最大電流有效值:=1.51=1.51*1.85=2.718kA短路容量:=Un=*1.85*37.5=120.2(MV)K3點(diǎn)短路時(shí):X18=X14+X15=6.56X19=X12‖X18=0.106X=(X19+X13)‖X9=0.145=1/X=1/0.145=6.9短路電流有名值:==6.9*100/(*10.5)=37.98KA沖擊電流:=2.55=2.55*37.98=96.84KA最大電流有效值:=1.51=1.51*37.98=57.34KA短路容量:==Un=*37.98*10.5=689.90(MV)K4點(diǎn)短路時(shí):X18=X14+X15=6.56X19=X12‖X18=0.106X=(X19+X13)‖X9=0.145=1/X=1/0.145=6.9短路電流有名值:==6.9*100/(*0.4)=997.10KA沖擊電流:=2.25=1.51*997.1=2243.25KA最大電流有效值:=1.51=1.51*997.1=1505KA短路容量:=Un=*997*0.4=689.92(MV)計(jì)算結(jié)果:K1點(diǎn)短路時(shí):=5.58KA=12.55KA=8.42KA=1111(MV)K2點(diǎn)短路時(shí):=1.85KA=4.165KA=2.718KA=120.2(MV)當(dāng)K3點(diǎn)短路時(shí):=37.98KA=96.84KA=57.34KA=689.90(MV)當(dāng)K4點(diǎn)短路時(shí):=997.10KA=2243.25KA=1505KA=689.92(MV)第四章主變壓器的選擇主變作為變電站供電的核心，對(duì)于整個(gè)供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)就是供電網(wǎng)絡(luò)和用電單位之間電能互通的橋梁，主變能夠通過(guò)其變換電能的功能，對(duì)源于供電系統(tǒng)中的大電流和大電壓分別進(jìn)行降流和降壓，把大電流大電壓變換成各用電單位使用的小電流小電壓。選擇主變得時(shí)候，在對(duì)主變選擇時(shí)，一般從三個(gè)方面進(jìn)行考慮：臺(tái)數(shù)、容量、型式。其中臺(tái)數(shù)和容量是首先考慮的，這兩者決定著整個(gè)變電站是否有足夠可靠的供電能力來(lái)滿足供電范圍內(nèi)所有用電單位的用電需求。4.1主變臺(tái)數(shù)、容量和型式的確定4.1.1臺(tái)數(shù)的確定應(yīng)考慮的條件：（1）可靠性。對(duì)于含有多級(jí)別負(fù)荷為供電對(duì)象的變電站，應(yīng)該裝設(shè)2臺(tái)或以上的主變，避免因其中一臺(tái)主變故障而出現(xiàn)斷電的情況。（2）有長(zhǎng)時(shí)間段的用電高低峰的地區(qū)可裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器供電范圍內(nèi)存在長(zhǎng)期用電高峰狀態(tài)的，應(yīng)考慮裝設(shè)兩臺(tái)主變（3）大多情況會(huì)多裝設(shè)一臺(tái)主變作備用，為以后的擴(kuò)容和擴(kuò)建提供可能，由資料可知，分析情況后預(yù)設(shè)臺(tái)主變壓器，其中兩臺(tái)滿足初期需求，留一臺(tái)主變作為日后負(fù)荷增長(zhǎng)后的備用主變。4.1.2容量的確定應(yīng)考慮的條件：（1）考慮負(fù)荷往后的增長(zhǎng)。通常以10-20年作為考慮的發(fā)展期限。（2）應(yīng)考慮供電范圍內(nèi)用電負(fù)荷的重要程度。供電范圍內(nèi)有比較重要的用電負(fù)荷，像用電負(fù)荷等級(jí)為1級(jí)的用電單位時(shí)，當(dāng)其中一臺(tái)主變處于故障或者維修的狀態(tài)時(shí)，另一臺(tái)主變應(yīng)能對(duì)供電范圍內(nèi)的所有重要等級(jí)的用電單位，進(jìn)行持續(xù)供電。無(wú)重要用電負(fù)荷時(shí)，主變?nèi)輵?yīng)能負(fù)擔(dān)起供電范圍內(nèi)所有負(fù)荷的60～70%。由計(jì)算負(fù)荷可知，總計(jì)算負(fù)荷的各側(cè)的用電負(fù)荷總和，即S∑=Sg35+Sg10+Sg站=27.448+38.675+0.096＝66.219(MVA)由上述計(jì)算可知S=66.219MVA。S(60%)=66.219*0.6=39.7314MVAS(70%)=66.219*0.7=46.3533MVA所以選擇的變壓器容量至少為47MVA。故單臺(tái)容量為50MV的變壓器即可滿足，經(jīng)考慮選擇三臺(tái)容量為50MVA的主變，其中一臺(tái)留作發(fā)展。4.1.3型式的選擇因本變電站具有三種電壓等級(jí)，故采用三饒組。有載調(diào)壓的調(diào)壓方式，能使電壓較少的發(fā)生電壓的波動(dòng)，即穩(wěn)定電壓性能良好，故在確定主變型式的時(shí)候，首選含有有載調(diào)壓功能的變壓器。加之在相關(guān)的技術(shù)規(guī)程中：110kv及以下的變電站，主變無(wú)特殊要求的一般裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器，所以主變的型式選擇有載調(diào)壓變壓器，110kv的主變都采用Y0接法，35kv采取Y接法，10kv采取△接法經(jīng)考慮后選擇此主變，故主變參數(shù)如表4-1。表4-1選擇主變參數(shù)型號(hào)電壓組合及分接范圍阻抗電壓空載電流連接組高壓中壓低壓高-中高-低中-低1．3YN，yn0,d11SFSZ9-50000/110110±8×1。25%38．5±5%10．51110.517．56.54.2站用變臺(tái)數(shù)、容量和型式的確定4.2.1站用變臺(tái)數(shù)的確定從總負(fù)荷、負(fù)荷等級(jí)等原因考慮，準(zhǔn)備裝設(shè)2臺(tái)的變壓器，作為備用的用途來(lái)滿足供電的可靠性。4.2.2站用變?nèi)萘康拇_定因由上已經(jīng)決定投入兩臺(tái)變壓器，所以在變壓器無(wú)故障或者并非處于檢查維修的狀態(tài)時(shí)，應(yīng)只用一臺(tái)的變壓器投入工作，且考慮有其他負(fù)荷的臨時(shí)介入，所以站內(nèi)變壓器的容量應(yīng)該要比站內(nèi)容量要大，由上負(fù)荷的負(fù)荷計(jì)算可知S站=96.075KVA，預(yù)留十分之一的余地作為介入的臨時(shí)負(fù)荷所以單臺(tái)站用容量應(yīng)為：SZY=96.075/0.9=106KVA4.2.3站用變型式的選擇市面上主要有油、干式變壓器。由于安裝干式變壓器比前者方便（不需要基座），能夠有效地防火，且國(guó)家正在淘汰以往的油式變壓器，以干式取代之。所以經(jīng)過(guò)考慮下占用變壓器選用型號(hào)為S9-200/10的干式變壓器。故站用變參數(shù)如表4-2。表4-2S9-200/10變壓器參數(shù)型號(hào)電壓組合連接組標(biāo)號(hào)空載損耗負(fù)載損耗空載電流阻抗電壓高壓高壓分接范圍低壓S9-200/1010;6.3;6±5%0.4Y,yn00.482.61.34考慮到本變電站在正式投入運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性和供電的可靠性、避免過(guò)多的無(wú)功功率的損失，應(yīng)采取相關(guān)的無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇胧谧冸娬局?，常使用并?lián)電容裝置來(lái)滿足無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊蟆Ｇ腋鶕?jù)《電力工程電力設(shè)計(jì)手冊(cè)》，最大的補(bǔ)償量下限應(yīng)不低于主變的額定容量的十分之一且不高于其主變額定額定容量的十分之三，在這個(gè)0.1S站到0.3S站的區(qū)間的取值，主要根據(jù)無(wú)功損耗的多少和變電所與供電網(wǎng)絡(luò)的距離來(lái)作衡量，無(wú)功損耗少且距離近者取0.1S站；無(wú)功損耗少但距離遠(yuǎn)者取0.15S站；無(wú)功損耗多但距離近者取0.15S站；無(wú)功損耗多且距離遠(yuǎn)者取0.3S站。第五章電氣設(shè)備選擇電氣的設(shè)備的選擇主要遵循一般性的原則和技術(shù)性的原則，一般性原則基本是通用的，在技術(shù)層面主要利用電流之間和電壓之間的大小對(duì)比，來(lái)作為電氣設(shè)備選擇的一大依據(jù)，但不同的電氣設(shè)備都有不同的用途，所以其技術(shù)特性也盡不相同，所以有些設(shè)備在電流、電壓領(lǐng)域當(dāng)中，校驗(yàn)的項(xiàng)目也是有所差別的。但共通的標(biāo)準(zhǔn)就是安全可靠。所選的的電氣設(shè)備應(yīng)該滿足安全可靠的要求。即在長(zhǎng)時(shí)間工作的情況下不失效，不誤動(dòng)、不錯(cuò)動(dòng)、不拒動(dòng)。5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則（1）滿足安全可靠性的要求。（2）應(yīng)考慮實(shí)際的安裝地點(diǎn)和實(shí)地的地質(zhì)環(huán)境和天氣狀況。（3）考慮擴(kuò)容或更換舊部件使，應(yīng)該選用相同的設(shè)備系列。（4）應(yīng)充分考慮成本問(wèn)題，滿足以上原則后，盡量節(jié)省開(kāi)支。5.2電氣設(shè)備選擇的技術(shù)原則（1）電壓原則：選用的電器允許最高工作電壓Umax,不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓Ug,即，Umax>Ug（2）電流原則：額定電流Ie，應(yīng)高于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電Ig，即Ie>Ig（3）電流校驗(yàn)原則：1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)，應(yīng)選取經(jīng)過(guò)其最大的持續(xù)工作電流，對(duì)比的電流應(yīng)取所處電網(wǎng)的最大短路電流，通常三相短路的短路電流大于單相短路和雙相短路的電流，故在本設(shè)計(jì)當(dāng)中選取三相短路電流2）裝設(shè)有熔斷器保護(hù)的電器，不必進(jìn)行熱穩(wěn)定的校驗(yàn)。3）短路的熱穩(wěn)定條件（5-1）式中各參數(shù)說(shuō)明如表5-1表5-1各參數(shù)說(shuō)明I2r電器在發(fā)生短路到熔斷所產(chǎn)生的熱效應(yīng)（KA2S）Qd在計(jì)算時(shí)間ts內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（KA2S）Itt秒內(nèi)設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流有效值（KA2S）T設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（s）注：校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間Ts為繼電保護(hù)裝置動(dòng)作到分閘完成保護(hù)的時(shí)間。由于繼電保護(hù)動(dòng)作、分閘的時(shí)間非常短（0.01s-0.09s），為了保證電氣設(shè)備的安全，常會(huì)在計(jì)算的過(guò)程中選取比實(shí)際設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流時(shí)間來(lái)進(jìn)行計(jì)算，本設(shè)計(jì)中110kv側(cè)設(shè)備允許通過(guò)熱穩(wěn)定電流時(shí)間取3s，35kv側(cè)取4s，10kv側(cè)取3s。4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是導(dǎo)體和電器承受短時(shí)電流機(jī)械效應(yīng)的能力，稱動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是：上式中——短路沖擊電流幅值及其有效值5.3.高壓斷路器的選擇高壓斷路器，能保護(hù)和控制電力系統(tǒng)。控制，系統(tǒng)的運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換和電力線路的接入；保護(hù)，斷路器能夠在電路出現(xiàn)故障的時(shí)候快速斷開(kāi)故障電路，保證其他正常的供電線路正常運(yùn)行。5.3.1選擇斷路器基本要求（1）安全可靠，不誤動(dòng)不拒動(dòng)。（2）保護(hù)動(dòng)作迅速，延時(shí)的時(shí)間短。（3）當(dāng)系統(tǒng)正常那運(yùn)行時(shí)，斷路器應(yīng)是一段近乎零阻抗的導(dǎo)體。（4）當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，斷路器動(dòng)作后，斷路器應(yīng)該是一段可靠的絕緣體。（5）熱、動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。（6）機(jī)械壽命長(zhǎng)，且其結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單，操作方便。（7）電流電壓原則（5.2所述）目前在變電站所用的斷路器當(dāng)中主要考慮SF6斷路器和真空斷路器。這兩種類(lèi)型的性能的優(yōu)越，性價(jià)比至高，致使其被廣泛應(yīng)用在電氣行業(yè)。特別是SF6斷路器，因?yàn)閲?guó)家的相關(guān)政策：盡快淘汰以往可更換的電氣設(shè)備，讓電氣設(shè)備盡快實(shí)現(xiàn)無(wú)油化，所以SF6斷路器成為當(dāng)今電氣行業(yè)在超高壓領(lǐng)域中具有巨大發(fā)展?jié)摿Φ臄嗦菲黝?lèi)型。且應(yīng)把安全可靠性能和經(jīng)濟(jì)成本納入到考慮的范圍。5.3.2所選斷路器經(jīng)綜合考慮，110kv側(cè)選擇裝設(shè)SF6斷路器，其優(yōu)越性能主要變現(xiàn)在：滅弧能力強(qiáng)，SF6斷路器能在極短的時(shí)間內(nèi)滅卻電弧；導(dǎo)電和絕緣水平高，當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，SF6斷路器導(dǎo)電的能力近似于傳電導(dǎo)線，當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)，SF6斷路器就相當(dāng)于一段絕緣體，把短路電流止步于其他正常運(yùn)行電路之前；體積小，經(jīng)濟(jì)成本低；機(jī)械壽命長(zhǎng)，可以使用很長(zhǎng)的一段時(shí)間才進(jìn)行檢修或更換。經(jīng)綜合考慮，35kv側(cè)10kv側(cè)選擇真空斷路器，其性能優(yōu)越性主要表現(xiàn)在：有專門(mén)的滅弧室，且滅弧室小巧，滅弧精準(zhǔn)；操作簡(jiǎn)單，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)動(dòng)作迅速準(zhǔn)確；通斷近距離的故障性能強(qiáng)，尤其是通斷容性負(fù)荷電流方面是其他類(lèi)型的斷路器不能比擬的；所選斷路器的技術(shù)參數(shù)如表5-2所示。表5-2所選斷路器技術(shù)參數(shù)電壓等級(jí)型號(hào)額定電壓最高工作電壓額定電流動(dòng)穩(wěn)定電流110kVLW14-110110KV126kv3150A31.531.52*380KA35kVZN23-3535KV45kv1600A25252*463KA10kVZN-1010KV15kv2400A40202*3100kA1、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：1)110KV側(cè)：I動(dòng)=80KA>ICH=12KA2)35KV側(cè)：I動(dòng)=63KA>ICH=4.165KA3)10KV側(cè)：I動(dòng)=100KA>ICH=96.84KA故動(dòng)穩(wěn)定符合條件。2、熱穩(wěn)定校驗(yàn)：1)110KV側(cè)：Ir2t=31.52×3=2976.75kA2.sQd=Qz=5.582×3=93.40kA2.sIr2t＞Qd，熱穩(wěn)定符合要求。2)35KV側(cè)：Ir2t=252×4=2500kA2.sQd=Qz=1.852×4=13.69kA2.sIr2t＞Qd，熱穩(wěn)定符合要求。3)10KV側(cè)：Ir2t=402×4=6400kA2.sQd=Qz=37.982×4=5769kA2.sIr2t＞Qd，熱穩(wěn)定符合要求。3、電流電壓校驗(yàn)：1)110KV側(cè)：Imax=1.05*S110/（3*Un=1.05*66.29/（3*115=0.34KA3.15KA>0.34KA110KV≥110kv2)35KV側(cè)：Imax=1.05*S35/（3*Un=1.05*22.448/（3*37.5=0.36KA1.6KA>0.36KA35KV≥35kv3)10KV側(cè)：Imax=1.05*S10/（3*Un=1.05*38.675/（3*10.5=2.23KA2.4KA>2.23KA10kv≥10kv從以上的計(jì)算結(jié)果可知，所選斷路器符合要求。5.4隔離開(kāi)關(guān)的選擇隔離開(kāi)關(guān)可以在有電壓且無(wú)負(fù)荷電流的情況下，斷開(kāi)和閉合輸電回路。因其本身的限制，隔離開(kāi)關(guān)通常會(huì)跟斷路器配套使用。5.4.1選擇隔離開(kāi)關(guān)時(shí)基本要求（1）結(jié)構(gòu)盡可能簡(jiǎn)單，操作盡可能簡(jiǎn)便，動(dòng)作應(yīng)安全可靠，不誤動(dòng)，不拒動(dòng)，不錯(cuò)動(dòng)。（2）隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，斷開(kāi)點(diǎn)應(yīng)有明顯的縫隙，讓工作人員易于判斷電路是否完全斷開(kāi)。（3）隔離開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，斷開(kāi)點(diǎn)的斷開(kāi)距離應(yīng)足夠大，以免發(fā)生大電流把空氣擊穿，讓工作人員誤以為電路已經(jīng)斷開(kāi)，繼續(xù)操作，發(fā)生人身安全事故。（4）熱、動(dòng)穩(wěn)定性符合校驗(yàn)條件。（5）機(jī)械強(qiáng)度足夠強(qiáng)，不僅內(nèi)部應(yīng)能承受電動(dòng)力，還應(yīng)外部能外界介入的干擾力。（6）絕緣強(qiáng)度足夠強(qiáng)，隔離開(kāi)關(guān)應(yīng)能保證在其動(dòng)作之后，其本身相當(dāng)一段數(shù)值為無(wú)限大的大電阻。（7）電流電壓原則（5.2所述）5.4.3所選隔離開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)綜合分析，110kv側(cè)、35kv側(cè)、10kv側(cè)分別選擇各電壓側(cè)選擇GW4-110G、GW4-35、GW4-10型隔離開(kāi)關(guān)。參數(shù)如表5-2。表5-2各側(cè)所選隔離開(kāi)關(guān)技術(shù)參數(shù)電壓等級(jí)型號(hào)額定電壓額定電流動(dòng)穩(wěn)定電流110kVGW4-110G110KV1000A8035kVGW4-3535KV1000A5010kVGN8-1010KV2500A100

1、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：1)110KV側(cè)：I動(dòng)=80KA>Ich=12KA2)35KV側(cè)：I動(dòng)=50KA>Ich=4.165KA3)10KV側(cè)：I動(dòng)=100KA>Ich=96.84KA故動(dòng)穩(wěn)定符合條件。2、熱穩(wěn)定校驗(yàn)：1)110KV側(cè)：Ir2t=31.52×3=2976.75kA2.sQd=Qz=5.582×3=93.40kA2.sIr2t＞Qd，熱穩(wěn)定符合要求。2)35KV側(cè)：Ir2t=252×4=2500kA2.sQd=Qz=1.852×4=13.69kA2.sIr2t＞Qd，熱穩(wěn)定符合要求。3)10KV側(cè)：Ir2t=402×4=6400kA2.sQd=Qz=37.982×4=5769kA2.sIr2t＞Qd，熱穩(wěn)定符合要求。3、電流電壓校驗(yàn)：1)110KV側(cè)：Imax=1.05*S110/（3*Un=1.05*66.29/（3*115=0.34KA1KA>0.34KA110KV≥110kv2)35KV側(cè)：Imax=1.05*S35/（3*Un=1.05*22.448/（3*37.5=0.36KA1KA>0.36KA35KV≥35kv3)10KV側(cè)：Imax=1.05*S10/（3*Un=1.05*38.675/（3*10.5=2.23KA2.5KA>2.23KA10kv≥10kv故符合。5.5母線的選擇。母線，也稱匯流排，主要在在變電所當(dāng)中充當(dāng)各中電氣設(shè)備各配電裝置連接的媒介，也有匯、分、傳電能的作用——電能經(jīng)過(guò)主變后匯聚于母排，再經(jīng)母排傳輸電能到下一電壓等級(jí)的母排，最后流入用電單位。5.5.1考慮因素（1）母線的材料。不同的材料有不同的電導(dǎo)率，電導(dǎo)率的高低直接影響母線的導(dǎo)電能力。（2）母線截面積的大小。通常截面積越大的母線，其載流的能力就越強(qiáng)，反之就越弱。（3）母線的結(jié)構(gòu)。母線的結(jié)構(gòu)主要分軟、硬母線兩種，前者多裝設(shè)在室內(nèi)，后者多裝設(shè)室外。（4）熱、動(dòng)穩(wěn)定性是否符合。（5）電暈校驗(yàn)。5.5.2各側(cè)所選母線（1）110kV母線一般采用軟導(dǎo)體型式。本設(shè)計(jì)選擇LGJQ-150的加強(qiáng)型鋼芯鋁絞線。（2）35KV母線應(yīng)選硬導(dǎo)體為宜。本設(shè)計(jì)選擇LGJ—185型鋼芯鋁絞線，其技術(shù)參數(shù)滿足熱穩(wěn)定要求，同時(shí)也大于可不校驗(yàn)電暈的最小導(dǎo)體LGJ—70，故不進(jìn)行電暈校驗(yàn)。（3）考慮到本變電站的最終回路較多，因此10KV母線應(yīng)選硬導(dǎo)體為宜。故所選LGJ—150型鋼芯鋁絞線，其技術(shù)參數(shù)滿足熱穩(wěn)定要求，則同時(shí)也大于可不校驗(yàn)電暈的最小導(dǎo)體LGJ—70，故不進(jìn)行電暈校驗(yàn)。5.6電流互感器的配置和選擇5.6.1型式選擇35kV以下一般采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)。35kV或以上一般采用的電流互感器，都為獨(dú)立式，且以油浸式絕緣為結(jié)構(gòu)。根據(jù)5.2提到的電流電壓原則，110KV、35KV、10KV側(cè)分別選擇LCWB6-1105系列CT、LCZ--35系列CT、LMC--10系列CT，參數(shù)如下表5-3。表5-3各側(cè)互感器參數(shù)電壓等級(jí)型號(hào)額定電壓額定電流110kvLCWB-6-110110kv1000A35kvLCZ-3535kv1000A10kvLMC-1010kv2500A從斷路器的選擇可知，110kv、35kv、10kv各側(cè)的最大持續(xù)工作電流分別為0.34KA、0.36KA、2.23KA。電流校驗(yàn)：1KA≥0.34KA1KA≥0.36KA2.5KA≥2.23KA電壓校驗(yàn)：110kv≥110kv35kv≥35kv10kv≥10kv從以上的計(jì)算結(jié)果可知，所選電流互感器符合要求。5.7電壓互感器的配置和選擇5.7.1參數(shù)選擇1.技術(shù)條件(1)額定電壓，根據(jù)其所在電網(wǎng)在正常工作的電壓的大小來(lái)決定。原則上不低于電網(wǎng)的額定電壓，選擇電壓互感器額定電壓也不適于遠(yuǎn)大于電網(wǎng)的額定，應(yīng)選擇接近且大的電壓互感器（2）額定電流，根據(jù)其所在電網(wǎng)在正常工作的電流大小決定。(3)絕緣水平，泄露比距。5.7.2型式選擇1.6～20kV一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，樹(shù)脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓時(shí)，一般采用三相五柱電壓互感器。23～110kV一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器。（1）110kV側(cè)PT的選擇：《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》248頁(yè)，接在110KV及以上線路側(cè)的電壓互感器，統(tǒng)一選用電容式電壓互感器。經(jīng)綜合考慮，選擇型號(hào)為YDR-110的電壓互感器，具體參數(shù)如表5-4。表5-4YDR-110參數(shù)型號(hào)額定電壓（V）二次繞組額定輸出（VA）電容量載波耦合電容一次繞組二次繞組剩余電壓繞組0.5級(jí)1級(jí)高壓電容中壓電容YDR-110110000/100/100150VA300VA12.55010（2）35kV側(cè)、10kv側(cè)PT選擇：選TDJJ--35型PT、LB—10型PT選用戶內(nèi)式。具體參數(shù)如表5-5所示。表5-5TDJJ-35、TSJW-10參數(shù)型號(hào)額定電壓(v)接線方式一次繞組二次繞組剩余電壓繞組TDJJ-3535000/100/100/3Y/Yo/TSJW-1010000/70/70/3Y/Yo/電壓互感器以并聯(lián)的方式接入電網(wǎng)，無(wú)電流經(jīng)過(guò)，故不檢驗(yàn)動(dòng)、熱穩(wěn)定度。各項(xiàng)電壓參數(shù)也符合條件。5.8主要電氣設(shè)備選擇一覽表電壓等級(jí)電氣設(shè)備110kV35kV10kV高壓斷路器LW14-110ZN23-35ZN-10隔離開(kāi)關(guān)GW4-110GGW4-35GN8-10電流互感器LCWB-6-110LCZ-35LMC-10電壓互感器YDR-110TDJJ-35TSJW-10絕緣子ZSW-110ZSW-35/400ZSW-10/500母線LGJQ-150LGJ—185LGJ-150主變壓器SFSZ9-50000/110站用變壓器S9-200/10表5-6電氣設(shè)備選擇一覽表第六章電氣主接線電氣主接線圖是變電站實(shí)際建設(shè)時(shí)，各回出線的接線主框架，是電能傳輸?shù)臉蛄?。是各用電設(shè)備電流傳輸?shù)耐緩?，其接線方案的優(yōu)劣直接會(huì)影響其電力系統(tǒng)運(yùn)行的方式和穩(wěn)定性，更加會(huì)影響其所在變電站對(duì)于其所在供電地區(qū)的的電能質(zhì)量，也會(huì)影響與其相連的電網(wǎng)，所以在電氣主接線的設(shè)計(jì)中，一定要充分考慮相關(guān)的技術(shù)要求。6.1電氣主接線的設(shè)計(jì)原則（1）供電可靠性：電網(wǎng)內(nèi)的電氣設(shè)備處于故障或者檢修狀態(tài)時(shí)，應(yīng)能對(duì)供電范圍內(nèi)的用電用戶持續(xù)供電，不能對(duì)全部用戶持續(xù)供電時(shí)，應(yīng)能對(duì)1級(jí)和2級(jí)這兩類(lèi)的重要負(fù)荷持續(xù)供電（2）運(yùn)行靈活性：根據(jù)實(shí)際的情況，能夠在保證安全的情況下改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式，在故障時(shí)能夠把故障的部分電路切除，以免其他可靠供電的部分受影響。（3）接線方案不宜太復(fù)雜，主接線應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)單明了，便于掌握。接線方案過(guò)于復(fù)雜，以易誤操作引發(fā)安全事故（4）經(jīng)濟(jì)性：在滿足以上供電可靠性等要求后，還要考慮經(jīng)濟(jì)成本的問(wèn)題，依據(jù)接線圖對(duì)應(yīng)實(shí)際建設(shè)時(shí)，應(yīng)盡量少占用耕地，所以在做主接線圖的時(shí)候要考慮實(shí)際用地的問(wèn)題。6.2110kV電氣主接線本變電站有2回進(jìn)線，供電可靠性已經(jīng)很好，單母線接線可以滿足要求。經(jīng)分析預(yù)選以下兩種接線方案，如圖6.1及圖6.2所示。圖6.1單母線接線圖6.2雙母線帶旁路母線接線對(duì)圖6.1及圖6.2所示方案綜合比較，見(jiàn)表6-1單母線接線雙母線帶旁路母線接線技術(shù)簡(jiǎn)單清晰、操作方便、易于發(fā)展可靠性、靈活性差運(yùn)行可靠、運(yùn)行方式靈活、便于事故處理、易擴(kuò)建母聯(lián)斷路器可代替需檢修的出線斷路器工作倒閘操作復(fù)雜，容易誤操作經(jīng)濟(jì)設(shè)備少、投資小占地大、設(shè)備多、投資大母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器節(jié)省投資表6-1主接線方案比較表經(jīng)綜合分析，選單母