110kV降压变电站一次部分初步设计

专    业     发电厂及电力系统

姓    名        XXX        

学    号          20            

班    级      电气0931班       

指导教师        周卫星          

日    期     2011年11月        

长沙电力职业技术学院

毕业设计课题任务书

（ 2011年 下学期）

系部名称：电力工程系

10kV负荷情况

现有负荷统计如下：

    变电站是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟定直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计为110kv变电站电气一次部分初步设计，分为设计说明书、设计计算书、设计图纸等三部分。所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本文在长沙电力职业技术学院周卫星老师的精心指导下完成的。在此，我对周老师表示崇高的敬意和诚挚地感谢！本文从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几方面对变电站设计进行了阐述。由于本人水平有限，错误和不妥之处在所难免，敬请各位老师批评指正。

前言…………………………………………………………………………6

摘要…………………………………………………………………………7

第一章 绪言

1.1变电所的重要性 ……………………………………………………

1.2 变电所工程概况……………………………………………………

1.3变电所位置 …………………………………………………………

第二章电气主接线设计

2.1设计原则 ……………………………………………………………

2.2 110KV，35kv，10kv侧主接线的设计 ……………………………

2.3主接线方案的比较选择 ……………………………………………

2.4 110kv,10kv负荷分析………………………………………………

2.5主接线中的设备配置 ………………………………………………

第三章 主变压器的选择

3.1  负荷分析  …………………………………………………………

3.2主变台数及容量的确定………………………………………………

3.3主变相数及绕组数的选择……………………………………………

3.4主变绕组连接方式与主变的调压方式………………………………

第四章短路电流的计算

4.1 短路电流计算得目的及规定 ………………………………………

4.2短路电流的计算……………………………………………………

4.3将所计算最大方式下短路电流值列成下表………………………

第五章 主要电气设备的选择

5.1电气设备选择概述…………………………………………………

5.2 110kv侧断路器隔离开关的选择…………………………………

5.3 35kv侧断路器隔离开关的选择 …………………………………

5.4 10kv侧限流电抗器、断路器隔离开关的选择 …………………

结束语……………………………………………………………

参考文献……………………………………………………………………

附录…………………………………………………………………………

前言  随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文将设计一个降压变电站。本次设计为110kV变电站电气一次部分设计，并绘制电气主接线图。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级。各个电压等级都采用单母线分段接线。在本次设计中将进行负荷计算、电气主接线的设计、短路电流计算、最大长期工作电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线） 防雷保护的配置。本设计将以《35～110kV变电所设计技术规程SGJ2-88》、《供配电系统设计规范》等规范规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术，所选设备全部为国家推荐的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。

摘要

本文首先根据任务书上所给系统与线路级所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出现方案来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kv，10kv以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算机供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了占用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高电压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子的穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kv电气一次部分的设计。

关键词：变电站  变压器  接线

第一章 绪言

1.1变电所的重要性

电力工业是国民经济的一项基本工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它是国民经济的其他部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展的重要标志。

由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的环节。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能输送给下级负荷，十点能输送的核心部分。其功能远行情况、容量大小直接向下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。

变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。降压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计的就是110kv降压变电站一次部分。

1.2 变电所工程概况

    根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电所的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110KV，10KV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压断路器，隔离开关，母线进行了选型，然后根据短路电流及冲击电流进行相关的校验，从而完成了110KV电气一次部分的设计，并力求在可靠性的前提下，做到运行操作简便，运行灵活，经济合理。

1.3变电所位置

    待建的城中110KV降压变电所在城市近郊并向造纸厂、硅铁厂、电视机厂、毛纺厂、缝纫机厂、医院、自行车厂、学校供电。110KV进线2回，在10KV侧有8回出线，则可以看出这所变电所是一所普通的终端变电所，在电力系统中的作用不是很重要，只是对周边负荷供电。变电所的选址一般要求地势平坦且交通方便，以便施工和设备的运输。系统至城中变110KV母线的短路容量为1000MVA

第二章电气主接线设计

2.1设计原则

应根据变电所在电力系统的地位和作用，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。根据规划容量，本期建设规模，输送电压等级，进出线回路数，供电负荷的重要性，保证供电平衡，电力系统线路容量，电气设备性能和周围环境及自动化规划与等级条件确定，应满足可靠性、灵活性、经济性的要求

2.2 110KV，35kv，10kv侧主接线的设计： 

110KV侧初期设计2回进线2回出线，最终2进线4回出线　

由《电力工程电气设计手册》第二章第二节中的规定可知：

110KV侧配电装置宜采用单母线分段的接线方式。

110KV侧采用单母线分段的接线方式，有下列优点：

供电可靠性：当一组母线停电或故障时，不影响另一组母线供电；

调度灵活，任一电源消失时，可用另一电源带两段母线：

扩建方便；

在保证可靠性和灵活性的基础上，较经济。

故110KV侧采用单母分段的连接方式。

35KV侧出线回路数为4回

由《电力工程电气设计手册》第二章第二节中的规定可知：

当35—63KV配电装置出线回路数为4—8回，采用单母分段连接，当连接的电源较多，负荷较大时也可采用双母线接线。

故35KV可采用单母分段连接也可采用双母线连接。

10KV侧出线回路数本期为8回，最终10回

由《电力工程电气设计手册》第二章第二节中的规定可知：

当6—10KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母分段连接

故10KV采用单母分段连接

2.3主接线方案的比较选择

由以上可知，此变电站的主接线有两种方案

方案一：110KV侧采用单母分段的连接方式，35KV侧采用单母分段连接，10KV侧采用单母分段连接。

分析  110KV侧采用单母分段的连接方式，供电可靠、调度灵活、扩建方便，35KV、10KV采用单母分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。

方案二：110KV侧采用单母分段的连接方式，35KV侧采用双母

线连接，10KV侧采用单母分段连接。

分析  虽供电更可靠，调度更灵活，但与方案一相比较，设备增多，配电装置布置复杂，投资和占地面增大，而且，当母线故障或检修时，隔离开关作为操作电器使用，容易误操作。

由以上可知，在本设计中采用第一种接线，即110KV侧采用单母分段的连接方式，35KV侧采用单母分段连线，10KV侧采用单母分段连接。

2.4 110kv,10kv负荷分析

表2-1 110kv负荷分析

如果停电，一级负荷将造成人身伤亡或引起对周围环境严重污染对工厂将造成经济上的巨大损失，如重要的大型设备损坏，重要产品或重要原料生产的产品大量报废，还可以引起社会次序混乱或严重的政治影响。二级负荷会造成巨大的经济损失，如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产；还可能引起社会次序混乱或严重的政治影响。三级负荷造成的损失不大或不会造成直接的经济损失。由此可知，供电的稳定性直接影响经济的发展，负荷等级不同，对供电的要求也不同：对于一级负荷，必须有两个电源供电，且任何一个电源失去后，能保证全部一级负荷不间断供电。对特别重要的一级负荷应该由二个电源供电。对于二级负荷，一般要有两个电源供电，且任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷供电。对于三级负荷，一般只需要一个电源供电。

由上表可知，在110kv负荷和10kv负荷中，车间的负荷比较大，若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏，甚至出现事故，严重时造成重大经济损失和人员伤亡，为满足公司的正常生产任务和对员工生命财产的考虑，必须保证其供电可靠性。一次都属于一级负荷。

2.5主接线中的设备配置

1.隔离开关的配置

中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为220MW及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。

在出线上装设电抗器的6—10KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。

接在发电机、变压器因出线或中性点上的避雷器不可装设隔离开关。

中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。

2.接地刀闸或接地器的配置

为保证电器和母线的检修安全，35KV及以上每段母线根据长度宜装设1—2组接地刀闸或接地器，每两接地刀闸间的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关和母联隔离开关上，也可装于其他回路母线隔离开关的基座上。必要时可设置式母线接地器。

63KV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路宜配置接地刀闸。

3.电压互感器的配置

电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护 装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。

旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。

当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。

当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。

发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装置需要。当发电机配有双套自动电压调整装置，且采用零序电压式匝间保护时，可再增设一组电压互感器。

4.电流互感器的配置

凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。

在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。

对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。

一台半断路器接线中，线路—线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器。线路—变压器串，当变压器的套管电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器

第三章 主变压器的选择

3.1  负荷分析

1.负荷分类的定义

  一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两个电源供电。

二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），允许有一回专用架空线路供电。

三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。

2.35kv及10kv各侧负荷的大小

35KV侧：

ΣP1=12+10+20+10=52MW

ΣQ1=12×0.62+10×0.62+20×0.62+10×0.62=32.24MVar

ΣS1=（522+32.242）1/2 =61.18 MVA

10KV侧：

ΣP2=3+4+2+3+3+2+4+2+3+6=32MW

ΣQ2=3×0.62+4×0.62+2×0.75+3×0.75+3×0.62+2×0.75+4×0.75+2×0.62+3×0.62+6×0.62=21.27MVar

ΣS2=（322+21.272）1/2 =38.42 MVA

ΣP=52+32=84 MW ，ΣQ=32.24+21.27=53.51 MVar

ΣS=（842+53.512）1/2=99.60 MVA

考虑同时系数时的容量：

ΣS’=99.60×0.85=84.66 MVA

考虑到2%的负荷增长率时的容量：

ΣS’’=84.66×1.02=86.353MVA

3.2主变台数及容量的确定

台数的确定：  

对于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。此设计中的变电所符合此情况，因此选择2台变压器即可满足负荷的要求。

容量的确定：  

  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％。有以上规程可知，此变电所单台主变的容量为：

S=ΣS’’×0.7=86.353×0.7=60.447MVA

所以应选容量为63MVA的主变压器

3.3主变相数及绕组数的选择

相数的选择：

主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。

当不受运输条件时，在330KV及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。

绕组数的选择

在具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器容量的15％以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿装备时，主变压器宜采用三绕组变压器。

根据以上规程，计算主变各侧的功率与该主变容量的比值：

高压侧：K1=(52+32) ×0.8/63=1.07>0.15

中压侧：K2=52×0.8/63=0.66>0.15

低压侧：K3=32×0.8/63=0.41>0.15

由以上可知此变电所中的主变应采用三绕组。

3.4主变绕组连接方式与主变的调压方式

   主变绕组连接方式：

变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有y和△，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。 

我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用变压器绕组都采Y0连接；35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用△连接。　

有以上知，此变电站110KV侧采用Y0接线

35KV侧采用Y连接，10KV侧采用△接线

主变中性点的接地方式：

选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主要接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式。

35KV系统，IC<=10A；10KV系统；IC<=30A（采用中性点不接地的运行方式）

所以在本设计中110KV采用中性点直接接地方式

35、10KV采用中性点不接地方式

主变的调压方式

   《电力工程电气设计手册》（电器一次部分）第五章第三节规定：

调压方式变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头，从而改变变压器比来实现的。切换方式有两种：不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在+5％以内，另一种是带负荷切换，称为有栽调压，调压范围可达到+30％。

对于110KV及以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。

由以上知，此变电所的主变压器采用有载调压方式。

第四章短路电流的计算

4.1 短路电流计算得目的及规定

 1.短路电流计算的目的

在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。在选择电气设备时，为保证在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定值；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。

 2. 短路电流计算的一般规律

   电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；

短路种类：一般以三相短路计算；

接线方式应是可能发生最大短路电流的正常方式（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。

短路电流计算点：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。

计算容量：应按工程设计规划容量计算，并考虑系统发展规划。

4.2短路电流的计算

取基准容量为：SB=100MVA，基准电压为UB=Uav又依公式：

IB=SB/ UB ；XB=UB2/SB，计算出基准值如下表所示：

                                     （SB=100MVA）

   UK1 %=1/2[UK(1-2)%+UK(3-1)%-UK(2-3)%]

=1/2[17+10.5-6.5]=10.5

UK2%=1/2[UK(1-2)%+ UK(2-3)%- UK(3-1)%]

=1/2[17+6.5-10.5]=6.5

UK3%=1/2[UK(3-1)% +UK(2-3)%- UK(1-2)%]

=1/2[10.5+6.5-17]=0

XT1*= (UK1%/100)×(SB/SN)= (10.5/100) ×(110/63)=0.183

XT2*= (UK2%/100)×(SB/SN)= (6.5/100) ×(110/63)=0.113

XT3*= (UK3%/100)×(SB/SN)= 0

2.系统电抗（根据原始资料）

  远期：Xmax110*=0.0765；Xmax110*=0.162；

3.系统等值网络图如下

4.短路计算点的选择

  选择如上图中的d1、d2、d3、 d4、d5、d6各点。

5.短路电流计算

   d1点短路时：Up=115KV

次暂态短路电流标么值的计算：

I”*=I*∝=1/X1*=1.0/0.0765=13.07 

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I”=I”*SB/ (Uav)=13.07 ×110/(×115)=7.22KA

两相短路电流为：0.866×7.22=6.25 KA

冲击电流为：ish=2.55 I”=2.55×7.22=18.41（KA）

短路容量为：S=UB I” =1.732×115×7.22=1438.1（MVA）

Ish =1.51× I”=1.51×7022=10.90（KA）

 d2点短路时Up=37KV

次暂态短路电流标么值的计算：

I”*=I*∝=1/X2*=1.0/(0.0765+0.0915+0.0565)=4.45 

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I”=I”*×SB/ (Uav)= 4.45 ×110/(×37)=7.KA

两相短路电流分别为：0.866 ×7.=6.62KA 

冲击电流为：ish=2.55 ×I”=2.55×7.=19.48（KA）

短路容量为：S=UBI” =1.732×37×7.=4.6（MVA）

Ish =1.51 ×I”=1.51×7.=11.54（KA）

d3点短路时Up=10.5KV                        

次暂态短路电流标么值的计算：

I”*=I*∝=1/X3*=1.0/(0.0765+0.0915)=5.95 

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I”=I”*×SB/ (Uav)= 5.95 ×110/(×10.5)=35.99KA

两相短路电流分别为：0.866 ×35.99=31.17 KA 

冲击电流为：ish=2.55 ×I”=2.55×35.99=91.77（KA）

短路容量为：S=UBI” =1.732×10.5×35.99=654.5（MVA）

Ish =1.51 ×I”=1.51×35.99=54.34（KA）

d4点短路时Up=110KV,与d1短路时的情况相同。

d5点短路时Up=35KV

次暂态短路电流标么值的计算：

I”*=I*∝=1/X5*=1.0/(0.0765+0.0915+0.113)=3.56

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I”=I”*×SB/ (Uav)= 3.56 ×110/(×35)=6.12KA

两相短路电流分别为：0.866 ×6.12=5.3 KA 

冲击电流为：ish=2.55 ×I”=2.55×6.12=15.61（KA）

短路容量为：S=UBI” =1.732×10.5×6.12=392.2（MVA）

Ish =1.51 ×I”=1.51×6.12=9.24（KA）

d6点短路时Up=10.5KV

次暂态短路电流标么值的计算：

    X6*=0.0765+0.183//(0.183+0.113+0.113)+0=0.0765+0.183//0.409=0.203

I”*=I*∝=1/X6*=1.0/0.203=4.93

次暂态（0s）和4s时的短路电流相等，三相短路电流有名值为：

I”=I”*×SB/ (Uav)= 3.56 ×110/(×10.5)=29.82KA

两相短路电流分别为：0.866 ×29.82=25.82 KA 

冲击电流为：ish=2.55 ×I”=2.55×29.82=76.04（KA）

短路容量为：S=UBI” =1.732×10.5×29.82=542.3（MVA）

Ish =1.51 ×I”=1.51×29.82=45.03（KA）

4.3将所计算最大方式下短路电流值列成下表

名称

5.1电气设备选择概述

 1.选择的原则

   应满足正常运行、检修、短路、和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。

应按当地环境条件校核。

应力求技术先进和经济合理

与整个工程的建设标准应协调一致。

同类设备应尽量减少种类。

选用的新产品均应具有可靠的实验数据。

设备的选择和校验。

 2.电气设备和载流导体的一般选择

   按正常工作条件选择

额定电压：所选电气设备和电缆的最高允许工作电压，不得低于装设回路的最高运行电压UN≥UNs

额定电流：所选电气设备的额定电流IN，或载流导体的长期允许电流Iy，不得低于装设回路的最大持续工作电流I max 。计算回路的最大持续工作电流I max 时，应考虑回路在各种运行方式下的持续工作电流，选用最大者。

按短路状态校验 

 热稳定校验：

当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值，It2t> Qk，tk=tin+ta，校验电气设备及电缆（3～6KV厂用馈线电缆除外）热稳定时， 短路持续时间一般采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。

动稳定校验：

ies＞ish，用熔断器保护的电气设备和载流导体，可不校验热稳定；电缆不校验动稳定；

短路校验时短路电流的计算条件：

所用短路电流其容量应按具体工程的设计规划容量计算，并应考虑电力系统的远景发展规划；计算电路应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列的接线方式；短路的种类一般按三相短路校验；对于发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路更严重时，应按严重情况校验。

5.2 110kv侧断路器隔离开关的选择

 1.进线侧断路器、母线断路器的选择

   流过断路器的最大持续工作电流

Imax =(2×SN )/(×UN)=(2×63000)/(×110)=661.33 (A)

额定电压选择：UN≥UNs=110KV 

额定电流选择：IN>Imax=661.33A 

开断电流选择：INbr>I”=7.22KA (d1 点短路电流)

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》（上册）中比较各种110KVSF6高压断路器的应采用LW11-110II型号的断路器。其技术参数如下：

断路器

    It2t=402 ×3=4800[（KA）2S]

    电弧持续时间取0.04S，热稳定时间为：tk =0.15+0.03+0.04=0.22<1 S

    因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S

Qnp =TI”=0.05×7.222 =2.61[（KA）2S]

Qp =

      =0.22(7.222+10×7.222 +7.222 )/12=11.47[（KA）2S] 

    Qk= Qnp+Qp=2.61+11.47=14.08[（KA）2S] 

    所以It2t> Qk   满足热稳定校验

动稳定校验：

    ies=100KA>ish =18.41KA

  满足动稳定校验，因此所选断路器合适。 

具体参数如下表：

  Imax =(1.05×SN )/(×UN)=(1.05×63000)/(×110)=347.20 (A)

额定电压选择：UN≥UNs=110KV

额定电流选择：IN>Imax=347.20A 

开断电流选择：INbr>I”=7.22KA (d4 点短路电流)

由上表可知LW11-110II同样满足主变侧断路器的选择

其动稳定、热稳定计算与母联侧相同

3.进线侧隔离开关、母联断路器开关的选择

  额定电压选择：UN≥UNs=110KV

额定电流选择：IN>Imax=661.33A 

极限通过电流选择：ies>ish=18.41KA(d1 点短路电流)

选用GW4-110D型隔离开关，其技术参数如下： 

隔离开关

    It2t=252×4=2500> Qk =14.08[（KA）2S]

动稳定校验：

    ies=62.5KA>ish =18.41KA

    满足动稳定和热稳定要求

具体参数如下表：

额定电压选择：UN≥UNs=110KV

额定电流选择：IN>Imax=347.20A

极限通过电流选择：ies>ish=18.41KA(d4 点短路电流)

由上表可知GW4-110D同样满足主变侧隔离开关的选择。

其动稳定、热稳定计算与母联侧相同。

5.3 35kv侧断路器隔离开关的选择

 1.出线侧断路器、母联断路器的选择

流过断路器的最大持续工作电流   

Imax =(2×SN )/(×UN)=(2×63000)/(×35)=2078.46(A)

额定电压选择：UN≥UNs=35KV

额定电流选择：IN>Imax=2078.46A  

开断电流选择：INbr>I”=7.KA (d2 点短路电流)

    选用SW4-35I型断路器，其技术参数如下：

断路器

    It2t=162×4=1024[（KA）2S]

电弧持续时间取0.04S，热稳定时间为：tk =0.15+0.08+0.06=0.29<1 S

    因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S

  Qnp =TI”=0.05×7.2 =2.92[（KA）2S]

Qp 

=0.22(7.2+10×7.2 +7.2)/12=16.93[（KA）2S]

Qk= Qnp+Qp=2.92+16.93=19.85[（KA）2S]

所以It2t> Qk   满足热稳定校验

动稳定校验：

    ies=40KA>ish =19.48KA

满足动稳定校验，因此所选断路器合适。

具体参数如下表：

Imax =(1.05×SN )/(×UN)=(1.05×63000)/(×35)=1091.19(A)

额定电压选择：UN≥UNs=35KV

额定电流选择：IN>Imax=1091.19A 

开断电流选择：INbr>I”=6.12KA (d5 点短路电流)

由上表可知SW4-35I同样满足主变侧断路器的选择。

其动稳定、热稳定计算与母联侧相同。

3.出线断路器开关、母联断路器隔离开关的选择

Imax =(2×SN )/(×UN)=(2×63000)/(×35)= 2078.46 (A)

额定电压选择：UN≥UNs=35KV

额定电流选择：IN>Imax=2078.46A 

极限通过电流选择：ies>ish=19.48KA (d2 点短路电流)

选用GW4-35DW型隔离开关，其技术参数如下：

隔离开关

    It2t=31.52×4=3969> Qk=19.85[（KA）2S]

动稳定校验：

    ies=63KA>ish =19.48KA

    满足动稳定和热稳定要求

具体参数如下表：

Imax =(1.05×SN )/(×UN)=(1.05×63000)/(×35)=1091.19(A)

额定电压选择：UN≥UNs=35KV

额定电流选择：IN>Imax=1091.19A 

极限通过电流选择：ies>ish=15.61KA(d5 点短路电流)

由上表可知GW4-35DW同样满足主变侧隔离开关的选择。

其动稳定、热稳定计算与母联侧相同。

5.4 10kv侧限流电抗器、断路器隔离开关的选择

 1.限流电抗器的选择

由于短路电流过大需要装设限流电抗器

额定电压选择：UN≥UNs=10KV

额定电流选择：IN>Imax=1.553KA  

    Imax=(ΣS2×70%)/(×UN)=( 38420×70%)/(×10)=1.553KA 

  设将电抗器后的短路电流到I″=20KA

    将短路电流到要求值，此时所必须的电抗器的电抗百分值

XL%按下式计算：

IB=6.048KA  

=0.0765+0.183//0.183=0.0765+0.0915=0.168

SB=110MVA 

S”=UBI”=×10.5×20=363.72MVA

选用XKK-10-4000-12型电抗器，其技术参数如下表：

电抗器

当所选电抗值大于计算值时，应重算电抗器后短路电流，以供残压校验。

=(0.12×1.553) ×0.6/4=2.80%<5%

          =0.12×35.99/0.6=719.8%>60%~70%

热稳定校验：It2t> Qk 

电弧持续时间取0.06S，热稳定时间为：tk =2+0.17+0.06=2.23<1 S

    因此需要计入短路电流的非周期分量，查表得非周期分量的等效时间T=0.05S

    Qnp =TI”=0.05×35.992 =.76[（KA）2S]

Qp  

        =2.23(35.992+10×35.992 +35.992)/12=2888.47[（KA）2S]

Qk= Qnp+Qp=.76+2888.47=2953.23[（KA）2S]

  It2t=802×4=25600[（KA）2S]，满足热稳定要求

    ies=204KA>ish =91.77KA，满足动稳定要求

    根据以上校验，所选电抗器满足要求

具体参数如下表：

限流后I”=20KA，ish =2.55×20=51KA

    流过断路器的最大工作电流为：

Imax =(2×ΣS2 )/(×UN)=(2×38420)/(×10)=4436.36(A)

额定电压选择：UN≥UNs=10KV

额定电流选择：IN>Imax=4436.36A  

开断电流选择：INbr>I”=20KA (加装限流电抗器后d3 点短路电流)

选择SN4—10G/5000型断路器，其技术参数如下表：

断路器

It2t=1202×4=57600 [（KA）2S]

设后备保护时间为2S，灭弧时间为0.06S

tk =2+0.15+0.06=2.21S>1S，因此不计短路电流的非周期分量

    =2.21×(12×202)/12=884 [（KA）2S]

It2t> Qk ，因此所选断路器满足热稳定要求

动稳定校验：

ies =300KA>ish=51 KA，满足动稳定要求。

 因此，所选断路器合适

具体参数如下：

Imax =(1.05×ΣS2 )/(×UN)=(1.05×38420)/(×10)=2329.09(A)

额定电压选择：UN≥UNs=10KV

额定电流选择：IN>Imax=2329.09A  

开断电流选择：INbr>I”=29.82KA (d6点短路电流)

由上表可知SW4-10G/5000同样满足主变侧断路器的选择。

其动稳定、热稳定计算与母联侧相同。

4.出线侧隔离开关、母联断路器隔离开关的选择

Imax =(2×ΣS2)/(×UN)=(2×38420)/(×10)= 4436.36 (A)

额定电压选择：UN≥UNs=10KV

额定电流选择：IN>Imax=4436.36A 

极限通过电流选择：ies>ish=91.77KA (加装限流电抗器后d3 点短路电流)

选用GN10—10T/5000—200型隔离开关，其技术参数如下：

隔离开关

It2t=1002×5=50000[（KA）2s]

所以，It2t> Qk= 884 [（KA）2s]，满足热稳校验

动稳定校验：

ies=200kA＞ish=51kA，满足校验要求

    因此，所选隔离开关合适

    具体参数如下表：

Imax =(1.05×ΣS2)/(×UN)=(1.05×38420)/(×10)= 2329.09 (A)

额定电压选择：UN≥UNs=10KV

额定电流选择：IN>Imax=2329.09A 

极限通过电流选择：ies>ish=76.04KA(d6 点短路电流)

由上表可知GN10-10T/5000-200同样满足主变侧隔离开关的选择。

其动稳定、热稳定计算与母联侧相同。

结束语

经过两个多月的努力，我终于完成了这个题目。在此过程中，我从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究，第一次完成了一件实际应用的设计，感觉有不少的收获：

第一，巩固了以前学的专业知识，并在以前的基础上理解的更加透彻，掌握的更加熟练；

     第二，锻炼了自己的实际应用能力，将课本上学到的理论知识和实际生产联系了起来；

     第三，增强了自己解决问题的能力。虽然，在这个过程中我也曾遇到了不少困难，但是，在老师和同学们的热情帮助和我自己的不懈努力下，所有的难题都被我逐个解决，我也从中获得了胜利的喜悦。这也让我明白了一个道理:前途是光明的，道路是曲折的，只有靠自己顽强拼搏的精神和坚持不懈的努力才能够到达成功的彼岸。正所谓：天下无难事，只要肯攀登。只要有契而不舍的精神，就没有办不到的事！

总之，我觉得我的毕业设计做的还是比较成功的，因为我有不小的收获。就快要毕业了，也为我的大学画上一个完美的句号。在此，我还要感谢在我做毕业设计的过程中，给与我帮助的老师和同学。

参考文献

[1] 高电压配电装置设计技术规程SDJ5-85. 中国电力出版社.

[2] 电力系统技术导则（试行）SD131-84. 中国电力出版社.

[3] 电力系统设计技术规程（试行）SD131-84. 中国电力出版社.

[4] 变电所总布置设计技术规定（试行）SDGJ63-84. 中国电力出版社.

[5] 导体和电器选择设计技术规定SDGJ14-86. 中国电力出版社.

[6]《电力系统及电气设备概论》刘柏青主编（武汉大学出版社）

[7]《变电站电气设备》河南省电力公司组编 彭理燕主编（中国电力出版社）

[8]《发变电站一次系统》王川波主编（中国水利水电出版社）

[9]《变电运行一次设备》张全元主编（中国电力出版社）

[10]《变电设备检修》上海超高压输变电公司编（中国电力出版社）

[11]《11.GB_50059-1992 35-110kV变电所设计规范》（中国水利水电出版社）

[12]《电力系统工程基础》熊信银、张步涵主编（华中科技大学出版社）

[13]《电力工程电气设计手册电气一次部分》卓乐友主编（中国电力出版社）

附录A  主接线方案图

附录B  系统正序等值图

附录C  设备选择参照图下载本文