110kv变电站课程设计,110kv变电站辐射实测

('变电所毕业设计题目:永安南塔110KV变电所设计班级:姓名:组别\\座号:指导老师:电力系统继电保护专业福建水利电力职业技术学院二0一二年十二月3目录摘要.................................................................................................3前言.................................................................................................4第一章概述1.1设计的概述............................................................................................31.2电力系统概述............................................................................31.3变电所各级电压负荷情况分析.............................................41.4变电所的自然条件...............................................................4第二章电气主接线的设计2.1电气主接线的设计要求......................................................52.2主变压器的选择原则...........................................52.3主变压器的选择.........................72.4电气主接线设计方案的技术、经济比较与确定...........................152.5变电所电气主接线特点2.6所用变设计第三章短路电流的计算3.1短路电流的计算条件3.2短路电流计算的方法与步骤........................................................1643.3三相短路电流计算..........................................................183-3母线电缆及绝缘子.................................................................19第四章电气设备选择4.1断路器和隔离开关的选择...................................................194.2电流互感器的选择....................................................................1944.3电压互感器的选择..........................................................................204.4高压熔断器的选择............................................204.5母线的选择与校验......................................................214.6.4穿墙套管的选择4.7绝缘子型号和绝缘子串4.8高压开关柜的选择第5章防雷、接地保护计算5.1防雷接地设计..............................................................215-2短路电流计算的方法与步骤....................................................225-3变电所短路电流计算..................................................25摘要：电力工业为现代化生产提供主要动力，电力科学的发展和广泛应用，对我国工农业的迅速发展及人民生活的提高起到了巨大的作用和深远的影响。通过对理论的学习理解以及实际的工作，我对变电所的原理和设备有了初步的了解。为了增加自己的动手能力，为以后的工作打下良好的基础，我选择了110KVKD变电所设计作为自己的毕业课题。随着大规模农网发行事业的深入实施，一个优质、安全、可靠、宽松的供电环境已逐步形成，我们国家的电力事业逐渐和国际接轨。为了适应我国电力事业的发展及将所学的知识运用到实际生产中去，我行进了变电所设计。本次设计的是110KV的市级常规变电所，以永安市的情况为基本依据，以提出地区供电质量，减少供电损失，满足该地区的负荷增长需要为目的，本着经济的原则进行设计，由于本地人口集中，工业负荷比重较大，以及各种用电较多，此变电所就要求各种配套设备齐全，并考虑到十年规划，从而使变电所的设计更加严密，跟得上时代发展的步伐。关键字：负荷、变电所、变压器、主接线、短路电流。前言电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。为保证电能的质量以及设备的安全，在变电所中还需进行电压调整、潮流（电力系统中各节点和支路中的电压电流和功率的流向及分布）控制以及输配线路和主要电工设备的保护。按用途可分为电力变电所和牵引变电所（电气铁路和电车用）。电力变电所又分为输电变电所、配电变电所和变频率。这些变电所按电压等级可分为中压变电所（60千伏及以下）、高压变电所（110~220千伏）、超高压变电所（330~765千伏）和特高压变电所（1000千伏及以上）。按其在电力系统中的地位可分为枢纽变电所、中间变电所和终端变电所。变电所由主接线，主变压器，高、低压配电装置，继电保护和控制系统，所用电和直流系统，远动和通信系统，必要的无功功率补偿装置和主控制室等组成。其中，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统；继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属于二次系统。主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。一般分为单母线、双母线、一个半断路器接线和环形接线等几种基本形式。主变压器是变电所最重要的设备，它的性能和配置直接影响到变电6所的先进性、经济性和可靠性。一般变电所需装2—3台主变压器；330KV及以下时，主变压器通常采用三相变压器，其容量按投入5—10年的预期负荷选择。此外，对变压所其他设备选择和所址选择以及总体布置也都有具体要求。变电所继电保护分系统保护（包括输电线路和母线保护）和元件保护（包括变压器、电抗器及无功补偿装置保护）两类。变电所的控制方式一般分为直接控制和选控两大类。前者指一对一的按钮控制。对于控制相对较多的变电所，如采用直接控制方式，则控制键盘数量太多，控制监视面太大，不能满足运行要求，此时需采用选控方式。选控方式具有控制容量大、控制集中、控制屏占地面积较小等优点；缺点是直观性较差，中间转换环节多，不便使用。第一章概述1.1设计的概述1.1.1设计内容根据福建水利电力职业技术学院《电力系统继电保护技术》专业毕业设计任务书的要求，设计永安南塔变电所：建设规模为三相双绕组变压器。1.1.2设计任务1.设计主接线方案2.确定主变台数、容量和型式3.接线方案的技术、经济比较，确定最佳方案4.确定所用变台数及其备用方式5.计算短路电流6.进行电气设备的选择及校验7.防雷、接地保护计算8.绘制主接线图9.绘制屋内配电装置平面布置图10.绘制屋内配电装置图订货图11.绘制屋外配电装置图平面布置图12.绘制屋外配电装置断面图713.绘制避雷针保护范围图1.2电力系统概述1.2.1变电所与电力系统的联系1.接线图：2．电力系统部分与电力系统联接的接线图,。本变电所通过两回4.8公里的线路，和与电力系统相连的黄历变电所电压等级侧相连，并由其供电。1.2.2变电所在电力系统中的地位和作用1.根据永安南塔变电所与系统联系的情况来看，属于终端变电所。2.永安南塔变电所主要供电给本地区用户，还有一些企业及医院，一旦停电不但会造成直接经济损失，在政治上还会有较大的影响。按其供电可靠性，该变电所的用电负荷属于Ⅱ类负荷。1.3变电所各级电压负荷情况分析1.3.1系统对本变电所的技术要求1.主变的容量：2.电压等级：3.主变的型式：三相双绕组有载调压变压器，有载调压范围：84.进出线回路数：两回，本期6回，远期14回。5.无功补偿：，最终规划为每段母线各接两组电容器组共四组，本期不上。6.主变中性的直接接地。7.接地变：最终规模为每段各接一台，共两台，本期不上。1.3.2供电方式1.侧共有两回进线，由系统转黄历变所供电。2.侧出线本期6回，远期14回。1.3.3负荷资料1.全区用电负荷本期为，6回，每回按计，远期,14回，每回按计，最小负荷按70%计算，供电距离2km。2.负荷同时率0.85,,年最大利用小时数,小时/年。3.所用电取。1.4变电所的自然条件1.4.1地形资料1.海拔23.8m，所址处于沙质粘土的丘陵地，地势平坦，开阔。2.土壤电阻率p=1×104Ω/cm，土壤地下深处（0.8M）温度28℃。1.4.2气象资料1.最热月最高气温月平均值32.2℃/7月份。2.最冷月最低气温月平均值10.3℃/1月份。3.年平均温度21.7℃。4.年最高温度℃。5.年最低温度2.02℃。6.主导同向东南风℃。7.雷暴日数62.3日/年。1.4.3所址地理位置与交通运输情况1.地理位置：位于市区。2.交通运输情况：交通方便。第二章电气主接线的设计电气主接线是发电厂、变电站的主要环节。电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）的电气设备选择、配电装置的布置、继保和自动装置的确定，是变电所电气部分投资大小的决定性因素。2.1电气主接线的设计要求9二变电站的主接线，应根据变电站在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济的要求。2.1.1安全性1.在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关。2.在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关。3.在装设高压熔断器—负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关。4.35KV及以上的线路末端，应装设与隔离开关联锁的接地刀闸。5.变电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器，宜与电压互感器共用一组隔离开关。接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。2.1.2可靠性1.变电站的主接线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负荷，应由两个电源供电对二级负荷，应由两回或者一回6KV及以上专用线路或电缆供电；其中采用电缆供电时，应采用两根电缆组成的线路，且每根电缆应能承受100%的二级负荷。2.变电站的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或负荷开关（串熔断器）。当双电源供多个变电所时。宜采用环网供电方式。3.变电站低压侧的总开关，宜采用低压断路器。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和低压母线分段开关，均应采用低压断路器。2.1.3灵活性1.变配电站的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线。2.35KV及发上电源进线为双回路时，宜采用桥形接线或线路变压器组接线。3.需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关。4.主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。5.主接线方案应考虑到今后可能的扩展。2.1.4经济性1.主接线方案在满足运行要求的前提下，应力求简单，变电所高压侧宜采用断咯器较少或不用断路器的接线。2.变电所的电气设备应选用技术先进，经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品。3.中小型变电所一般采用高压少油断路器，在需要频繁操作的场合，则应采用真空10断路器或SF6断路器。4.应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因数达到规定的要求。2.2主变压器的选择原则2.2.1主变压器台数的选择原则1.为保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器2.当只有一个电源或变电所可由低侧电网取得所用电源给重要负荷供电时，可装设一台。3.对于大型枢纽变电所，根据工程具体情况，可安装2~4台变压器。2.2.2主变压器容量的选择原则1.主变压器的容量应根据5~10年的发展规划进行选择，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。2.对装一台变压器的变电所，变压器额定容量应满足容量用户电负荷的需要，选择遵循式子。{式子中：Sn——变压器额定容量（KVA）：Sm，Pm——变电所最大负荷的视在功率和有功功率；——负荷功率因数；K——负荷率，可取0.85}3.对装有两台变压器的变电所中，当一台断开时，另一台变压器的容量一般保证60%全部负荷的供电，但应保证用户的一级负荷和大部分二级负荷。每台变压器容量一般遵循下式选择：4.主变压器容量选择还应考虑周围的环境温度影响：{式中，—周围环境温度修正系数}2.2.3主变压器型式的选择原则1.一般情况下采用三相等级的变压所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到以上时，可采用三相绕组变压器。2.3主变压器的选择2.3.1负荷计算1.近期：根据符合资料，近期6回出线，每回计，近期总负荷2.远期：很据符合资料，远期14回出线，每回按计，远期总负荷112.3.2主变压器台数、容量的选择1.用电负荷总视在功率近期：2.选择变压器容量、台数a.主变容量：{其中K为同时率，根据资料取0.85}b.选一台主变压器时，选主变容量；选两台主变压器时，因为每台主变压器容量应满足，则选每台主变压器容量3.校验a.选一台主变压器时，主变容量，满足容量选择b.选两台主变压器时，根据每台主变压器容量，来进行校验。由于,，所以选择两台主变压器的容量不满足要求，需重选，同时为满足系统要求，则重选定本期主变容量为.c.考虑周围环境温度的影响:根据可知,即，满足要求4.通过计算和校验，最终选择永安南塔变电所的主变压器为两台，每台容量为。2.3.3主变压器型式的选择为了满足系统对本变电所的技术要求并查110KV变电所设计指导，近期选择的主变压器，其调压范围为;远期选择的主变压器，其调压范围为110±8×1.25%/10.25KV；其技术参数如下型号额定容量（KVA)额定电压(KV)空载电流(%)空载损耗（KW）负载损耗（KW)阻抗电压连接组别高压低压12SFZT—31500/11031500110±8×1.25%10.51.142.214810.5Yn,d11SFPZT-50000/11050000110±8×1.25%10.50.74359.721610.5Yn,d112.4电气主接线设计方案的技术、经济比较与确定2.4.1主接线方案的初拟1、把对电气主接线设计的五点基本要求作为依据及电能资料的分析来拟定各级电压配电装置接线方式。2、10KV电压母线接线方式：图一图二1314图三a.单母线接线，其简图见图一；b.单母线分段接线，其简图见图二；3.电压母线接线方式：a.单母线接线，其简图见图一；b.单母线分段接线，其简图见图二；c.桥式接线，由于线路故障和操作的机会比变压器多，所以选用桥式时一般选用内桥式，其简图见图三；4.主变压器台数：为了保证供电可靠性，故装设两台主变。152.4.2本变电所可能的电气主接线方案的拟定1.方案拟定方案ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ单母线接线单母线分段接线单母线分段接线单母线接线内桥接线内桥接线主变2台2台2台2台2台2台单母线接线单母线分段接线单母线接线单母线分段接线单母线接线单母线分段接线2.六种电气主接线方案的简图如下：方案一方案二方案三16方案四方案五方案六2.4.3方案的技术比较1.单母线接线：a.优点：⑴结构简单清晰、操作简便、所用设备少、不易误操作；⑵节省投资和占地⑶易于扩建b.缺点：母线停运（母线检修、故障，线路故障后线路保护或断路器拒动）将使全部支路停运，即停电范围为该母线段的100%，且停电时间长，若母线自身损坏需待母线修复之后方能恢复各支路运行。c.通过该接线优缺点的分析，可见，KD变电所在系统中为终端变电所，对于侧若采用该接线方式，一旦母线或母线侧隔离开关故障或检修，将造成全站停电，而永安南塔变电所地处市区，全所停电将在经济上造成较大影响，故不宜采用此接线；对于侧若采用该接线方式，在母线或母线侧隔离开关故障或检修时17将中断对用户的全部供电，且这种接线方式不利于向重要用户双电源供电，故也不宜采用此接线。2.母线分段接线a.优点：⑴母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；⑵一段母线故障时(或检修），公停故障（或检修）段工作，非故障段仍可继续工作。b.缺点：⑴当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，接在该母线上的电源和出线，在检修期间必须全部停电；⑵任一回路的断路器检修时，该回路必须全部停止工作。c.通过该接线优缺点的分析，可见，对于侧若采用该接线方式，其优点是当一段母线发生故障，分段断路器能自动把故障切除，保证正常段母线不间断供电和不至于造成用户停电；缺点是当一段母线侧隔离开关故障或检修时，接在该母线上的回路都要在检修期间停电，所以该接线方式对于侧可以考虑。对于侧若采用该接线方式，其优点是对重要用户可以从不同段母线引出两回路，有两个电源供电，增加了供电的可靠性；缺点是但一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时，接在该母线上的回路都要在检修期间停电，所以该接线方式对于侧可以考虑。3.桥形（内桥）接线：a.优点：⑴两台线路上装一台断路器，因此线路的投入和切除比较方便，当线路发生短路时，仅故障线路断路器跳开，仅停该线路，其它三回路仍可继续工作。⑵高压断路器数量少，容易发展为单母线分段接线。b.缺点:变压器的投入和切除比较复杂，需要操作两台断路器并影响一回线路暂时停运。c.通过该线路优缺点的分析，可见，在变电所首期负荷较少，引出线数目不多，考虑到变压器的故障及操作比线路少的情况下，侧可以考虑采用此接线。一旦母线或母校侧隔离开关检修或故障时，将造成全站停电，二永安南塔变电所所处市区，全所停电将在经济上造成重大影响，故不宜采用此接线；对于10KV侧采用该接线方式，在母线或母线侧隔离开关故障或检修时将中断对用户的全部供电。且这种接线方式不利于向重要用户双电源供电，故也不宜采用此接线。4.选用两台主变的优缺点a.优点：可以满足全部用电负荷的需要，提高供电可靠性，当一台故障，另一台可以继续供电。b.缺点：投资大、占地面积大。5.从上述分析比较出两个技术上较好的方案：a.方案Ⅱ：电压母线采用单母线分段接线，10KV电压母线采用单母线分段接线；b.方案Ⅵ：电压母线采用内桥接线，10KV电压母线采用单母线分段接线182.4.4方案Ⅱ、方案Ⅵ的经济比较1.从电气设备数目及配电装置上进行比较项目方案方案Ⅱ方案Ⅵ配电装置单母分段单母分段配电装置单母分段内桥接线主变压器台数22进线回路22高压断路器数目5333高压隔离开关数目8844综合投资(万元）2193.9871459.22.计算综合投资Za.(元），式中—为主体设备的综合投资，包括变压器、高压断路器、高压隔离开关及配电装置等设备的投资；—为不明显的附加费用比例系数，一般取90%。19b.主体设备的综合投资如下:⑴主变：主变容量（单位:）每台主变的参考价格（单位：万元/台）主变压器的投资（单位：万元）31.512550227⑵侧断路器每台断路器的参考价格（单位：万元/台）方案Ⅱ中的断路器的投资（单位：万元）方案Ⅵ中的断路器的投资（单位：万元}65⑶侧型隔离开关⑷配电装置接线方式单母分段内桥投资（单位：万元）559.73303⑸综合投资3.计算年运行费用a.(万元）每台隔离开关的参考价格（单位：万元/台）方案Ⅱ中的隔离开关投资（单位：万元）方案Ⅵ中的隔离开关投资（单位：万元）2.5单母分段内桥主体设备总投资(单位：万元）Z0=2×125×65+8×2.5+559.73=1154.73Z0=2×125+3×65+8×2.5+303=768综合投资（单位：万元）Z1=Z0（1+a/100)=1154.73(1+90/100)=2193.987Z2=Z0(1+a/100)=768(1+90/100)=1459.220式中U1—检修、维护费，一般为；U2—折旧费，一般为；—电能电价，一般可取0.1元/KW·H(也可取各省、市的实际电价）；—变压器电能损失（KW·H)（一年）b.双绕组变压器：式中n－台数，n=2；t－对应负荷运行S运行时的小时数，t=4250h；、－每台变压器的空载有功损耗，无功损耗;－台变压器的空载电流百分值；、－每台变压器的短路有功损耗，无功损耗；－变压器的短路电压百分值；－无功经济当量，系统中的变压器取0.1；查产品目录，型号为的变压器，其各参数如下：则(万KW·H)c.方案Ⅱ与方案Ⅵ的年运行费如下：方案Ⅱ：(万元）方案Ⅵ：(万元）2.4.5最佳方案的确定1.从技术上比较：单母线分段的接线方式可靠性较高，而当采用内桥接线时，重要有一台变压器故障就会影响到线路停电，单变压器故障的几率较小，其寿命也就相对较长，一般为20年。2.从经济上比较：因为,；所以最后选择方案Ⅵ为最佳方案，即母线采用内桥接线，母线采用单母线分段接线。空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压百分数212.5变电所电气主接线特点2.5.1电气主接线图2.5.2电气主接线特点1.母线接线：母线采用内桥接线，其优点是：高压断路器少，四个元件只需三个断路器。缺点是：①变压器的切除和投入较为复杂，需操作两台断路器并影响一回路暂时停运：②连接桥断路器检修时两回路需解列运行；③出线断路器检修时，线路需要在此期间停运。2.母线接线:母线采用单母线分段接线，其优点是：①用断路器把母线22分段后，对重要用户可以从不同段引出两回路，有两个电源供电；②当一段母线发生故障时，分段断路器能自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不至于使重要用户停电。缺点是：①当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，连接在该段母线的回路都要在检修期间停电；②当母线为双回路时，常使架空线出现交叉跨越；③扩建时需要两个方向均衡进行。2.6所用变设计2.6.1所用变压器型式的选择1.目前可供选择的自用变压器的型号式有油浸式和干式两种。两种变压器作为自用变各具有特点。油浸式的特点是过载能力强，屋内外均可布置，维修简单，价格便宜，但由于采用油为绝缘和冷却介质，屋内布置必须要有防火爆小间，同时检修、维护复杂；干式变压器的特点是无油，防火性能较好，布置简单，可就近布置在开关柜附近，缩短了电缆长度，并提高供电可靠性，还可节省间隔及土建费用，但过载能力低，绝缘余度小，在有架空线路直接连接的场合不宜使用，以免遭受雷过电压。因此采用干式变压器。2.6.2所用变压器台数和容量的选择该变压器站为一般性地区变电所，较为重要，故采用2台自用变压器，两变压器采用暗备用：即正常运行时两台自用变压器各分担一半的自用负荷；当其中一个自用电源停电或发生故障时，由另一台自用变压器担负全部自用负荷。故每台自用变压器的容量为：()式中：—单台自用变压器的额定容量（）—自用电最大计算负荷（）—考虑事故情况下的变压器允许过负荷倍数，取1.3。查表得，自用变压器的型号为：,变比为，接线方式为第三章短路电流的计算3.1短路电流的计算条件3.1.1短路电流的计算条件231.因为系统电压等级较高，输电导线的界面较大、电阻较小、电抗较大，因此在短路电流的计算过程中忽略R及X。2.计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（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。3.计算容量按无穷大系统容量进行计算。4.短路种类一般按三相短路进行计算。5.短路计算点如下：a.d-1母线短路时的短路计算点；b.d-2两台主变并列运行时母线短路时的计算点；c.d-3两台主变分列运行时母线短路时的计算点；d.d-4所用电系统并列运行时母线短路的计算点；e.d-5所用电系统分列运行时母线短路的计算点。3.2短路电流计算的方法与步骤3.2.1短路电流的计算方法1.方法：在工程设计中，短路电流的计算通常采用运算曲线法。3.2.2短路电流的计算步骤1.选择计算短路点；2.画出等值网络（次暂态网络）图：a.首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机用次暂态电抗；b.选取基准容量和基准电压(一般取各级的平均电压），计算基准电流；c.计算各元件换算为统一基准的标幺值；d.绘制等值网络图，并将各元件统一编号，分子标各元件编号，分母标各元件电抗标幺值；3.化简等值网络图：a.为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射型的等值网络；b.求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗；4.求计算电抗,即将各转移电抗换算为各电源容量（等值发电机容量）为基准的计算电抗,.....；5.由,.....值从适当的运算曲线中查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到)；6.计算无限大容量（)的电源供给的短路电流周期分量；7.计算短路电流周期分量有名值和短路容量；8.计算短路电流冲击值；9.绘制短路电流计算结果表。3.3三相短路电流计算3.3.1电力系统与变电所接线图243.3.2选取基准值,,,,3.3.3网络各元件阻抗标幺值计算（已知）3.3.4绘制等值电路图253.3.5化简等值电路1.在d-1发生断路时：2.在d-2发生短路时：263.在d-3发生短路时：4.在d-4发生短路时：275.在d-5发生短路时：3.3.6计算三相短路电流及短路冲击电流1.在d-1发生三相短路时：282.在d-2发生三相短路时：3.在d-3发生三相短路时：4.在d-4发生三相短路时：5.在d-5发生三相短路时：293.3.7三相短路电流计算结果表序号短路点编号短路点基准电压短路点基准电流短路电流冲击电流标幺值有名值标幺值有名值Ⅰd-11150.50219.109.5948.7124.459.599.51910.2Ⅱd-210.55.54.56625.1111.646425.125456.66Ⅲd-310.55.52.59314.266.61236.3614.314259.34Ⅳd-40.4144.340.10314.870.26337.9614.91410.3Ⅴd-50.4144.340.0517.490.13219.057.497.45.1930第四章电气设备选择正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。表4-1高压电器技术条件序号电器名称额定电压额定电流额定容量机械荷载额定开断电流热稳定动稳定绝缘水平KVAKVANA1断路器√√√√√√√2隔离开关√√√√√√3组合电器√√√√√√4负荷开关√√√√√√5熔断器√√√√√√6PT√√√7CT√√√√√√8电抗器√√√√√√9消弧线圈√√√√√10避雷器√√√√11封闭电器√√√√√√√12穿墙套管√√√√√√13绝缘子√尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择并按短路状态来校验动、热稳定性。本设计，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择避雷器的选择，导线的选择。气设备选择的一般原则：应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。应按当地环境条件校验；31应力求技术先进与经济合理；选择导体时应尽量减少品种；扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。技术条件：选择的高压电器，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。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如表4-1。4.1断路器和隔离开关的选择断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10kV~220kV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。断路器选择的具体技术条件如下：额定电压校验：（4.1）额定电流校验：IN＞Imax（4.2）开断电流：INbr＞（4.3）动稳定：ies＞ish（4.4）热稳定：It2t>Qk（4.5）同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。4.1.1110kV断路器隔离开关的选择4.1.1.1进线侧断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流166.05A具体选择及校验过程如下：(1)额定电压选择：UN≥UNs=110kV(2)额定电流选择：IN＞Imax=166.05A(3)开断电流选择：INbr＞I″=9.5kA表LW25-126/3150A技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A额定短路开断电流/kA额定短路关合电流/kA额定峰值耐受电流/kA额定短路耐受电流/kA额定短路持续时间/SLW25-11031504010010040432126/3150A/40kA(4)热稳定校验：It2t>Qk短路电流的假想时间，等于后备保护动作时间与断路器全分闸时间之和，即tjs=tb+td.其中tb=0.5std=0.15s，即tjs=0.5+0.15=0.65s.t∵js＜1s，∴应考虑非周期分量作用时间0.05s，即tjs=0.7s在β＂=1时，查《发电厂电气设备》中周期分量等值时间曲线得tdz=0.5(s)Qk=I∴2∞tdz=24.452×0.5=298.90（kA2·S）It2t=31.52×4=3969（kA2·S）Qk≤Ir2t满足热稳定要求。(5)动稳定校验：ies=100kA＞ish=24.45kA满足校验要求表4-3LW25-126具体参数表计算数据LW25-126UNs110kVUN110kVImax166.05AIN3150AI″19.102kAINbr31.5kAish24.45kAINcl100kAQK298.90(kA2·s）It2t31.52×4=3969(kA2·s）ish24.45kAies100kA由表可知，所选断路器满足要求。4.1.1.2进线侧隔离开关的选择及校验过程如下：(1)额定电压选择：(2)额定电流选择：(3)极限通过电流选择：表4-4GW4G-126DW技术参数表型号额定电压/kV额定电流/A峰值耐受电流/kA短时耐受电流/kA-SGW4G-126DW12612508031.5-4(4)热稳定校验：It2t>QkIt2t=31.52×4=3969(kA2·S)所以，It2t>Qk满足热稳校验。(5)动稳定校验：ies=80kA＞ish=24.45kA满足校验要求。33表4-5GW4G-126DW具体参数表计算数据GW4G-126DWUNs110kVUN126kVImax166.05AIN1250AQK298.90(kA2·S)It2t31.52×4=3969(kA2·S)ish41.77Aies80kA由表可知，所选隔离开关各项均满足要求。110kV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变压器110kV进线侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用LW25-126六氟化硫断路器和GW4G-126DW型隔离开关。110kV主变侧断路器及隔离开关的最大工作条件与变压器110kV进线侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用LW25-126六氟化硫断路器和GW4G-126DW型隔离开关。4.1.210kV断路器隔离开关的选择4.1.2.1主变侧断路器的选择与校验流过断路器的最大工作电流：具体选择及校验过程如下：(1)额定电压选择：UN≥UNs=10.5kV(2)额定电流选择：IN＞Imax=1818.65A(3)开断电流选择：INbr＞I″=25.11A表4-6ZN21-12技术参数型号额定电压/kV额定电流/A峰值耐受电流/kA短时耐受电流/kA-SZN21-12/315012315010040-4(4)热稳定校验：It2t>Qk短路电流的假想时间，等于后备保护动作时间与断路器全分闸时间之和，即tjs=tb+td.其中tb=0.5std=0.15s，即tjs=0.5+0.15=0.65st∵js＜1s，∴应考虑非周期分量作用时间0.05s，即tjs=0.7s在β＂=1时，查《发电厂电气设备》中周期分量等值时间曲线得：tdz=0.5(s)Qk=I∴2∞tdz=642×0.5=2048（KA2·S）It2t=31.52×4=3969（kA2·S）Qk≤It2t满足热稳定要求。34(5)动稳定校验：ies=100kA＞ish=64kA满足校验要求。表4-7ZN21-12具体参数计算数据ZN21-12UNs10kVUN12kVImax1818.65AIN3150AI″25.11kAINbr31.5kAish64kAINcl100kAQK2048(kA2·S)It2t31.52×4=3969(kA2·S)ish64kAies100kA由表可知，所选断路器满足要求。4.1.2.2出线断路器的选择与校验流过断路器的最大工作电流：具体选择及校验过程如下：(1)额定电压选择：UN≥UNs=10kV(2)额定电流选择：IN＞Imax=309.30A(3)极限通过电流选择：ies＞ish=64kA表4-8ZN21-12/1250技术参数型号额定电压/kV额定电流/A峰值耐受电流/kA短时耐受电流/kA-SZN21-12/125010125010031.5-4其动稳定、热稳定计算与主变侧相同。表4-9ZN21-12/1250具体参数计算数据ZN21-12/1250UNs10kVUN12kVImax309.30AIN1250A35I″25.11kAINbr31.5kAish64kAINcl100kAQK3380.064(kA2·S)It2t31.52×4=3969(kA2·S)ish64kAies100kA由表可知，所选断路器各项均满足要求。4.1.2.3出线侧隔离开关的选择及校验过程如下：10kV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变压器10kV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用ZN21-12/3150A真空断路器和ZN63A隔离手车。4.2电流互感器的选择电流互感器的选择和配置应按下列条件：型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6～20kV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35kV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。一次回路电压：（4.6）一次回路电流：（4.7）准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。二次负荷：（4.8）式中，（4.9）（4.10）动稳定：（4.11）式中，是电流互感器动稳定倍数。热稳定：（4.12）36为电流互感器的1s热稳定倍数。4.2.1110kV侧电流互感器的选择4.2.1.1110kV主变侧CT的选择一次回路电压：V一次回路电流：表4-10LB7-126W2参数设备项目LB7-126W2产品数据计算数据un≥ug110kV115kV200A166.05A＞169kA·S90.25kA·S＞27000kA24.45kA动稳定校验：满足动稳定要求。热稳定校验：满足热稳定要求。综上所述，所选LRB-110满足要求。4.2.1.2110kV母联CT：由于110kV母联与变高110kV侧的运行条件相应，故同样选用LB7-126W2型CT。4.2.210kV侧电流互感器的选择4.2.2.110kV主变侧CT的选择一次回路电压：一次回路电流：37由此得，初选LZZBJ10-10户内电流互感器，其参数如下：表4-11LZZBJ10-10参数设备项目LZZBJ10-10产品数据计算数据Un≥ue12kV10kV2500A1818.65A＞1562.5kAS625kAS＞321500kA64kA动稳定校验：满足动稳定性要求。热稳定校验：满足热稳定性要求。综上所述，所选的电流互感器LZZBJ10-10满足动热稳定性要求。4.2.2.210kV母联CT的选择由于10kV母联只在一台主变停运时才有大电流通过，与10kV母线侧电流互感器相同，所以同样选择户LZZBJ10-10户外独立式电流互感器。4.2.2.310kV出线侧CT的选择一次回路电压：一次回路电流：根据以上两项，初选LZZBJ-10（600/5）电流互感器，其参数如下：表4-12LZZBJ-10（600/5）参数设备项目LZZBJ-10（600/5）产品数据计算数据38un≥ug10kV10kV600A259.8A＞324.0kAS196kAS＞90kA64kA动稳定校验：满足动稳定要求。热稳定校验：满足热稳定要求。综上所述，所选LZZBJ-10（600/5）满足要求。4.3电压互感器的选择电压互感器的选择和配置应按下列条件：型式：6kV～20kV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35kV～110kV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器；220KV级以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。一次电压、，为电压互感器额定一次线电压。二次电压：按表所示选用所需二次额定电压。表4-13二次额定电压绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中心用于中性点不接地或经消弧线圈接地二次额定电压100100/3100100/3准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：(1)用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有计算的电39度表，其准确等级要求为0.5级。(2)供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为１级。(3)用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3级即可。(4)在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。(5)负荷S2：S2＜Sn4.3.1110kV母线设备电压互感器的选择1.型式：采用电容式电压互感器；电压：额定一次电压：准确等级：用户测量、计量用，其准确等级为0.5级。选定PT的型号为：JDCF-126W2油浸式电压互感器额定变比为：kV2.型式：采用油浸式电压互感器，作接地保护用。电压：额定一次电压：准确等级：用户保护，测量、计量用，其准确等级为3P/3P/0.2级。选定PT的型号为：JDCF-126W2油浸式电压互感器额定变比为：kV4.3.210kV母线设备电压互感器的选择型式：采用树脂浇注绝缘结构PT，用于同步、测量仪表和保护装置。电压：额定一次电压：准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为3P级。查《发电厂电气部分》选定PT型号：JDZXP11-10Q额定变比为：kV4.4高压熔断器的选择根据电网电压的要求，本站110kV、10kV电压互感器都用高压熔断器进行保护，保护电压互感器的熔断器只需按额定电压和开断容量来选择，查阅有关设计资料得：10kV电压互感器选用XRNP-10型高压熔断器，其技术参数：Ue=10kV，Ie=0.5A，Sde=1000MVA。40表4-14XRNI-12/0.5高压熔断器选择结果安装地型号电压电流断流容量最大分断流数量备注10kV电压互感器XRNI-12/0.510kV0.5A1000MVA50kA2组保护室内电压互感器4.510.5kV侧输电线路的选择（1）按经济电流密度选择截面：查曲线，铜芯电缆Tmax=4250h,J=0.78A/mm2,则SJ=Imax/J=309.30/0.78=396.54mm2查《输配电设备手册下册》，得ZRA-YJV32交联聚乙烯绝缘钢丝铠装电缆，截面是800mm2,长期允许载流量为450A，即Ial=450A，正常允许最高温度为80℃，x=0.028,r=0.126。当实际土壤温度为+20℃时，查表得电缆载流量的校正系数Kt=1.07，当电缆间距取200mm时，查得12根并排校正系数K4=0.70，K3=1.00，则12根直埋电缆允许载流量为KtK3K4Ial=1.07×0.70×1.00×450=337.05A）≥309.30（A）,满足要求。表4-15电缆的长期允许载流量型号缆芯截面(mm)2空气中敷设(A)直接敷设（A）ZRA-YJV32800460420（2)导线截面的校验按短路热稳定校验：S≥（mm2）正常运行时导线温度=25+（80-25）×=51℃由式，得C=75,则满足短路时发热的最小导体截面为Smin≈=603.4mm2≤800mm2,满足要求。41电压降校验：,满足要求。电缆的电动力由厂家保证，不需交验。故选择的电缆满足要求。4.6穿墙套管的选择4.6.1选择10.5kV母线的穿墙套管按额定电压，电流和类型，选择型号为CWWL-12/1000A户外-户内防污铝导体穿墙套管（1）电压：UN=12kV（2）电流：=1000A（3）动稳定校验：Fde=9.8×800=7840Nlca=600mmlc=(1.2+0.6)/2=0.9mF=fph×lc=562.5×0.9=506.25N<0.6Fde=4704N检验满足要求，故选CWWL-10/1000A型穿墙套管4.7高压开关柜的选择根据所选择的形式，所选开关柜的型号如下为：10kV溃线开关柜:KYN28-1210kV电容器开关柜：KYN28-1210kVⅠ段母线电压互感器柜：KYN28-1210kVⅡ段母线电压互感器柜：KYN28-1210kV接地变柜：KYN28-1210kV出线开关柜：KYN28-1210kV分段开关柜：KYN28-12第5章防雷、接地保护计算5.1防雷接地设计防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击,而引雷于本身,并顺利地泄入大地的装置。电力系统中最基本的防雷保护装置有:避雷针﹑避雷线﹑避雷器和防雷接地等装置。425.1.1防雷设计设计原则：已在输电线路上形成的雷闪过电压，会沿输电线路运动至变电所的母线上,并对于母线有连接的电气设备构成威胁。在母线上装设避雷器是限制雷电入侵波过电压的主要措施。5.1.1.1避雷器的类型阀式避雷器应按下列条件选择型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点。电力系统所使用的避雷器主要有：管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器三种。根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器，变压器中性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间；110、35kV线路侧一般不装设避雷器。本工程采用110kV配电装置构架上设避雷针，110kV配电装置设独立避雷针进行直接保护为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器，且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程110kV、10kV系统中，采用氧化锌避雷器。5.4.1.2避雷器的选择和校验(1)选择的具体技术条件如下：1）额定电压UN：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。2）灭弧电压Umh：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压（灭弧电压）。3）工频放电电压Ugf：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般大于最大运行相电压的3.5倍。在中性点直接接地的电网中，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。4）冲击放电电压和残压：一般国产阀式避雷器的保护特性与各种电器的具有均可配合，故此项校验从略。(2)110kV侧避雷器的选择和校验1）型式选择根据设计规定选用HY5WZ1-126/134氧化锌避雷器。2）额定电压的选择：UN=126kVUNs=110Kv因此选HY5WZ1-126/134避雷器，其参数如下表5-1：表5-1避雷器参数型号额定电压灭弧电压有效值工频放电电压有效值冲击放电电峰值冲击43（kV）（kV）（kV）（1.5/20）不大于（kV）残压不大于（kV）不小于不大于HY5WZ1-126/2951261342683402953203）灭弧电压校验：最高工作允许电压：直接接地：，满足要求。4）工频放电电压校验：下限值：上限值：上、下限值均满足要求。5）残压校验：（kV）＜295（kV），满足要求。6）冲击放电电压校验：kV＜320kV，满足要求。所以，所选HY5WZ1-126/295型避雷器满足要求(3)10.5kV侧避雷器的选择和校验1）型式选择根据设计规定选用HY5WZ-17/45氧化锌避雷器。2）额定电压的选择：UN=17kVUNs=10.5kV因此选HY5WZ-17/45避雷器，其参数如下表5-2：表5-2避雷器参数型号额定电压（kV）灭弧电压有效值（kV）工频放电电压有效值（kV）冲击放电电峰值（1.5/20）不大于（kV）冲击残压不大于（kV）不小于不大于HY5WZ-17/451718.635524551.8443）灭弧电压校验：最高工作允许电压：直接接地：，满足要求。4）工频放电电压校验：下限值：上限值：,上、下限值均满足要求。5）残压校验：kV＜45kV，满足要求。6）冲击放电电压校验：kV＜51.8kV，满足要求。所以，所选HY5WZ1-10/27型避雷器满足要求。5.4.1.3避雷针的配置(1)避雷针的配置原则：1)独立式避雷针宜装设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻。当有困难时，可将该接地装置与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点沿接地线的长度不得小于15m。2)独立式避雷针与变配电装置在空气中的间距且；独立式避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地中距离，且，式中为冲击接地电阻。(2)避雷针位置的确定：首先应根据变电所设备平面布置图的情况而确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程规范的要求。1)电压110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000米的地区，宜装设独立的避雷针。2)独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10Ω。3)35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。4)在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在址中距离很难达到不小45于15m的要求。总结在本次毕业设计中，我的设计题目是110kV降压变电站电气部分设计。在老师的辛勤指导下，我系统的学习了有关变电站一次，二次设计的知识，并掌握了110kV降压变电站电气部分设计的一般步骤和方法。通过对此变电站所承担的负荷分析，结合变电站设计规程和实际情况，确定了本次设计的主接线方案。本设计对110k母线采用了单母线分段的接线方式，一段母线发生故障，自动装置可以保证正常母线不间断供电。当一段母线发生故障时，由自动装置将分段断路器跳开，不会发生误操作。10kV母线采用双母线分段的接线方式，可以最大程度地保证重要用户的用电可靠行。从可靠性、灵活性、经济性以及可扩建性等几方面考虑，我认为这样的接线方式较适合本设计要求。在主接线方案确定以后，进行了短路电流计算、设备选择、无功补偿、防雷接地设计。根据力求可靠、经济，以及符合电力设备发展现状的要求，结合该变电站的现状，先后对断路器，电流互感器，电压互感器等进行了选择和校验，使之符合国家规程的规定，运行可靠，经济合理。同时，结合上面的计算和分析，根据该站所处自然环境等特点以及运行、检修的要求选择全屋内布置双层结构。对于总平面设计，要因地制宜，充分利用荒地、劣地，不占或少占良田的思想，设计总平面布置图，要使变电所的总体设计轮廓明朗。至此，110kV降压变电站电气部分设计完成。8致谢在许培德老师的指导下,经过近期的努力下110KV变电站一次设计终于完成了，在此我对许培德老师给予帮助表示衷心的感谢,并且感谢曾给予我帮助的同学等。在毕业设计过程中，李老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议,对我的辅导耐心认真，并给我们提供了大量有关资料和文献，使我的这次设计能顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学习的知识得到了更深的了解,并使知识得到了进一步的巩固.1.1.3参考资料1.《电力工程电气设计手册》电气一次部分2.《发电厂及变电站电气设备》吴靓、谢珍贵主编3.《小型水电站电气部分设计指南》简浩华、许建安合编4.《国电公司110KV变电站典型设计》国网公司编5.《35～110KV变电所设计规范》中华人民共和国能源部主编6.《福建省35千伏～220千伏变电所设计原则》福建省电力公司编7.发电厂电气设计与CAD应用，四川大学电力工程系，刘继春',)