某市110KV中心变电所电气一次部分初步设计

《发电厂电气部分》 课程设计指导书

班级：0914091-2 人数： 135人 指导教师： 时 间：

目 录

摘 要 .............................................................................................................. 错误!未定义书签。 ABSTRACT .................................................................................................... 错误!未定义书签。 目 录 ............................................................................................................................................... I 第一章 绪 论 ............................................................................................................................... 1 1.1选题背景 .............................................................................................................................. 1 1.2选题意义 .............................................................................................................................. 1 1.3变电所发展概况 .................................................................................................................. 1 1.4设计原始资料 ...................................................................................................................... 1 1.4.1变电所的出线 ............................................................................................................... 1 1.4.2负荷情况 ....................................................................................................................... 2 1.5设计内容 .............................................................................................................................. 2 第二章 电气主接线的选择 ........................................................................................................... 3 2.1选择原则 .............................................................................................................................. 3

2.1.1 主接线设计的基本要求及原则 .................................................................................. 3 2.1.2 变电所主接线设计原则 .............................................................................................. 3 2.1.3主接线的基本形式和特点 ........................................................................................... 4 2.1.4变电所各接线方案的确定 ........................................................................................... 4 2.2主接线的形式 ...................................................................................................................... 4 2.2.1 110KV侧主接线方案 ................................................................................................... 4 图2-1单母线分段接线 ................................................................................................................. 4

2.2.2 35KV侧主接线方案 ..................................................................................................... 5 2.2.3 10KV侧主接线方案 ..................................................................................................... 7 2.2.4 最优方案的确定 .......................................................................................................... 7 第三章 主变压器的选择 ............................................................................................................... 8 3.1 变电所主变压器台数的确定 .............................................................................................. 8 3.1.1 主变台数确定的要求 .................................................................................................. 8 3.1.2 变电所主变压器容量的确定 ...................................................................................... 8 3.1.3 变电所主变压器型式的选择 ...................................................................................... 8 3.2 站用变台数、容量和型式的确定 ...................................................................................... 8 3.2.1站用变台数的确定 ....................................................................................................... 8 3.2.2 站用变容量的确定 ...................................................................................................... 9 3.2.3 站用变型式的选择 ...................................................................................................... 9 第四章 短路电流计算 ................................................................................................................. 10 4.1 短路电流计算的目的及假设 ............................................................................................ 10 4.1.1短路电流计算的目的 ................................................................................................. 10 4.1.2短路电流计算的一般规定 ......................................................................................... 10 4.1.3短路电流计算的基本假设 ......................................................................................... 10

4.2 短路电流计算的步骤 ........................................................................................................ 10 4.3 短路电流的计算 ................................................................................................................ 12 4.3.1短路点的计算 ............................................................................................................. 12 4.3.2 短路点的确定及其计算 ............................................................................................ 13 4.3.3 绘制短路电流计算结果 ............................................................................................ 16 第五章 电气设备的选择 ............................................................................................................. 17 5.1电气设备选择的一般原则 ................................................................................................ 17 5.1.1电气设备选择的一般技术条件 ................................................................................. 17 5.1.2按正常工作条件选择电气设备 ................................................................................. 17 5.1.3 按短路情况校验 ........................................................................................................ 18 3.短路计算时间 ........................................................................................................................... 18 4.其它方面校验 ........................................................................................................................... 19 5.2 高压电气设备 .................................................................................................................... 19 5.2.1 断路器选择与检验 .................................................................................................... 20 5.2.2 隔离开关的选择与校验 ............................................................................................ 22 5.2.3 电流互感器选择与检验 ............................................................................................ 23 5.2.4 电压互感器的选择及校验 ........................................................................................ 25 5.2.5 母线与电缆的选择与校验 ........................................................................................ 26 第六章 接地刀闸与避雷器的选择 ............................................................................................. 28 6.1 接地刀闸选择 .................................................................................................................... 28 6.2 避雷器 ................................................................................................................................ 28 6.2.1 避雷器的参数 ............................................................................................................ 28 6.2.2 避雷器的配置原则 .................................................................................................... 28 6.2.3 避雷器的选择及结果 ................................................................................................ 29 结 论 ........................................................................................................................................... 30 致 谢 ........................................................................................................................................... 31 参考文献 ....................................................................................................................................... 32 附录一： .......................................................................................................... 错误!未定义书签。

第一章 绪 论

1.1选题背景

电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理的使用及分配电力，必须从工程的设计来提高电力系统的可靠性、灵活性和经济运行效率，从而达到降低成本，提高经济效益的目的。变电所是电力系统配电传输不可缺少的重要组成部分，它直接影响整个电力网络的安全和电力运行的经济成本，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。电气主接线是发电厂变电所电气部分的主体，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置方式的确定，对电力系统的可靠、灵活、经济运行起着决定的作用。

目前，110KV、35KV常规变电所在城农网中仍占有较大的比重，其一次、二次设备都比较落后，继电保护装置多为电磁式继电器组合而成，一般只具有当地控制功能，多为有人值班运行方式。随着电网运行自动化系统的提高,变电所综合自动化系统发挥着越来越强大的作用,少人或无人值守变电所将成为今后变电运行的主流方式，对原有电站及新建电站实现无人值守势在必行。对设计人员来讲，我们只有不断提高自身素质，才能跟得上电力系统的飞速发展，为电力事业的兴盛尽一点微薄之力。

1.2选题意义

变电所是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。变电所起变换电压作用的设备是变压器，除此之外，变电所的设备还有开闭电路的开关设备，汇集电流的母线，计量和控制用互感器、仪表、继电保护装置和防雷保护装置、调度通信装置等，有的变电所还有无功补偿设备。

本设计针对变电所进行设计，设计内容包括：变压器台数和容量的选择、主接线的选择、短路电流的计算、主要电器设备的选择和校验、继电保护及变电所防雷等。通过对110KV降压变电所电气部分的设计，使我明白其目的在于使我们通过这次毕业设计，能够得到各方面的充分训练，结合毕业设计任务加深了对所学知识内在联系的理解，并能灵活的运用。

1.3变电所发展概况

随着计算机技术的飞速发展，微型计算机技术在电力系统中得到了越来越广泛的应用，它集变电所中的控制、保护、测量、信号、故障录波等功能于一身，替代了原常规的突出式和插件式电磁保护、晶体管保护、集成电路保护。常规控制、保护装置已逐步从电力系统中退出，取而代之的则是这种新型的微机监控方式，它运用了自动控制技术、微机及网络通信技术，经过功能的重新组合和优化设计，组成计算机的软硬件设备代替人工,利用变电所中的远动终端设备来完成对站中设备的遥信、遥测、遥调、遥控即四遥功能。这就为实现变电所无人值守提供了前提条件。变电所、所综合自动化和无人值守是当今电网调度自动化领域中热门的话题，在当今城、农网建设改造中正被广泛采用。

1.4设计原始资料

1.4.1变电所的出线

变电所的电压等级为110kV/35kV/10kV，设两台主变，变电所最终规模的进出线回路数为：

110kV：省电网

35kV：3回（电源进线） 10kV：6回（终端用户） 1.4.2负荷情况

35kV、10kV负荷情况见下表。

电压等级 表1.1 负荷情况表 负荷级别 最大负荷（MW） 合计负荷（MW） I III 10kV II III II 站用电 I 8 2 3.5 1.5 4 0.4 0.4 MW 19 MW 线路长度 110kV： 架空线，65公里 35kV： 架空线，45 公里

1.5设计内容

本次设计的题目是《某市110KV中心变电所电气一次部分初步设计》。根据设计的要求，在设计的过程中，根据变电站的地理环境，容量和各回路数确定变电站电气主接线和站用电接线并选择各变压器的型号、进行参数计算、画等值网络图、并计算各电压等级侧的短路电流、列出短路电流结果表、计算回路持续工作电流、选择各种高压电气设备、并根据相关技术条件和短路电流计算结果表校验各高压设备。

第二章 电气主接线的选择

2.1选择原则

电气主接线是变电所设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线案的确定与电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。并对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。 2.1.1 主接线设计的基本要求及原则

变电所主接线设计的基本要求有以下几点： 1.可靠性

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线的设计必须满足这个要求。因为电能的发送及使用必须在同一时间进行，所以电力系统中任何一个环节故障，都将影响到整体。供电可靠性的客观衡量标准是运行实践，评估某个主接线图的可靠性时，应充分考虑长期运行经验。我国现行设计规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结，设计时应该予以遵循。

2.灵活性

电气主接线不但在正常运行情况下能根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快的退出设备、切除故障，使停电时间最短、影响范围最小，并在检修设备时能保证检修人员的安全。

3.操作应尽可能简单、方便

电气主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便，或造成不必要的停电。

4.经济性

主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上—，还应使投资和年运行费用最小，占地面积最少，使变电所尽快的发挥经济效益。

5.应具有扩建的可能性

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快，因此，在选择主接线时，应考虑到有扩建的可能性。

2.1.2 变电所主接线设计原则

1.变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。

2.在6-10kV配电装置中，出线回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，出线回路数在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大，出线需要带电抗器时，可采用双母线接线。

3.在35-66kV配电装置中，当出线回路数不超过3回时，一般采用单母线接线，当出线回路数为4～8回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。

4.在110-220kV配电装置中，出线回路数不超过2回时，采用单母线接线；出线回路数为3～4回时，采用单母线分段接线；出线回路数在5回及以上，或当“0—220KV配电装置在系统中居重要地位；出线回路数在4回及以上时，一般采用双母线接线。

5.当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器，以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。

总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。

2.1.3主接线的基本形式和特点

主接线的基本形式可分两大类：有汇流母线的接线形式和无汇流母线的接线形式。在电厂或变电所的进出线较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰、运行方便、有利于安装和扩建。缺点是有母线后配电装置占地面积较大，使断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器少，占地面积少，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的电厂和变电所。

有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式；又母线又分为双母线无分段、双母线有分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线等方式。

无汇流母线的主接线形式主要有单元接线、扩大单元接线、桥式接线和多角形接线等。 2.1.4变电所各接线方案的确定

在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性、及经济性等基本要求，综合考虑在满足技术、经济的前提下，力争使其为技术先进、供电可靠安全、经济合理的主接线方案。

供电可靠性是变电所的首要问题，主接线的设计，首先应保证变电所能满足负荷的需要，同时要保证供电的可靠性。变电所主接线可靠性拟从以下几个方面考虑：

1.断路器检修时，不影响连续供电；

2.线路、断路器或母线故障及在母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电时间长短，能否满足重要的I、II类负荷对供电的要求；

3.变电所有无全所停电的可能性。

主接线还应具有足够的灵活性，能适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便，高度灵活，检修安全，扩建发展方便。

主接线的可靠性与经济性应综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前提下，尽可能投资省、占地面积小、电能损耗少、年费用（投资与运行）为最小。

2.2主接线的形式

2.2.1 110KV侧主接线方案 A方案：

单母线分段接线（见图2-1）

QSQFQSQSQFQSQFQSQFQSQSQF图2-1单母线分段接线

B方案：

双母线接线（见图2-2）

QSQFQSQSQFQSQSQFQSQFQSQF

图2-2 双母线接线

分析：

A方案的主要优缺点：

1.母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；

2.双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；

3.段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；

4.任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作； 5.出线为双回线路时，会使架空线出现交叉跨越；

6.110kV为高电压等级，一旦停电，影响下—级电压等级供电，其重要性较高，因此本变电所设计不宜采用单母线分段接线。 B方案的主要优、缺点：

1.检修母线时，电源和出线可以继续工作，不会中断对用户的供电； 2.检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路； 3.工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电； 4.可利用母联开关代替出线开关； 5.便于扩建；

6.双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较大，运行中需要隔离开关切断电路，容易引起误操作；

7.经济性差。 结论：

A方案一般适用于110KV出线为3、4回的装置中；B方案一般适用于110KV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置、出线4回及以上的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电所110KV进出线共6回，且在系统中地位比较重要，所以选择B方案双母线接线为110KV侧主接线方案。 2.2.2 35KV侧主接线方案 A方案：0 单母线接线

QSQFQSQSQF...QSQFQSQSQF图2-3单母线接线

B方案：

单母线分段接线

QSQFQSQSQFQSQFQSQFQSQSQF...

图2-4单母线分段接线

分析：

A方案的主要优缺点：

1.接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差；

2.当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；

3.出线开关检修时，该回路停止工作。 B方案的主要优缺点：

1.当母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；

2.对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；

3.当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；

4.任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作； 5.当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。

结论：

B方案一般速用于35KV出线为4-8回的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电所35KV出线为2回，所以选择B方案单母线分段接线为35KV侧主接线方案。 2.2.3 10KV侧主接线方案 A方案：

单母线接线（见图2-3）。 B方案：

单母线分段接线（见图2-4）。 分析：

A方案的主要优缺点：

1.接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差；

2.当母线或母线隔离开关发生故障或检修时；各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；．

3.出线开关检修时，该回路停止工作。 B方案的主要优缺点：

1.母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；

2.对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；

3.当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电； 4.任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作； 5.当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。 结论：

B方案一般适用于10KV出线为6回及以上的装置中。综合比较A、B两方案，并考虑本变电所10KV出线为6回，所以选择B方案单母线分段接线为10KV侧主接线方案。 2.2.4 最优方案的确定

通过对原始资料的分析及根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电所电气主接线方案。即确定了本次设计主接线的最优方案（主接线图见附图）：

第三章 主变压器的选择

3.1 变电所主变压器台数的确定

3.1.1 主变台数确定的要求

1.对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。

2.对地区性孤立的一次变电所或大型专用变电所，在设计时应考虑装设台主变压器的可能性。

考虑到该变电所为一重要中心、枢纽变电所，在系统中起着汇聚、分配和平衡电能的作用，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路带主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。

3.1.2 变电所主变压器容量的确定 主变压器容量确定的要求：

1.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，并适当考到远期10～20年的负荷发展。

2.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，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设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：对一般性变电所停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。由于变电所建成后第五年总负荷增加到30.6MW，建成十年后总负荷增加到49.3MW,故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。 3.1.3 变电所主变压器型式的选择

具有三种电压等级的变电所中，如通过主变压器各侧绕组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设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定 对电力系统一般要求10KV及以下变电所采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用型连接。

表3.1 主变参数表 电压组合及分接范围 阻抗电压 空载连接组 电流 型号 中压 高压 低压 高-中 高-低 中-低 YN， yn0,d1×1．3 SFSZ7-401101 37±5% 10.5 10.5 18 6.5 000/110 1.25% 1063.2 站用变台数、容量和型式的确定

3.2.1站用变台数的确定

对大中型变电所，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电所具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。

3.2.2 站用变容量的确定

站用变压器 容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。

3.2.3 站用变型式的选择

考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。

表3.2站用变参数表 电压组合 连接空载 负载空载阻抗电压型号 组标损耗 损耗电流高压分(%) 高压 低压 号 (KW) (KW) (%) 接范围 S9-100/10 10.5 ±5% 0.4 Y,yn0 0.29 1.50 1.6 4 因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。

根据设计要求，自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。

《电力工程电力设计手册》规定“对于35-110KV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。

第四章 短路电流计算

4.1 短路电流计算的目的及假设

4.1.1短路电流计算的目的

1.在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。

2.在选择电气设备时，为了保证设备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，这就需要进行全面的短路电流计算。

3.在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。

4.在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 5.按接地装置的设计，也需用短路电流。 4.1.2短路电流计算的一般规定

1.验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5～10年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应仅按在切换过程中可能并列运行的接线方式。

2.选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的导步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

3.选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。

4.导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。 4.1.3短路电流计算的基本假设

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.电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；

4.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；

5.元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响； 6.系统短路时是金属性短路。

4.2 短路电流计算的步骤

目前在电力变电所建设工程设计中，计算短路电流的方法通常是采用实用曲线法，其步骤如下：

1.选择要计算短路电流的短路点位置；

2.按选好的设计接线方式画出等值电路图网络图；

（1）在网络图中，首选去掉系统中所有负荷之路，线路电容，各元件电阻；

(2）选取基准容量 和基准电压Ub（一般取各级的平均电压）基准有四个，即基准容量（SB）、基准电流（IB）、基准电压（UB）和基准阻抗（ZB）。在此计算中，选取基准容量SB=1000MVA，基准电压UB为各电压级的平均额定电压（115kV、37kV、10.5kV）。选定基准量后，基准电流和基准阻抗便已确定：

2UBZBSB ； 基准电流： 基准阻抗：

(3)将各元件电抗换算为同一基准值的标么电抗（1）系统S或发电厂G的等效电抗标幺值：

SBIB3UB 或 （5.1） SS式中 S、G—— 系统或发电厂的容量，MVA；

XX S、G—— 系统或发电厂以其本身容量为基准的等效电抗标幺值。 （4）线路电抗标幺值：

SXL*X0LB2UB （5.2）

X式中 0—— 线路单位长度的电抗值，其中，单根导线为0.4Ω/km，二导线为0.31Ω/km；

L—— 线路的长度，km。 （5）变压器电抗标幺值：

U%本设计中主变为三绕组，已给出了各绕组两两之间的短路电压百分数，即K(1—2)、UK(1—3）%UK(2—3）%、。则可求出高、中、低压绕组的短路电压百分数，分别为

1UK1%(UK(1—2）%UK(1—3）%UK(2—3）%)2 （5.3a） 1UK2%(UK(1—2）%UK(2—3）%UK(1—3）%)2 （5.3b） 1UK3%(UK(1—3）%UK(2—3）%UK(1—2）%)2 （5.3c）

XSXSSBSSXGXGSBSG

再按与双绕组变压器相似的计算公式求变压器高、中、低压绕组的电抗标幺值，分别为

U%SXT1K1B100ST （5.4a）

UK2%SB 100ST （5.4b）

U%SXT3K3B100ST （5.4c）

（6）由上面的推断绘出等值网络图；

3.对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，即转移电抗；

4.求其计算电抗；

5.由运算曲线查出短路电流的标么值； 6.计算有名值和短路容量； 7.计算短路电流的冲击值；

( 1）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。

XT2标幺值：

Id有名值：

di (2）计算短路容量，短路电流冲击值

短路容量：

短路电流冲击值：

IdiIj

IIj*IdSVjI''

Icj2.55I''8.绘制短路电流计算结果表

4.3 短路电流的计算

4.3.1短路点的计算

基准值选取SB=100MVA,UB为各侧的平均额定电压 1.主变压器参数的计算 ：

U12％=10.5 U13％=18 U23％=6.5

1U1％=×(10.5+18-6.5)=11

21U2％=×(10.5+6.5-18)=-0.5

21U3％=×(6.5+18-10.5)=7

22.电抗标么值：

X1=U1%SB111000.22

100100SN10050X2=U2%SB0.51000.01

SN10050X3=U3%SB71000.14

100SN100503.站用变压器的计算：

Ud%=4

X4=Ud4.系统等值电抗计算 110KV母线侧：

XS1=r1l1

水电厂侧:

XS2=

火电厂侧：

SB100=65×0.4×=0.197 22UB1154100SB40 1000.11000.1%11S100r2l2B2=20×0.4×=0.295 22UB236.8Xs3= r3l3

SB100=65×0.4×=0.197 22UB115100X水=0.2×=0.67

24/0.8100X火=0.18×=1.44

10/0.84.3.2 短路点的确定及其计算

在此变电所设计中，电压等级由四个，等值网络图如图4-1所示：

图4-1等值网络图

1.短路点k1的计算见图4-2

图4-2 K1等值网络图

短路回路总电抗为：

X=

0.1970.7050.15

0.1970.705电源总额定容量：

X=

2452+=42.5MVA 0.80.842.50.06 100计算电抗 ：

Xjs=0.15×

X*=

”

116.7 XjsI” =16.7×0.213=3.6KA Ish=2.55×3.6=9.18KA

Ich=1.52×I”=1.52×3.6=5.5KA S”=33.6110685.9MVA

2.短路点k2的计算见图4-3

图4-3 K2点等值网络图

短路回路总电抗为：

X=

0.3020.60.2

0.9022452+=42.5MVA 0.80.842.50.085 100111.8KA

js电源总额定容量：

XN=

计算电抗 ：

Xjs=0.2×X”*=

INZX42.5337I” =0.66×11.8=7.8KA Ish=2.55×7.8=19.

Ich=1.52×I”=1.52×7.8=11.86KA S”=37.835472.85MVA

3.短路点k3的计算见图4-4

0.66KA

图4-4 k3点等值网络图

短路回路总电抗为：

X=1.042

电源总额定容量：

2452XN=+=42.5MVA

0.80.8计算电抗 ：

Xjs=0.44

X”*=12.3

Xjs

310.5I” =2.3×2.3=5.3KA Ish=2.55×5.3=13.5KA

Ich=1.52×I”=1.52×5.3=8.1KA S”=35.31091.8MVA

短路点k4的计算见图4-5

INZ42.52.3KA

图4-5 K4点等值网络图

短路回路总电抗为：

X=42+1.042=41 电源总额定容量：

XN=

2452+=42.5MVA 0.80.842.517.4 100计算电抗 :

Xjs=41×X”*=

INZ”

10.06 Xjs42.530.4I =61.34×0.06=3.7KA Ish=2.55×3.7=9.4KA

Ich=1.52×I”=1.52×3.7=5.6KA S”=33.70.42.6MVA

61.34KA

4.3.3 绘制短路电流计算结果 数值 各量 X”*(KA) 110KV 35KV 10KV 0.4KV

16.7 11.8 2.3 0.06 表4-1 短路电流计算结果 I”(KA) Ish(KA) Ich(KA) 3.6 7.8 5.3 3.7 9.18 19. 13.5 9.4 5.5 11.86 8.1 5.6 S”(MVA) 685.9 472.85 91.8 2.6 第五章 电气设备的选择

导体和电气的选择，必须执行国家的有关技术经济，并应做到到技术先进合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。

5.1电气设备选择的一般原则

1.应满足正常运行、检修、短路和过电压状态下的要求，并考虑远景发展。 2.应力求安全使用、技术先进、质量合格和经济合理。

3.应按当地环境条件长期工作条件下选择，按短路条件下校验，保证任何过电压情况下能正常运行。

4.应与整个工程的建设标准协调一致。 5.选择同类设备的品种不宜过多。

6.选用新产品应积极慎重，新产品应具有可靠的实验数据，并经过正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。

5.1.1电气设备选择的一般技术条件

选择的导体和电气应能在正常工作的条件下和发生过电压、过电流等情况下保持可靠运行。

5.1.2按正常工作条件选择电气设备 1.额定电压

电器允许最高工作电压（Ualm）不得低于所接电网的最高运行电压（USm），即Ualm≥USm。一般情况下，可按电器的额定电压（UN）不低于装设地点电网额定电压（UNS）的条件选择，即UN≥UNS。

2.额定电流

电气设备的额定电流（

IN），即在额定周围温度（

0）下的长期允许电流，考虑实际

I温度后，应不小于回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流（max），即

KINImaxKIalImax≥或≥ (5.1)

式中 K—— 综合校正系数。

以下列出主要回路的最大持续工作电流的计算公式： 变压器回路：

Imax1.05ITN1.05STN(3UTN) (5.2)

母线回路：中低压母线，取母线上最大一台主变的最大持续工作电流； 高压母线：

Imax(nSTNS穿越S高压负荷)（3UN) (5.3)

出线回路： 单回线 ：

ImaxPmax远（3UNcos)(1%) (5.4) 双回线 ：

Imax0.8Pmax远（3UNcos)(1%) (5.5)

分段回路：

(5.6)

母联回路：取母线上最大一台主变的最大持续工作电流。 3.按当地环境条件校验

海拔条件：海拔在1000m以下时，可不考虑海拔条件；海拔在1000m及以上时，需考虑海拔对电气设备选择的影响。

温度条件：我国电气设备使用的额定环境温度分别为+40℃和+25℃。不同安装地区有不同的实际温度，表5-1列出了电气设备环境温度的确定方法，后面数据是本所实际环境温度。

表5.1 电气设备在不同安装场所的实际环境温度 电气设备 安装场所 实际环境温度0（℃） 本所对应数值（℃）屋外 最热月平均最高温度 30 裸导体 屋内 最热月平均最高温度+5 35 屋外 年最高温度 40 电器 屋内 最热月平均最高温度+5 35 其它条件：电气设备的选择中，有些设备还要考虑到日照、风速、冰雪、污秽等环境条件的影响。

5.1.3 按短路情况校验

1.短路热稳定校验

导体热稳定校验条件：

S≥SminQKKSC (5.7)

S式中 S、min—— 导体的实际截面、允许最小截面，mm2；

Q k—— 短路热效应，（kA）2·s；

K S—— 导体集肤效应系数； C—— 热稳定系数。 电器热稳定校验条件：

It2tQK≥ (5.8)

I式中 t—— t秒时的短路电流，kA；

2.短路动稳定校验

导体动稳定校验条件：

IIiesish≥ 或 es≥sh (5.9)

Ii式中 es（es）—— 动稳定电流峰值（有效值），kA；

Ii sh（sh）—— 短路冲击电流峰值（有效值），kA。 电器动稳定校验条件：

al≥max (5.10)

式中 al、max—— 导体允许应力、最大应力，Pa。 3.短路计算时间

tt 导体热稳定校验的计算时间（K）应为主保护动作时间（pr1）和断路器全开断动作

ttpr1tabt时间（ab）之和，即 K。

Imax(0.5—0.8)ITNtt电器热稳定校验的计算时间（K）为后备保护动作时间（pr2）和断路器全开断动作时间

ttpr2tabt（ab）之和，即 K。

4.其它方面校验

除以上各方面的校验外，电器还应进行绝缘水平方面的校验，导体还应进行共振（硬导体特有）、电晕等方面的校验。

5.2 高压电气设备

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。 1.电压

选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug,即，Umax>Ug 2.电流

选用的电器额定电流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Ie>Ig

校验的一般原则：

（1）电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。

（2）用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 3.短路的热稳定条件

2td\"222QdQ10td/2tdIrtQd

Qdt——在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S）

It——t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S） T——设备允许通过的热稳定电流时间（s） 校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算

t=td+tkd式中td ——继电保护装置动作时间内（S）

tkd——断路的全分闸时间（s）

热稳定校验 I2t*t>= QK

It、t-----电器允许通过的热稳定电流和时间 QK----短路电流热稳定效应

4.动稳定校验

电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：

ichidw IchIdw 上式中 ich12IIIIidwIch ——短路冲击电流幅值及其有效值

dw ——允许通过动稳定电流的幅值和有效值

Ies>= Ish

Ies、 Ish-----短路冲击电流幅值和电器允许通过的动稳定电流幅值

5.绝缘水平

在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。

由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。

高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回

路持续工作电流的要求。

5.2.1 断路器选择与检验

1.断路器形式的选择

除需要满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行，维护，并经技术经济比较后才能确定。根据根据我国当前制造情况，电压6—220kV的电网一般选用少油断路器，QF选择的具体技术条件如下：

（1）电压：Ug(电网工作电压)≤Un

（2）电流：Ig.max (最大工作持续电流) ≤In （3）开断电流：Idt≤Ikd

Idt—QF实际开短时间t秒的短路电流周期分量 Ikd—QF的额定开断电流 （4）动稳定： ich≤imax

ich—QF极限通过电流峰值 imax—三相短路电流冲击值

（5）热稳定： I2∞tdz≤It2t

I∞—稳态三相短路电流

tdz=tz+0.05β

,,,,

β=I/I∞和短路电流计算时间t，可从（发电厂电气部分课程设计参考资料）短路电流同期分量等值时间t从而计算tdz。 2.QF选择

根据以下条件选择QF

电压：Ug(电网工作电压) ≤Un ； 电流：Ig.max (最大工作持续电流) ≤In

各回路的Ig.max见表4.1

表5.2QF型号及参数 额定额定动稳额定电压开断电流定电kV 电流A 流KA KA 110 110 36 10 10 1250 31.5 1250 31.5 1250 25 80 80 80 80 29.4 型号 热稳固有分闸定电时间S 流KA 31.5 31.5 25 31.5 17.3 ≤0.03 ≤0.03 ≤0.06 ≤0.06 ≤0.05 合闸时间S ≤0.12 ≤0.12 ≤0.06 ≤0.06 ≤0.2 T110kVOFPI-110 侧 110kVOFPI-110 侧出线 35kV出HB35 线侧 T10kVLN2-10 侧 10kV出ZN4-10C 线侧 站用 DW5-400 1250 31.5 600 17.3 OFPI-110号QF见熊信银主编的（发电厂电气部分） HB35号QF见熊信银主编的（发电厂电气部分） HB-10号QF见熊信银主编的（发电厂电气部分）

0.4-0.38 400 ZN4-10C号QF见（电力工程电气设备手册—电气一次部分） 3.QF校验

校验110kV侧QF

开断电流：

Idt≤Ikd

Idt=3.6KA Ikd=31.5KA

Idt＜Ikd

动稳定：

ich≤imax

ich =9.18KA imax=80 KA

ich＜imax 热稳定：

22

I∞tdz≤Itt

β,,=I,,/I∞=3.6/3.6=1 t=2+0.03=2.03

查发电厂电气部分课程设计参考资料

tz=1.65S

tdz=tz+0.05β,,=1.65+0.05=1.70S

I2∞tdz=3.62×1.7=22.032[(KA)2.S]

It2t=31.5×31.5×3=2976.7[(KA)2.S]

则I2∞tdz＜It2t经以上校验此QF满足各项要求。

4.校验变压器35kV侧QF 开断电流：

Idt≤Ikd

Idt=7.8KA Ikd=25KA

Idt＜Ikd

动稳定：

ich≤imax

ich =19.KA imax =80KA

ich＜imax

热稳定：

I2∞tdz≤It2t

β,,=I,,/I∞=7.8/7.8=1 t=2+0.06=2.06

查熊信银主编的《发电厂电气部分》

tz=1.65S

,,

tdz=tz+0.05β=1.65+0.05=1.70S

I2∞tdz=7.82×1.70=103.43[(KA)2.S] It2t=25×25×3=1875[(KA)2.S]

则I2∞tdz＜It2t经以上校验此QF满足各项要求。

5.校验10kV侧QF 开断电流：

Idt≤Ikd

Idt=5.3KA Ikd=31.5KA

Idt＜Ikd

动稳定：

ich≤imax

ich =13.5KA imax=80KA

ich＜imax

热稳定：

I2∞tdz≤It2t

β,,=I,,/I∞=5.3/5.3=1 t=2+0.06=2.06

查发《电厂电气部分课程设计》参考资料

tz=1.65S

tdz=tz+0.05β,,=1.65+0.05=1.70S

I2∞tdz=5.32×1.7=47.75[(KA)2.S]

It2t=31.5×31.5×3=2976.7[(KA)2.S]

则I2∞tdz＜It2t经以上校验此QF满足各项要求。

5.2.2 隔离开关的选择与校验

1.110kV侧QS校验 动稳定：

ich≤imax

ich =9.18KA imax =80KA ich＜imax 热稳定：

I2∞tdz≤It2t

由校验QF可知

I2∞tdz=3.62×1.70=22.032[(KA)2.S] It2t=14×14×5=980[(KA)2.S] 则I2∞tdz＜It2t

经以上校验此QS满足各项要求。

2.35kV侧QS校验

动稳定：

ich≤imax

ich =19.KA imax =80KA

ich＜imax 热稳定：

I2∞tdz≤It2t

由校验QF可知 ：

222

I∞tdz=7.8×1.70=103.43[(KA).S]

It2t=23.72×3=1875[(KA)2.S]

则I2∞tdz＜It2t

经以上校验此QF满足各项要求。 3.10kV侧的校验 动稳定：

ich≤imax

ich=13.5KA imax =34KA ich＜imax

热稳定：

I2∞tdz≤I2tt

由校验QF可知 ：

I2∞tdz =5.32×1.70=47.75

I2tt=5.62×5 =156.8

则 I∞2tdz﹤I2tt

经以上校验此QF满足各项要求。

5.2.3 电流互感器选择与检验

具体技术条件如下： 1.一次回路电压：

Ug≤Un

式中 Ug——电流互感器安装处一次回路工作电压 Un——电流互感器额定电压

2.一次回路电流：

Ig.max≤In

式中 Ig.max—电流互感器安装处一次回路工作电流 In——电流互感器额定电流

当电流互感器使用地点环境温度不等于±40℃时，应对In进行修正，修正的方法与断路器In的修正方法相同。

3.准确级

准确级是根据所供仪表和继电器的用途考虑，互感器的准确级不得低于所供仪表的准确级。当所供仪表要求不同准确及时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。

（1）与仪表连接分流器、变速器、互感器，中间互感器不低于下要求。与仪表相配合分流表、变压器后准确极为0.5级，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确极为0.5。仪表的准确极为1.5时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级0.5。与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确极为0.5。仪表的准确级为2——5时，与仪表相配合分流器变压器的准确级0.5与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确二级1.0。

（2）用于电能测量的互感器准确级：0.5级有功电度表配用0.2级互感器。1.0级有功电度表应配用0.5级互感器。2.0级无功电度表也应配用0.5级互感器。2.0级有功电度表及3.0级电度表，可配用1.0级互感器。

（3）一般保护用的电流互感器可选用3级，差动距离及高频保护用的电流互感器宜选D级，零序接地保护可采用专用的电流互感器。保护用电流互感器一般按10%倍数曲线进行校验计算。

4.动稳定校验 ：

Ich≤2ImKd

式中 Ich——短路电流冲击值

Im——电流互感器原边额定电流 Kdw——电流互感器动稳定倍数

5.热稳定校验 ：

I∞2tdz≤（Imkt）2

式中 I∞——稳态三相短路电流 tdz——短路电流发热等值时间 Im——电流互感器原边额定电流 Kt——t秒时的热稳定倍数

6.电流互感器的选择

根据如下条件选择电流互感器：

一次回路电压：

Ug（电网工作电压）≤Un

一次回路电流：

Ig.max（最大持续工作电流）≤In

各电流互感器的选择结果见下表：

表5.3 电流互感器的型号和参数 二次负荷 额定电准确 型号 次级组合 流比 A 级次 0.5级 1级 10%倍数 二次负荷Ω 20 1s热稳定倍倍数 数 动稳定倍数 110kLBV进线—110 侧 35kVLCW出线侧 —35 变压器LBJ10kV侧 —10 10kVLA出线侧 —10 2×300/5 15—1000/5 0.5/B B/B 0.5B 0.5B 0.5 1 D 0.5 1 3 2.0 15 70 183 0.5/3 0.5/D 1/D D/D 0.5/3 1/3 2 4 2 28 65 100 1000/5 0.5 40 50 90 300/5 0.4 10 75 135 其中：LB—110型号电流互感器见熊信银主编的（发电厂电气部分） LCW—35型号电流互感器见熊信银主编的（发电厂电气部分课程设计参考资料） LB—35型号电流互感器见熊信银主编的（发电厂电气部分） LBJ—10型号电流互感器见熊信银主编的（发电厂电气部分） LA—10型号电流互感器见熊信银主编的（发电厂电气部分）

7.电流互感器的校验 110kV进线侧电流互感器

动稳定：

Ich≤2 ImKdw

Ich=9.18kA=9180A 2 Im Kdw = 2×2×300×183=155280A Ich﹤2 ImKdw

热稳定：

I∞2tdz≤（Im Kt）2

由校验断路器可知

I∞2tdz =3.62×1.70=22.032[(kA)2·s] （Im Kt）2=(2×0.3×70)2=17[(kA)2·s] I∞2tdz＜（Im kt）2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。 35kV出线侧电流互感器

动稳定：

Ich≤2 ImKdw

Ich =19.kA=190A

2 ImKdw=2×（5～1000）=707.11～141421.16A Ich＜2 ImKdw

热稳定 ：

I∞2tdz≤（Im kt）2

由校验断路器可知

I∞2tdz=7.82×1.70=103.43[(kA)2·s] （Im kt）2=（1×65）2=4225 [(kA)2·s] I∞2tdz＜（Imkt）2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。 变压器10kV侧的电流互感器

动稳定：

Ich≤2 ImKdw

Ich =13.5KA=13500A

2 ImKdw=2×（1000～1500）×90=（127279～190919）A Ich＜2 ImKdw

热稳定：

I∞2tdz＜（Imkt）2

由校验QF可知：

I∞2tdz =5.32×1.70=47.75[(kA)2·s]

（Imkt）2=[(1～1.5)×50]2=(2500～5625) [(kA)2·s]

I∞2tdz＜（Imkt）2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。 10kV出线侧电流互感器

动稳定：

Ich≤2ImKdw Ich=13.5KA=13500A

2ImKdw×(300～400) ×135=(57276 ～73638)(A) Ich﹤2 ImKdw 热稳定：

I∞2tdz＜（Imkt）2

由校验断路器可知：

(I∞Kt)2=5.32 ×1.20=33.71[(KA)2.S]

I∞2tdz＜（Imkt）2

经以上检验此电流互感器满足各项要求。

5.2.4 电压互感器的选择及校验

1.电压互感器选择的具体技术条件如下： （1）一次电压u1:1.1un> u1>0.9un

式中：un—电压互感器额定一次线电压，其允许波动范围为±10﹪un

（2）二次电压u2n:电压互感器二次电压，应根据使用情况，按《发电厂电气部分课程设计》参考资料。

（3）准确等级电压互感器应在那一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需求确定。

（4）二次负荷s2: s2≤sn

式中：s2—二次负荷。

sn ——对应于在测量仪表的最高准确等级下，电压互感器的额定容量。

2.电压互感器的选择：

有电压互感器的技术条件使用情况

（1）110kV侧：Un=110(kV) U2n=100/3 (V) （2）35kV侧：U2n=100(kV) U2n=100(V) （3）10kV侧：U2n=10(kV) U2n=100(V) 三次测电压等级准确等级：1级。

参考由熊信银主编，中国电力出版社出版的《发电厂电气部分》表5.44侧电压互感器选择如下所示：

表5.4 电压互感器型号及参数 在下列准确等级下额定容量（kVA） 型式 额定变比 0.5级 1级 3级 (110000/3)/(100/3) JDC6—110 300 500 (500) 单/100 相JDJ2—35 35000/100 150 250 500 式 JDJ—10 10000/100 80 150 320 其中: Jcc_110型互感器熊信银主编的《发电厂电气部分》 JDJ2_35型互感器熊信银主编的《发电厂电气部分》 JDJ_10型互感器熊信银主编的《发电厂电气部分》

最大容量（VA） 2000 1000 0 5.2.5 母线与电缆的选择与校验

送电线路导线截面积选择的一般方法是：先按电流初选导线标称截面积，然后进行电压损失，机械强度，电晕，发热等技术条件的效验，送电线路导线截面的选择，应根据5～10年电力系统发展的规定进行。

1.35kV母线的选择

按经济电流密度选择母线截面，35KV最大持续工作电流查表得Ig.max=259.82(A) 采用铝母线参考由熊信银主编，中国电力出版社出版的《发电厂电气部分》，图6.4查得

2

Tmax=5600h/a经济电流密度J=0.86.(A/㎜)则母线经济截面为：

S=Ig.max/J=692.28/0.74=935.5(㎜2)

参考由熊信银主编，中国电力出版社出版的《发电厂电气部分》表5.14选择35kV母线围殴：（80×10）型矩形母线。平方允许载流量：

IY=1411A(θ=70℃,θ = 25℃)。

因实际环境温度θ=θ0=25℃。综合修正系数K=1.00.故：

KIY=1411(A)> Ig.max=692.82(A)。

可满足长期发热要求。

2.10kV母线的选择与校验

（1）按经济电流密度选择及母线截面

10kV最大持续工作电流查表得Ig.max=454.68(KA)。采用铝母线由《发电厂电气部分》图6.4查得Tmax=5600h/a。经济电流密度，J=0.74A/㎜2则母线经济截面为：

S= Ig.max/J=1212.44/0.74=1638.4(㎜2)

参考由熊信银主编，中国电力出版社出版的《发电厂电气部分》附表2.1选用每相2条80mm×10mm=(800mm2)，矩形S铝导体平时IN=2.218,采用效应系数KS=1.30。因实际环境温度θ=θ0=25℃. 参考由熊信银主编，中国电力出版社出版的《发电厂电气部分》表

5-17综合修正系数K=1.00,故θ=25℃，允许电流为：KY=1×2128=2128(A)> Ig.max=1212.44（A），可满足长期发热要求。

（2）热稳定校验

由短路电流周期分量θk=θp=165[(KA)2.S]。 母线正常运行最高温度为：

θw=θ+(θal－θ )( ImaxIal)2=25+(70-25)×(1212.44/2128.) 2=39.6℃.

参考《发电厂电气部分》243页表6.3得C=99.则母线最小截面Smin为：

Smin=QkKs/C=147.83<1600(mm2) 满足热稳定。

（3）动稳定校验

由短路电流计算结果表查得短路冲击电流为：

ich=19.(KA)

相间距离d取0.35m

fph=1.73×10-7×(l/a)×ich2×β

=1.73×10-7×(1/0.35)×(19.×103) ×1=246.8(N/m)

Wph=bh3/3=0.01×0.083/3=2.13×10-5(m3)

σph= fph l3/10 Wph=(246.8×1.52)/(10×2.13×10-5)=2.61×106(pa)

由b/h=10/80=0.125,(2b-b)/(b+R)=(2×10-10)/(10+80)=0.111，参考熊信银主编的《发电厂电气部分》图2.15得；K12=0.48，同相条件应为：

Fb=0.25×10-7×ich2/b×K12=0.25 ×10-7 ×(1902/0.01 )×0.48=474.7(N/m)

Ltmax=1.5/1.10=1.29,即会满足动稳定所必须的最少衬垫数为2个，实际衬垫距为：lb=L/2=1.5/2=0.75n1﹤ Ltmax满足动稳定的要求。

3.10kV出线电缆的选择及校验 （1）按额定电压：

Ug.max﹤Un

（2）按最大持续工作电流选择电缆面积S查表得Ig.max=51.96A。

参考由熊信银主编，中国电力出版社出版的《发电厂电气部分》附表2—4，附表2—6选择S=120㎜2电缆。

温度修正系数：

Kt=(θal -θ)/( θal -25)=（90-15）/（90-25）=1.15

其中θ为土壤温度，参考《发电厂电气部分》附表2—9及附表2—10得土壤热阻修正系数KS=1.0，直埋两根并列整设系数K4=0.92。允许载流量Ial=KlK3K4In=1.15×1.0×0.92×245=259.21﹤388.13(A)，满足长期发热要求。

第六章 接地刀闸与避雷器的选择

运行中的电气设备，可能受到来自外部的雷电过电压的作用，必须采取有效过电压防护器具，实现防雷保护和接地保护。

6.1 接地刀闸选择

为了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。每两接地刀闸的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸应装设在母线电压互感器的隔离开关和母联隔离开关上，也可装与其他回路隔离开关的基础之上，必要时可设置母线接地器。

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

6.2 避雷器

6.2.1 避雷器的参数

普通阀型避雷器有FS型和FZ型两种。FS型重要适用于配电系统，FZ型适用于发电厂和变电所。FZ型避雷器均由结构和性能标准化的单件组成，其单件的额定电压分别为3，6，10，15，20kV和35kV。因此，可由不同单件组成各种电压等级的逼雷器，例如FZ－35型避雷器是由两个FZ－15型避雷器串联而成。金属氧化锌避雷器比普通阀型避雷器，具有无续流，通流容量大，结构简单，寿命长等优点，将在很多范围内，代替普通阀型避雷器。金属氧化锌的电站用Y5W系列和旋转电机保护用Y3W系列。 避雷器的重要技术参数如下：

1.额定电压。避雷器的额定电压必须与安装避雷器的电力系统的电压等级相同。 2.灭弧电压。它是保证避雷器能够在工频续流第一次经过零值时，根据灭弧条件所允许加至避雷器的最高工频电压。

3.工频放电电压。对工频放电电压规定其上，下限。 4.冲击放电电压。冲击放电电压是指预放电时间为1.5～20us的冲击放电电压，与5kV（对330kV为10kV）下的残压基本相同。

5.残压。在防雷计算中以5Kv下的残压作为避雷器的最大残压。

6.保护比。保护比等于残压与灭弧电压之比，它是说明避雷器保护性能的参数。 7.直流电压下的电到电压。运行中的避雷器，通常用测量用直流电压下的电导电流的方法来判断间隙分路电阻的性能。 6.2.2 避雷器的配置原则

1.配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线装设避雷器除外；

2.旁路母线上是否装设避雷器，应视在旁路母线运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定；

3.220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器；

4.三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。 5.下列情况的变压器中性点应装设避雷器

（1）直接接地系统，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时；

（2）直接接地系统，变压器中性点为全绝缘时，但变电所为单进线且为单台变压器运行时；

（3）接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上； （4）设电厂变电所35kV及以上电缆进线段，在电缆和架空线的连接处应装设避雷器；

（5）SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器； （6）110-220kV线路侧一般不装避雷器。 6.2.3 避雷器的选择及结果

根据以上原则首先确定需要避雷器的位置，在按照下面的方法选择各个位置避雷器的型号

1.型式选择

10kV及以下的配电系统电缆终端盒采用配电用普通阀FS-型避雷器。 3-220kV发电厂，变电所的配电装置采用电站用普通阀FZ-型避雷器。 2.避雷器的灭弧电压选择

避雷器的灭弧电压（又称避雷器的额定电压）应按设备上可能出现的允许最大工频过电压选择，在220kV及以下电网中，一般直接反映电网接地系统中，故避雷器的灭弧电压应为：

Umi≥CdUm

式中： Umi——避雷器灭弧电压有效值(kV)

Cd——接地系统对非直接接地，20kV以下Cd=1.1，35kV以上Cd=1.0，对直

接接地系统，Cd=0.8

Um——最小运行线电压（kV）

根据以上原则及计算，避雷器的原则结果如下表所示： 表6.1避雷器原则表 型号 额定电压（kV） 灭弧电压（kV） 工频电压（kV） 冲击放电电压幅值（kV） FZ-35 35 41 84-104 134 FZ-10 10 12.7 26-31 45 FZ-110J 110 126 254-312 375

结 论

本次设计把我们所学专业的理论与实际紧密的联系起来，学习并掌握了传统的设计手段，着重培养了自己对电力系统的基本设计能力及三年来所学专业知识的综合应用能力；培养了分析和解决问题的能力，提高了工作能力和工程设计的基本技能，对我的专业知识有了一个新的提高。

设计题目为《某市 110KV 中心变电所电气一次部分初步设计》主要内容是电气主接线设计，变压器的选择，短路点计算，电气设备的选择与效验，防雷保护。变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分，主接线的确定，对电力系统安全、稳定、灵活、经济运行及变电站电气设备的选择将会产生直接的影响，通过短路点的计算来对系统的各种故障进行分析，并以次来效验各种电气设备的选择是否符合要求。

通过设计实现了变电站的可靠性、灵活性和经济性的运行，基本上满足了本次设计任务书的要求，同时也满足变电站的设计要求。

致 谢

这次论文能够成功的撰写，是在某老师的指导与督促下，同时感谢他的谅解与包容。他为人随和热情，治学严谨细心。在论文的写作和排版等方面他也总会以“专业标准”严格要求，从开始写论文，一直到最后论文的反复修改、润色，陈老师始终认真负责地给予了细致地指导，帮助开拓研究思路，精心点拨。正是陈老师的无私帮助与热忱鼓励，毕业论文才能够得以顺利完成。在此，真诚向陈老师表示感谢。

本次设计有陈老师指导，此外本设计在编写过程中曾得到许多同仁的热忱支持，并提供了大量的资料和有益的建议，在此一并感谢。限于编者的水平,加之时间非常的紧促,因此设计书中可能有错漏和不妥之处,请指导老师批评指正，提出宝贵意见。

在此次设计中虽充分采纳了老师和同学们的经验和意见，几经修改，但由于时间仓促，能力有限，难免有错误和不妥之处，敬请各位老师和同学批评指正。

谢谢！

参考文献

[1] 王立舒，农村发电厂变电所电气一次设计手册。哈尔滨:东北农业大学出版社,1998。 [2] 周文俊，电气设备实用手册。北京:中国水利水电出版社,1999。

[3] 丁毓山,雷振山，中小型变电所实用设计手册。北京:中国水利水电出版社,2000。 [4] 王世新，农村发电厂变电站电气部分。北京:中国农业出版社,1996。 [5] 熊信银，范锡普.发电厂电气部分。北京:中国电力出版社,2004（第三版）。 [6] 吴靓等，发电厂及变电站电气设备。北京:中国水利水电出版社,2005。 [7] 于永源，杨绮雯.电力系统分析。北京:中国电力出版社,2007（第三版）。 [8] 赵玉林，高电压技术。北京:机械工业出版社,2001。

[9] 郭琳，发电厂电气部分课程设计。中国电力出版社，2009（第一版） [10]于永源，杨绮雯，电力系统分析。中国电力出版社，2007（第三版）

[11] 水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册（电气一次部分上、下），北京:中国电力出版

社,1998。 [12] 工厂常用电气设备手册，北京:中国电力出版社,1997（第二版）。 [13] 王子午，徐泽植，常用供配电设备选型手册（1～5部分），北京: 煤炭工业出版社,1997。