110KV降压变电所课程设计要点

和整定计算 指导老师： 作者： 学号：

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摘要

电力系统的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大 动力和效益。但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控 制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性 的后果。继电保护（包括安全自动装置）是保障电力设备安全和防止及电 力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。许多实例表 明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此， 加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作。

为满足电网对继电保护提出的可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求， 充分发挥继电保护装置的效能，必须合理的选择保护的定值，以保持各保护之 间的相互配合关系。做好电网继电保护定值的整定计算工作是保证电力系统安 全运行的必要条件。

本文详细地讲述了如何分析选定 110kV 电网的继电保护（相间短路和接地 短路

保护）和自动重合闸方式，以及变压器相间短路主保护和后备保护，并通 过整定计算和校验分析是否满足规程和规范的要求。本次设计不对变电站的一、 二次设备进行选择。

第一章：毕业设计任务

一、 设计题目：110kV降压变电所初步设计 二、 设计的原始资料

1、

本变电所是按系统规划，为满足地方负荷的需要而建设的终端变电所。

2、 该变电所的电压等级为110/35/10kV，进出线回路数为： 110kV: 2 回

3、 待设计变电所距离110kV系统变电所(可视为无限大容量系统)63.27km< 4、 本地区有一总装机容量 12MW的35kV出线的火电厂一座，距待设计变 电

所12km。

6、 气象条件：年最低温度：—5C,年最高温度：+ 40C，年最高日平均 温度：+ 32C，地震裂度6度以下。

7、

负荷资料

(1) 正常运行时由110kV系统变电所M向待设计变电所N供电。 (2) 35kV侧负荷：

(a) 35kV侧近期负荷如下表：

增负荷6MW

(3)6 7 8 9 电机厂 水泥厂 印染厂 农用电 II 出 出 出 1.0 1.0 1.2 0.5 (a) 近期负荷如下表：

(b) 远期预计尚有5MW的新增负荷

注：(1) 35kV及10kV负荷功率因数均取为cos①=0.85

(2)

负荷同时率： 35kV : kt=0.9

10kV:

(4) 网损率取为 A%=5%~8%

kt=0.85

(3) 年最大负荷利用小时均取为TmaX=3500小时/年 (5) 所用电计算负荷 50kW, cos①=0.87

第二章：负荷分析及计算和主变的选择

一、 负荷计算的目的：

计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直 接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电 器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又 将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确 定计算负荷意义重大。

二、 负荷分析：

1、35kV侧负荷

近期负荷：P 近 35 = 5.5+15.5 =21MW 远期负荷：P远35 = 6 MW

n

' Pi = 21+6=27MW

i =1

P35= ' Pi k'(1+k\") = 27X0.9X (1+0.08) = 26.24(MW)

i=1

-1

n

=S

g35

I

N35

P cos

2624

0.85

= 30.(MVA)

=0.509(kA)

=509(A)

S 3UN

.3 35 Q35= P • tg^ = P • tg(cos 0.85) = 16.26(MVar) 视在功率：(供电容量)

2、10kV侧负荷

近期负荷：P 近 io = 1.3+0.5+2.5+0.9+2.0+1.0+1.0+1.2+0.56 =10.9MW 远期负荷：P远10 = 5 MW

n

-Pi = 10.9+5=15.9MW

i 4

P10i Pi k'(1+k\") = 15.9X 0.85X ( 1+0.08) = 14.596(MW)

i 4

n

Q10= P • tg ©= P - tg(cos 0.85) = 9.05(MVar)

视在功率：(供电容量)

-1

Sg10= P = 14596 = 17.17(MVA)

cos©

S

0.85

IN10 = =

17.17

N

<3U <3 x 10

= 0.991(kA) = 991(A)

3、所用电供电容量

S.所=旦=005 = 0.057(MVA)

cos©

0.85

4、等设计变电所供电总容量

S刀=Sg35+ Sg1o+ Sg 所二 30.+17.17+0.057= 48.12(MVA)

巳=P35+ P10+ P 所=26.24+14.596+0.05= 39.15(MW)

选择：

由前设计任务书可知、正常运行时，变电所负荷由 110kV系统供电，考虑 到重要负荷达到9.9MW。而附近35kV火电厂装机容量只有12MW，为提高负 荷供电可靠性，并考虑到现今社会用户需要的供电可靠性的要求更高，应采用 两台容量相同的变压器并联运行。

由110kV系统供电，考虑到重要负荷达到 9.9MW。而附近35kV火电厂装机容 量只有12MW，为提高负荷供电可靠性，并考虑到现今社会用户需要的供电可 靠性的要求更高，应采用两台容量相同的变压器并联运行。

3、变压器容量和型号确定

确定原则：

(1) 主变压器容量一般按变电所建成后 5~10年规划负荷选择，并适当考 虑到远期10~20年的负荷发展，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划 相结合。

(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，当一台变压器停止运行时，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

变停止运行时，其余变压器应能保证全部负荷的 60%~70%。

(3) 同一个等级的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发， 推行系统化、标准化、简单化、方便灵活化。

确定：

(1) 变电所的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的

60%,即卩

SB =SE 60% =28.87(MVA)

(2) 应保证用户的一级和二级负荷(单台运行时)I、II类负荷的总和为:

5.5+0.5+0.9+2.0+1.0=9.9MW 还加上负荷的同时率 9.9+0.8=11.MW

综合(1)( 2)并考虑到两台容量之和必须大于 表得所选择变压器容量SB= 31.5MVA

S刀、再分析经济问题，查

查110kV三相三绕组电力变压器技术时数据表，选择变压器的型号为

SFSQ7-31500/110,其参数如下表： 低压侧 型号 额定容量 高压电压 中压侧电压 (kV ) (kV) 电压 kV 短路电压 空载 (%) 高 中 高 中 低 低

电流 (%) SFSQ7-31500/110 31500/31500/31500 110 戈 X2.5% 38.5 ±5% 10.5 17.5 10.5 6.5 0.8 4、绕组连接方式的确定

原则：

我国110kV及以上电压、变压器都采用 Y。连接，35kV采用Y连接，其中 性点经消弧线圈接地、35kV以下电压变压器绕组都采用△连接。

根据选择原则可确定所选择变压器绕组接线方式为

Y。/Y/△接线。

第三章：变电所主接线的选择

一、 对电气主接线的基本要求

（1）供电可靠性：如何保证可靠地（不断地）向用户供给符合质量的电能 是发电厂和变电站的首要任务，这是第一个基本要求。

（2）灵活性：其含义是电气主接线能适应各种运行方式（包括正常、事故 和检修运行方式）并能方便地通过操作实现运行方式的变换而且在基本一回路 检修时，不影响其他回路继续运行，灵活性还应包括将来扩建的可能性。

（3）操作方便、安全：主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换 所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。

（4）经济性：即在满足可靠性、灵活性、操作方便安全这三个基本要求的 前提下，应力求投资节省、占地面积小、电能损失少、运行维护费用低、电器 数量少、选用轻型电器是节约投资的重要措施。

根据以上的基本要求对主接线进行选择。

二、 110kV 侧接线的选择

方案（一） : 采用单母线接线

考虑到 110kV 侧只有两条进线和有两条出线，因而可以选用单母线接线。 其优点：简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。 缺点是：（ 1）当母线或母线隔离开关检修或发生故障时，各回路必须在检 修和短路时事故来消除之前的全部时间内停止工作，造成经济损失很大。

（2）引出线电路中断路器检修时，该回路停止供电。 方案（二） : 桥形接线

110kV 侧以双回路与系统相连， 而变电站最常操作的是切换变压器， 而与系 统联

接的线路不易发生故障或频繁切换，因此可采用外桥式线，这也有利于以 后变电站的扩建。

优点是：高压电器少，布置简单，造价低，经适当布置可较容易地过渡成 单母线分段或双母线分接线。

缺点是：可靠性不是太高，切换操作比较麻烦。

方案（三）：双母线接线

优点：（ 1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修 一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的 母线隔离开关时只停该回路。

（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线 的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段， 不会如单母线分段那样导致交叉跨越。

（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独 接至一组母线上。

缺点：（1）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投次大。 （2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了 避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。

对于 110kV 侧来说，因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有 较高的可靠性。

对比以上三种方案，单母线接线供电可靠性、灵活性最差，不符合变电所 的高可靠性的要求；桥形接线比单母线接线供电可靠性高，且有利于以后扩建， 虽然可靠性比双母线接线稍低，但双母线接线复杂，使用设备多、投资较大； 110kv 母线放置较高，且相与直之间距离大，因而各种小动作不能造成故障，同 时母线放在防雷区内，不会遭受雷击，因此桥形接线比较可靠，也能够满足要 求。因此，对于 110kV 侧选用外桥式接线。

二、 35kV 侧接线选择

方案（一）：单母线接线 优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。 缺点：可靠性、灵活性差、母线故障时，各出线必须全部停电。 方案（二）：单母线分段

优点：（ 1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续 工作，缩小母线故障影响范围。

（2）对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保 证对重要

用户的供电。

缺点：当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线， 这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。

方案（三）：分段断路器兼作旁路断路器的单母线分段 优点：有较大的可靠性和灵活性，且检修断路器时合出线不中断供电。 缺点：投资增大、经济性能差。

对比以上三种方案：

单母线接线可靠性低， 当母线故障时，各出线须全部停电， 不能满足 I、II 类 负荷供电性的要求，故不采纳；将 I、 II 类负荷的双回电源线不同的分段母线 上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性； 虽然分段断路器兼作旁路断路器的单母线分段也能满足要求，但其投资大、经 济性能差，故采用方案（二）单母线分段接线。

四、 10kV 侧主接线选择

方案（一）：单母线分段

优点：（ 1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两 个回路，用两个电路供电。

（2）当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不 间断供电和不致使重要用户停电 。

缺点：（ 1）当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电。 （2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。 （3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

方案（二）：单母线分段带旁路 优点：具有单母线分段的全部优点，并在检修断路器时不至于中断对用户 供电。

缺点：与单母线分断的缺点相比少了缺点。 方案（三）：双母线接线

优点：（ 1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修 一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的 母线隔离开关时只停该回路。

（2）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。

（3）扩建方便可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的 电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段， 不会如单母线分段那样导致交叉跨越。

（4）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独 接至一组母线上。

缺点：（ 1）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关。

（2） 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为 了避免隔

离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。

对比以上三种方案，以上三种方案均能满足主接线要求，但采用双母线接 线要多用十二个隔离开关，采用单母线带旁路要多用 2 个断路器，它们的经济 性能较差，单母线分段接线既能满足负荷供电要求又有节省大量资金，是一种 较理想的接线方式。

综合以上三种主接线所选的接线方式，画出主接线图，如电气主接线图所 示。

第三章：短路电流的计算

now

X4 X11

火电厂 Xi

变压器 火电厂

①—

高压侧

低压侧严

X9 X10 -A/ 汽轮机

\\r~ 35kV线路

lOkvM 路

——X7 V VX2

X6

冲压訥—

35kV

*—

高压恻

——.XB V

低压侧 根据前所选择变压器各参数得

= X2=x 卑=0.4X 63.37X 卑=0.192

U；v

115

X3=

X6= 1/200x (U K12% + UK31 % — UK23%) ~~

=1/200x (17.5+ 10.5- 6.5) x

100 31.5

=0.341

X4= X7= 1/200X (U K12% + UK23% — UK31 %) ~~

SN

=1/200X (17.5+ 6.5— 10.5) X

100 31.5

=0.214

SXd

5= Xg= 1/200X (U K23% + UK31 % — UK12%) SN

=1/200X (6.5 + 10.5— 17.5) X 100 31.5

=—0.0079^0

X9=x 卑=0.4X 12X 徑=0.355 9 U： 372

查火电厂设备有关资料《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》可得

变压器：、计算各回路电抗SN= 16MVA ; UK

（取基准功率% = 8 Sd = 100MVA Ud=Uav）10kV

汽轮机(QF2 —12 — 2): SN = 12MW; cos©= 0.8;x d = 0.1133

2

=

U^% 仏竺=

8

X

100

= 0.50

12/cos®

2

…亠■- 100 ST ulv 100 18

X11 =x d 鱼=0.1133X 100

S

N

= 0.76

因为两台变压器型号完全相同，其中性点电位相等，故等值电路图可化简 为如图所

X1

系统

5

X12 = X1 / 2= 0.19/ 2 = 0.096

X13 = X3 / 2= 0.341/2= 0.171 X14 = X4 / 2= 0.214/ 2= 0.107

X15 = Xg + X10+ X11 = 0.355+ 0.5 + 0.76= 1.615

二、计算各点短路点的最大短路电流

1、Ki点短路时

(1) 、对于110kV系统电源(无穷大容量) X s * = X12 = 0.096

I” * = I Sf = 1/X s* = 1/0.096= 10.417

短路次暂态电流：l”s= IS-= I”S *Id= 10.417X 100

= 5.23 ® 115

短路冲击电流：

ish.s= 2.55 l”s= 2.55X 5.23= 13.34 (kA)

(2) 、对于火电厂侧电源

X s * = X13 + X14 + X15 = 0.171 + 0.107+ 1.615= 1.3 Xca* = X s*

= 1.3X

= 0.284

Sd

100

查短路电流运算曲线［(一)t=0］，得I” = 3.8

l”G= I” SN

= 3.8X

12/0.8

= 0.286 (kA)

3U3 115

(

aV

)

短路冲击电流：ish.G= 2.55 l”G= 2.55X 0.286= 0.729 (kA)

kA)

示：( (3) 、由此可得K1点

总次暂态电流： I”s= l”s + I”G= 5.23 + 0.286= 5.516 (kA)

总冲击电流：

ishs = ish.s + ish.G= 13.34+ 0.729= 14.069 ( kA)

2、K2点短路时

(1)、对于110kV系统电源(无穷大容量)

X s * = X12 + X13 + X14 = 0.096+ 0.171 + 0.107= 0.374 I ” * = I sra

* = 1/X s* = 1/0.374= 2.674

短路次暂态电流: l”s= Z= l”s *ld= 2.674X

100

= 4.173 (kA)闪汉37

短路冲击电流：

ish.s= 2.55 l”s= 2.55X 4.173= 10.1 (kA)

(2) 、对于火电厂侧电源 X s * = X15= 1.615 Xca* = X s*

SN

= 1.615X l^08

= 0.242

Sd 100

查短路电流运算曲线［(一)t=0］，得I”* = 4.6

I”G= I” SN

= 4.6X

12/0.8

= 1.076 (kA)

J3u av

加 37

短路冲击电流：ish.G= 2.55 l”G= 2.55X 1.076= 2.744 (kA)

(3) 、由此可得K2点

总次暂态电流：I”s= 1”+ I”G= 4.173+ 1.077= 5.25 (kA) 总冲击电流：ish.s + ish.G= 10.1 + 2.746= 13.387 ( kA) 3、K3点短路时

(1) 、对于110kV系统电源(无穷大容量) X s * = X12 + X13= 0.096+ 0.171 = 0.267 I ” * = I s^* = 1 /X s* = 1 /0.267= 3.745

短路次暂态电流：I”s= Is-= I”S *Id= 3.745X 100

= 20.59 (kA)

J3\"0.5

短路冲击电流：

ish.s= 2.55 l”s= 2.55X 20.59= 52.505 (kA)

(2) 、对于火电厂侧电源

X s * = X14 + X15= 0.107+ 1.615= 1.722 Xca* = X s* §N = 1.722X

1

^°-8

= 0.258

Sd

100

查短路电流运算曲线［(一)t=0］，得I”* = 4.2

shs=

il”G= I”* SN = 4.2X 12/0.8 = 3.4 (kA)

咼 如10.5

av

短路冲击电流：ish.G= 2.55 l”G= 2.55X 3.4= 8.833 (kA)

(3)、由此可得 K3 点

总次暂态电流： I\"2= 1 ”s + I\"G= 20.59+ 52.505= 73.096 (kA) 总冲击电流： ish^ = ish.s+ ish.G= 3.4+ 8.833= 12.297 (kA)

第四章：配电装置及电气设备的配置与选择

高压配电装置的配置

（一）、高压配电装置的设计原则与要求

1、总的原则

高压配电装置的设计必须认真贯彻国家技术经济，遵循上级颁布的有 关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行检修， 施工方面的要求，合理制定布置方案和使用设备，积极慎重地选用亲布置新设 备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新做到技术先进，经济合理运行 可靠、维护方便。

火力发电厂及变电所的配置型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境 条件，因地制宜，节约用地并结合运行检修和安装要求通过技术经济比较予以 确定，在确定配电装置形式时，必需满足下列 4 点要求。

A、 节约用地

B、 运行安全和操作巡视方便。 C、 便于检修和安装。 D、 节约材料、降低造价。 2、设计要求

A 、满足安全净距要求。 B、 施工、运行和检修要求。 C、 噪声的允许标准及措施。 D、 静电感应的场强水平和措施。 E、 电晕条件无线电干扰的特性和控制。

（二）、高压配电装置的配置。

1、 35 kV、 110 kV 配电装置采用屋外普通中型配电装置，其优点是：布 置比

较清晰，不易误操作；运行可靠，施工和维修都比较方便；构架高度较低， 所用钢材较少，造价低；经过多年实践已积累了丰富的经验。

2、 10 kV 配电装置，采用单层屋内成套配电装置，即用制造厂成套供应 的高压

开关柜，高压开关柜为单列式布置、电气主接线为单母线分段接线， 共有 12 组出线。

二、高压断路器的选择

（一）、高压断路器的配置与选择 1、 高压断路器的配置

（1） 、110kV侧由于采用外桥式接线，故选用三台断路器。

（2） 、35 kV、110 kV侧的变压器至每一条母线均分别安装一台断路器； 母线分段也各安装一台断路器。

（3） 、35 kV、110 kV侧每条出线均安装一台断路器。

2、 高压断路器按下列条件进行选择和校验

（1） （2） （3） （4） （5）

、选择高压断路器的类型，按目前我国断路器的生产情况，少油断路

器的构造简单、价格便宜、维护工作量少，

6 —220kV 一般选用少油断路器。

、根据安装地点选择户外式或户内式。

、断路器的额定电压不少于装设电所所在电网的额定电压。 、断路器的额定电流不少于通过断路器的最大持续电流。

、校核断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等 于

断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来进行选择，当断 路器的额定开断电流比系统的短路电流大得多的时，为了简化计算也可用次暂 态短路电流进行选择。

（6） （7）

、按短路关合电流选择，应满足条件是：断路器额定关合电流不少于 短、动稳定校验应满足的条件是：短路冲击电流应小于断路器的动稳定 电

路冲击电流ish，—般断路器的额定关合电流等于动稳定电流。 流，一般在产品目录是给出的极限过电流峰值。

（8） 、热稳定校验应满足的条件是：短路的热效应小于断路器在 的允许热效应。

（9）

、根据对断路器操作控制要求、选择与断路器配用的操作机构。 按上述

原则选择和校验断路器

（二）、110k V侧断路器的选择

tK时间 内

1、 该回路为110 kV电压等级，故可选用少油断路器。 2、 断路器安装在户外，故选户外式断路器。

3、 回路额定电压Ue> 110kV的断路器，且断路器的额定电流不得小于通过 断路器

的最大持续电流lmax=1.05X 48.12 = 0.253 （kA）

J3 冥 115

4、为方便运行管理及维护，选取 3台110kV少油断路器为同一型号产品, 初选为SW3-110G少油断路器，其主要技术参数如下:

额定 型号 电压 kV 额定 最高 工作 额定 开断 动稳 4S热稳 自动重 名固有分 电流 电压 电流 定电流 定电流 闸无 电流闸时间 A kV kV kA kA 间 隔时间 S SW3-110G

5、

合闸 时间 S 对所选 的断路 器进行 校验

(

S 110 1200 126 15.8 41 15.8 0.5 0.07 0.43 1)断流能力校验

因为三相短路电流大于两相短路电流，所以选三相短路电流进行校验，断 路器的额定开断电流比系统短路电流大得多，可用次暂态短，选择断路器短路 电流时应考虑在断路器两侧发生短路时通过断路器的短路电流，选较大者进行 校验。由短路电流计算可知，系统提供的短路电流较大，故选 验。

所选断路器的额定开断电流I。二15.8kA > I =5.23kA，则断流能力满足要 求。 (2) 短路关合电流的校验

所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为41kA,流过断路器的冲击电 流为

I =5.23kA进行校

13.34kA,则短路关合电流满足要求，因为其动稳定的校验参数与关合电流 参数一样，因

而动稳定也满足要求。

(3) 热稳定校验

设后备保护动作时间1.9s,所选断路器的固有分闸时间 0.07s,选择熄弧时 间 t

=0.03S。则短路持续时间 t =1.9+0.07+0.03 =2s。

因为电源为无限大容量，非周期分量因短路持续时间大于 则 短路热效应

1s而忽略不计，

Qk = I ” 2t =5.232 x 2=.71kA2.s

Ir2t = 15.82x4 = 998.56kA2.s Ir2t > Qk 热稳定满足要求。

SW3- 110G型少油断路器。

允许热效应

以上各参数经校验均满足要求，故选用

(4) 断路器配用CD5-XG型电磁操作机构。 (三) 、35kV侧断路器的选择

1、 该回路为35 kV电压等级，故可选用少油断路器 2、 断路器安装在户外，故选用户外式断路器

3、 回路电压35 kV，因此选用额定电压Ue> 35kV的断路器，且其额定电流

大于通过断路器的最大持续电流

lmax=1.05X

300

= 506.12 (A)

汉 37

4、为方便运行管理及维护，选同一型号产品，初选

油断路器其参数如下：

额定 额定 最大工 额定开 型号 电压 电流 作电压 断电流 kV A kV 40.5 kA 24.8 极限开 额定断流 断电流 容量kVA 有效值 SW2— 35 II /1500型沙

4S热 固有 稳定 电分闸 峰值 流 kA 时间 s 极限通过电流 SW2 — 35II/1500 35 1500 24.8 1500 36.6 63.4 24.8 0.06 5、对所选的断路器进行校验 (1) 断流能力的校核

流过断路器的短路电流IK =4.173+1.076=5.249 kA。所选断路器的额定开断 电流I =24.8kV > IK,即断路器的断流能力满足要求。

(2) 动稳定校验

所选断路器的动稳定电流等于极限通过电流峰值 (3) 热稳定校验

设后备保护动作时间1.9s,所选断路器的固有分闸时间 0.06s,选择熄弧时 间 t =0.03s。则短路持续时间 t =1.9+0.06+0.03 =1.99s

以前述的方法算得 QZ=5.2492X1.99=59.204 kA2s 因为短路持续时间1S,非周期分量忽略不计，

即Qk=Qz=.83 kA2s

允许热效应Ir2t=24.82 >4=2460.16kA2s>Qk所以热稳定满足要求。

从以上校验可知断路器满足使用要求， 故确定选用SW2— 35 II/1500型少油 断路器。

(4) 断路器配用CD3—XG II型弹簧操作机构。 (四) 、10 kV侧断路器的选择

idw=63.4kA,流过断路器的

冲击电流ish=10.1+2.744=13.385kAvidw，则动稳定满足要求。

1、该回路为10kV电压等级，故可选用少油断路器。 2、该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。

3、 回路额定电压为10kV，因此必须选择额定电压 Ue > 10 kV勺断路器， 且其额

定电流不小于流过断路器的最大持续电流 (A)

Imax=1.05> 17170 = 991.34

如10.5

4、初选SN10-10 III/2000-40少油断路器，主要数据如下：

额定 型号 电压 kV SN10-10 III/2000-40 额定 电流 kA 2.0 额定开断 动稳定 电4S热稳 固有分 流电 kA 40 流 kA 125 定电流 kA 40 闸时间 s 0.07 10 5、对所选的断路器进行校验

(1) 断流能力的校验

流过断路器的短路电流IK =20.59+3.4=24.0 kA。所选断路器的额定开 断电流I

=40kV > 1心即断路器的断流能力满足要求。

(2) 动稳定校验

所选断路器的动稳定电流为 (3) 热稳定校验

设后备保护动作时间1.9s,所选断路器的固有分闸时间 时间 t =0.03s。贝S短路持续时间 t =1.9+0.0 7 +0.03 = 2 s。

贝S Qd = Qz= 24.05VX2 = 1157.19 kA2.s 允许热效应 Ir2t = 402 M = 1600 kA2.s 由于短路时间大于1s非周期分量可忽略不计

则Qd =Qz= 1157.19kA2.s，由于Ir2t >Qr，所以热稳定满足要求

从以上校验可知该断路器满足要求，所以确定选用SN1O-10HI/2000-40少油 断路器。

125kA,流过断路器的冲击电流ish = 52.505

+8.833 =61.388kA则动稳定满足要求。

0.0 7 s,选择熄弧

4、该断路器配用 CD10— III型操作机构。

二、隔离开关的选择

(一) 、隔离开关的配置与选择

1、隔离开关的配置

(1) 、接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。 (2) 、断路器的两侧均应配置隔离开关，以便进出线不停电检修。 (3) 、中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。 根据以上配置原则来配置隔离开关，变电所隔离开关的配置详见主接线图

2、隔离开关按下列条件进行选择和校验

(1) 、根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。

(2) 、根据安装地点选用户外或户内式。

(3) 、隔离开关的额定电压应大于装设电路的电大持续工作电流。 (4) 、隔离开关的额定电压应大于装充电路的最大持续工作电流。 (5) 、动稳定校验应满足条件为：idw > ish (6) 、热稳定校验应满足条件为：Ir2t > Qk

(7) 、根据对隔离开关控制操作的要求，选择配用操作机构，隔离开关一 般采用手动操作机构户内 8000A以上隔离开关，户外220 kV高位布置的隔离 开关和330 kV隔离开关宜用电动操作机构，当有压缩空气系统时，也可采用手 动操作机构。

(二) 、110k V侧隔离开关的选择

1、 根据配电装置的要求，选择隔离开关带接地刀闸 2、 该隔离开关安装在户外，故选择户外式。

且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流

1

=

48.12 ..3 115

3、该回路额定电压为110kV，因此所选的隔离开关额定电压 0.253 (kA)

4、初GW4 — 110D型单接地高压隔离开关其主要技术参数如下: 额定 型号 电压 kV 额疋 电流 kA 最大工作 接地 电压 kV 刀闸 A 有效值 峰值 极限通过电流kA Ue>110kV,

4S热稳 定电流 kA 备注 GW4-110D 110 1250 126 2000 32 55 10 双接地 5、校验所选的隔离开关

(1) 动稳定校验

动稳定电流等于极限通过电流峰值即idw = 55kA 流过该断路器的短路冲击电流ish = 13.34 kA.s 器的短路冲击电流ish = 13.34 kA.s

即idw > ish动稳定要求满足。 (2) 热稳定校验

断路器允许热效应Ir2t =102 X=408 kA2.s 短路热效应 QK = .71kA2.s

Ir2t > QK热稳定满足要求。

经以上校验可知，所选隔离开关满足要求，故确定选用 压隔离开关。

(3) 该隔离开关配用 C&4 — GF手动操作机构。

GW4— 110D型高

(三) 、35kV侧的隔离开关的选择。

1、 根据配电装置特点，选择隔离开关带接地刀闸。 2、 该隔离开关安装在户外，帮选用户外式。

3、 该回额定电压为35kV，帮选择隔离开关的额定电压 Ue> 35KV且其额定

电流必须大于流过隔离开关的最大持续电流

Imax = 1.05X

300

(3x37

= 506.12 (A)

4、初选GW4— 35 (D )型高压隔离开关，其主要技术数据如下: 型 单 号 位 额定电压 KV 35 额定电流 A 630 最大工作电 极限通电流峰 压 KV 40.5 值 KA 50 2S热稳定 电流 KA 20 GW4-35 (D)

5、校验所选择的隔离开关

(1) 动稳定校验

动稳定电流等于极限通过电流峰值，即idw = 50kA, 短路冲击电流

ish =13.385kA

idw> ish, 动稳定满足要求。

(2) 热稳定校验 隔离开关允许热效应 热效应 。

从以上校验可知，所选该隔离开关满足要求，所以确定选用 型高压隔离天关。

(3)

(四) 10k V侧隔离开关的选择

该隔离开关配用 手动操作机构

I2rt = 202 >2 = 800KA2s短路 QK = .83KA2 s

I2rt > QK 热稳定满足要求。

GW4—35D,

1、 根据配电装置特点，隔离开关选择不带接地刀闸。 2、 隔离开关安装在户内，故选用户内式。

3、 该回路的宝宝电压为10kV所选隔离开关的额定电压 Ue> 10V，额定电 流大

于流过隔离开关的最大持续电流Imax = 1.05X 17170 = 991.34 (A)

心 10.5

初选 GN2 —10 /2000-85 型隔 离开关，其主要技术数据如下： 型

号 额定电压 额定电流 允许热效应Ir2t 动稳定电流 单 位 kV 10 kA 2000 kA2s 73005 kA 85 GN2 — 10/2000— 85

5、校验所选的隔离开关

(1) 动稳定校验

所选隔离开关的动稳定电流85kA 短路冲击电流ish = 61.388kA

idw> ish ,动稳定满足要求。

(2)热稳定校验 断路器允许热效应 短路热效应

I2rt = 73005KA2S Qd =1157.19KA2S I2rt > Qd热稳定满足要求.

从以上校验可知，所选隔离开关满足要求，故确定选用GN2—10/2000— 85型 隔离开关。

(1) 该隔离开关配用CS6— 2J型手动操作机构。

四、导线的选择

本设计的110kV、35kV为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝绞线 LGJ,而 10kV采用屋内配电装置，故采用硬母线。

(一) 、110KV母线的选择与校验：

1、 按最大工作电流选择导线截面S

Imax=1.05X 48.12 = 0.253 (kA)

J3 心15

年最高平均温度为+32 C，而导线长期允许温度为+80 C，查表得温度修 正系数K0= 0.

2j二 lmax/Ko=253/0.=284A

选择110KV母线型号为：LGJ— 95,查表得IY=365A。

Imax=253A v Ke IY=0.X 365=325A 满足要求 2、 热稳定校验：

S=95 mm > Smin= tdz ^

IjL

2

5230

C

2=85mm2

87

满足热稳定要求。

(二) 、35KV母线的选择与校验：

1、按最大工作电流选择导线截面 S

lmax=1.05X

300

= 506.12 (A)

J3 汉 37

lYj= Imax/ko=5O6.12/O.=569A

选择35KV母线型号为：LGJ—300,查表得2=700A lmax=506.12Av K。IY=0.X 700=623A 满足要求 2、热稳定校验：

S=240 mm>Smin二丄 切二

C

2

5249

87

1.99 =85mm2

满足热稳定要求。

（三）、10KV母线的选择与校验： 由于安装在室内，选用硬母线

1、 按最大持续工作电流选择母线截面： Imax = 1.05X

17170

= 991.34 （A）

如 10.5

IYj= lgmax/k0=991.34/0.=1114A 选择10KV母线型号为h63X b10 （单条矩形），查表得IY=1129A lmax=991.34Av K e IY=0.X 1129=1004.81A 满足要求 2、 热稳定校验：

S=630 > Sm,逬仏=駕、、=391mm2 满足热稳定要求。 3、动稳定校验 母线采取水平排列

贝S W=bh2/6=10X 632/6=6615(mm3) =6.615X 10-6 m3 相邻支柱间跨距取 L=1.2m

2

mm2

(T

max

=°.

173 i

sh

L2 10aW

相间母线中心距离取a=0.25m

2

______ 1.2 2

=0.173X61.388X 10 0.25 6.615 10“

=56.77X 106(pa)

(T maxv (T y=70x 106pa

满足动稳定要求。

五、互感器的选择

（一）、电压互感器的选择

变电所每组母线的三相上均安装电压互感器。详见电气主接线图 电压互感器应按工作电压来选择：

1、 110KV电压互感器选择 3XJCC1—110 2、 35KV电压互感器选择 3XJDJJ-35

3、10 KV电压互感器选择

(二) 、电流互感器的选择

3X JDZJ—10

凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、保护和 自动装置的要求。电流互感器配置详见电气主接线图。

1、110KV电流互感器的选择

选择电流互感器型号 丄CWD —110，变比如下：

(1 )线路侧：1=2 X (2) 联络断路器处：1=

31500

J3110

=330.6A 则取变比取：400/5

31500

=165.3A 则取变比取：200/5

73110

2、35KV电流互感器的选择

选择电流互感器型号 丄CWD — 35W，变比如下:

31500 ,338.5

=472A 则取变比为：600/5

(2) 线路处，取最大负荷的线路选取:

=232A

则取变比为：300/5

(1) 变压器至母线及母线分段断路器处：

3、 10KV电流互感器的选择

选择10KV侧电流互感器型号 丄ZZ1 —10，变比如下:

15500 (1)变压器至母线及母线分段断路器处：

31500 311 2500

=1635A 则取变比为：2000/5

= 则取变比为：200/5 311 131A

(2) 线路处，取最大负荷的线路选取:

六、避雷器的选择

1、避雷器的配置

(1) 、配电装置的每组母线上，均装设避雷器。 (2) 、三绕组变压器的低压侧一相上设置一组避雷器

(3) 、变压器高、低压侧中性点均装置避雷器。 变电所避雷器的配置详见电气产接线图。

2、避雷器的选择

(1)、110KV 选择：FZ — 110 ( FZ- 20+ 5X FZ- 15) (2)、35KV 选择：FZ — 35 (2x FZ— 15)。 ( 3)、 10 KV 选择： FZ－10 (单独元件) 。

七、接地刀闸的配置

1、 为保证电气设备和母线检修安全， 35KV 及以上每段根据长度装设 1—2 组

接地刀闸，两组刀闸间的距离应尽量保持适中，母线的接地刀闸装设在母线 电压互感器的隔离开关上和母线隔离开关上，也可以装设在其它回路母线隔离 开关上，也可以装设在其它回路母线隔离开关的基座上，必要时可设置式 母线接地器。

2、 63KV 及以上配置装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路 侧宜装

配接地刀闸。

3、 主变压器 110KV 进线隔离开关装设一组接地刀闸。 变电所接地刀闸的配置

详见主接线图。

第六章、测量仪表和继电保护的配置

一、测量仪表的配置 为了保证发电厂和变电所一次设备的安全和经济运行，电路

中应装设电气 测量仪表，所装测量仪表应满足下列要求：

（1）应能正确反映电气设备及系统的运行状态。 （2）能监视绝缘状态。

（3）在事故时能使运行人员迅速判别事故的设备性质及原因，根据测量仪 表的配置原则变电所的测量仪表配置如下：

（一）、变压器 低压侧：装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电度表、无功电度 表各 1 只。

中压侧：装设仪表与低压侧相同。 高压侧：装设电流表 1 只。 （二）线路

10 kV 线路引出线：装设电流表、有功电度表和无功电度表各 1 只。

35 kV 线路引出线：装设电流表、有功电度表、有功功率表和无功电度表 各 1 只。 110 kV 线路引出线：装设电压表 1 只，监视 110 kV 线路电压。

（三）母线

10 kV 母线：各分段装设 1 只电压表。 35 kV 母线：各分段装设 1 只电压表。

110 kV 母线：装设 1 只切换测量三个线电压的电压表。

（四）其他回路

10kV母线和35 kV母线分段断路器各装设电流表 1只

二、继电保护的配置。

（一）保护原则

1、变压器保护的配置原则 变压器一般装设下列继电保护装置 （1）、反应变压器油

箱内部故障和油面降低的瓦斯保护， 容量为 800 kV A 及以上的油浸式变压器均应装设瓦

斯保护。

（2）、相间短路保护 反应变压器绕组和引出线的相同短路的纵差动保护或电流速断保护，对其 中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组闸短路也能起到保护作 用。

容量为 6300 kVA 及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器， 1000kVA 及以上厂备用变压器和单独运行的变压器， 以及 2000kVA 以上用电流速断保护 灵敏性不能满足要求，应装设纵差劲保护，如果变压器的纵差动保护对单相接 地短路灵敏性不能满足要求，可增设零序差动保护。

（3）、后备保护 对于由外部相间短路引起的变压器过电流可采用下列保护作为后备保护：

① 过电流保护，宜用于降压变压器保护装置的整，定值应考虑事故时可能 出现的过负荷。

② 复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护，宜用于升压变 压器和系统联络变压器及过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。

（4） 、中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护。

110 kV 及以上中性点直接接地电网中，如果变压器中性点可能直接地运 行，对于两

侧或三侧电源的升压、奕压器或降压变压器上应装设零序电流保护， 作为变压器主保护的后备保护并作相邻元件的后备保护。

（5）

、过负荷保护

对于 400 kVA 及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负 荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷，对自耦变压器和多绕 组变压器，保护装置，应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。

2、三绕组变压器后备保护的配置 A、 对单侧电源的三绕组变压器，应设置两套后备保护，分别装于电源侧和 负荷侧。 B、 对于多侧电源的三绕组变压器，应在三侧都装设后备保护，对动作时间 最小的保护应加方向元件，动作功率方向取为变压器指向母线，在装人有方向

性保护的一侧，加装一套不带方向的生备保护，其时限应比三侧保护的最大的 时限大一个阶梯时限 T,保护动作后，跳开三侧断路器，作为内部故障时的后 备保护。

3、 6~10 kV 母线保护的配置原则：

（1） 、对于变电所 6~10 kV 分段或不分段的单母线，如果接在母线上的 出线不带电抗器或对中小容量变电所接在母线上的出线带电抗器并允许带时限 切除母线故障，不装设专用的母线保护，母线故障可利用装设在变压器断路器 的后备保护和分段断路器的保护来切除，当分段断路器的保护需要带低压起动 元件时，分段断路器上可不装设保护可利

用变压器的后备保护以第一段时间动 作于分段断路器跳闸。

（2） 、对大容量变电所 6~10 kV 单母线分段或双母线经常并列运行且出 线带电抗器时，采用接于每一段母线供电元件和电流上的两相、两段式不完全 母线差动保护，保护动作于变压器低压侧断路器、分段断路器和同步调相机断 路器跳闸对于分列运行的变电所则采取与第 1 项相同的措施。

（3） 、分段断路器保护：出线断路器如不能按切除电抗器前的短路条件选 择时，分段断路器上通常装设两相或瞬时电流速断装置和过电流保护。

4、 6~10 kV 线路的配置原则：

（1） 、相间短路保护 对于不带电抗器的单侧电源线路，应装设电流速断保护和过流保护。

（2） 、单相接地保护 根据人身和设血的安全要求，必要时应装设动作于跳闸的单相接地保护。

5、 35 kV 及以上中性点非直接接地电网中的线路保护配置原则：

（1） 、相间短路保护 对简单电网一般采用一段式或两段式电流电压速断保护和过电流保护，例

如单侧电的终端回路上，通常仅需装设主保护的瞬动段及后备电流保护。

（2） 、单相接地保护 对线路单相接地故障现从优应装设下列电流构成的有选择性的电流保护或 功率方向保护：

① 网络的自然电容电流。 ② 消弧线圈补偿后的残余电流。

③ 人工接地电流，一般比电流不宜大于 10—20A。 ④ 单相接地的暂态电流。

6、110~220kV 中性点直接接地电网的线路保护应装设防御单相及多相短路 保护，

多段式相间短路保护、相电流速断保护距离保护，纵差动保护。

（二）、变电所继电保护配置

1、变压器

配置：（ 1）瓦期保护；（ 2）纵差动保护；（ 3）过电流保护；（ 4）零序 电流电压保护；（ 5）过负荷保护。

2、10 kV 线路

配置：（ 1）电流速断保护和过电流保护；（ 2）零序电流保护。

3、35 kV 线路

配置：（ 1）电流速断保护和过电流保护；（ 2）零序电流保护。

4、110 kV 线路

配置：由变压器保护作为保护

5、10kV 、35kV 母线分段断路器

配置：（ 1）电流速断保护；（ 2）过电流保护。 详见 110 kV 终端变电站侧量仪表和继电保护配置图。

第七章：所用电的分析

、所用变压器的选择

根据所用电要求，为保证对所用电可靠供电，选用两台型号相同的双绕 组变压器

对所用电负荷供电，根据所用电负荷 择。

从上面的所用电负荷分析，可知所用电的供电容量 选用S9— 80/10型电力变压器，其有关技术数据如下：

额定容量 型 号 kVA 高压 S9-80/10

，进行所用变压器容量和型号选

S所二0.063MVA，所以

额定电压 kV 低压 0.4 Y/y n-0 连接组别 损耗W 负载 空载 1250 250 阻抗电 压% 4 空载电 流% 2.4 80 10犬％ 、所用电主接线选择

（一） 、电源侧

根据所用电源引接方式需经济可靠的要求，当所内有较低由压母线时，一 般均由

这类母线上引接1 — 2个电源，故本次设计的变电站所用电电源采用两台 相同型号的变压器，分别从10KV侧不同段母线上引接。

（二） 、负荷侧

根据所用变压器低压侧接线要求，由于本所用两台所用变压器，故低压侧 采用单母线分段接线方式，平时运行，以故障范围，提高供电可靠性。

第八章：防雷措施