110KV变电站(所)电气一次部分设计

课程论文

变电站（所）电气一次部分设计

课 程 名 称 发电厂电气部分课程设计 专 业 电气工程及其自动化 成 绩 指 导 教 师 孔莲芳

学习时间：2012年7月

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目 录

第一部分 变电站（所）电气一次部分设计说明书

一、原始资料............................................................................................. 3

二、电气主接线设计................................................................................ 4 三、主变压器变的选择............................................................................ 7 四、站（所）用变压器的选择................................................................ 8 五、高压电气设备选择............................................................................ 9 高压断路器的选择及校验.............................................................. 9 隔离开关的选择及校验.................................................................. 11 电流互感器的选择及校验.............................................................. 12 电压互感器的选择及校验.............................................................. 14 高压熔断器的选择及校验.............................................................. 15 母线选择及校验.............................................................................. 16 电缆选择及校验.............................................................................. 17 六、防雷及过电压保护装置设计............................................................ 17

第二部分 变电站（所）电气一次部分设计计算书

一、负荷计算............................................................................................ 19

主变负荷计算................................................................................... 19 站用变负荷计算............................................................................... 19 二、短路电流计算................................................................................... 20 三、电气设备选择及校验计算............................................................... 25 高压断路器的选择及校验............................................................... 26 隔离开关的选择及校验................................................................... 29 电流、电压互感器的选择及校验................................................... 31 高压熔断器的选择及校验............................................................... 33 母线选择及校验............................................................................... 34 电缆选择及校验............................................................................... 37 四、防雷保护计算....................................................................................... 37

结束语.................................................................................... 39

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第一部分 变电站（所）电气一次部分设计说明书 一、原始资料

（一）

110KV 2×30km（LGJ-120架空线 0.5欧/km 待设变电所 （二）建站规模

电压 负荷 名称 乡镇变1 汽车厂 35KV 砖厂 镇变2 备用 体育馆 纺织厂1 医院 10KV 化肥厂 塑料厂 材料厂 备用 每回最大负荷（KW） 6000 4300 5000 6000 2000 10000 500 1000 1200 800 功率因数 0.9 0.88 0.85 0.9 0.9 0.89 0.88 0.9 0.89 0.9 回路数 1 2 1 1 2 1 1 2 1 1 2 2 供电方式 架空 架空 架空 架空 架空 电缆 架空 架空 架空 架空 线路长度（km） 15 7 11 10 5 3 7 5 10 2 3

（三）环境条件

变电所位于某城市， 地势平坦，交通便利，空气较清洁，区平均海拔300米，最高气温40℃，最低气温5℃，年平均气温23℃。年平均雷电日55日/年，土壤电阻率高达1000.M

（四）短路阻抗

系统作无穷大电源考虑

二、电气主接线设计

（一） 主接线的设计原则和要求

1. 主接线的设计原则

(1) 考虑变电站在电力系统的地位和作用

变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站还是分支变电站，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。

(2) 考虑近期和远期的发展规模

变电站主接线设计应根据5~10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。

(3) 考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响

对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一、二级负荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。

(4) 考虑主变台数对主接线的影响

变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。

(5) 考虑备用量的有无和大小对主接线的影响

发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。

2. 主接线设计的基本要求

根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位，变电站的规划容量，负荷性质线路变压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过度或扩建等要求。 (1) 可靠性

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所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件（包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可能不是可靠的。评价主接线可靠性的标志如下：

1) 断路器检修时是否影响供电；

2) 线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否

保证对重要用户的供电；

3) 变电站全部停电的可能性。

(2) 灵活性

主接线的灵活性有以下几方面的要求：

1）调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。

2）检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进行安全检修，且不影响对用户的供电。

3）扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。

(3) 经济性

可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活，将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求前提下，做到经济合理。

1）投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路

电流，以便选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器。

2）年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。

3）占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。 4）在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。

（二） 主接线的设计 1. 设计步骤

电气主接线设计，一般分以下几步：

(1) 拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟订出若干可行方案，内容包括主变压器形式、台数和容量、以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，保留2个技术上相当的较好方案。

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(2) 对2个技术上比较好的方案进行经济计算。

(3) 对2个方案进行全面的技术，经济比较，确定最优的主接线方案。 (4) 绘制最优方案电气主接线图。 2. 初步方案设计

根据原始资料，此变电站有三个电压等级：110/35/10KV ，故可初选三相三绕组变压器，根据变电站与系统连接的系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，可装设两台主变压器。为保证设计出最优的接线方案，初步设计以下两种接线方案供最优方案的选择。

方案一：110KV侧采用双母线接线，35KV侧采用单母分段接线，10KV侧采用单母分段接线。

方案二：110KV侧采用单母分段接线，35KV侧采用双母线接线，10KV侧采用单母分段。

两种方案接线形式如下：

图1方案一

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图2 方案二

3. 最优方案确定

(1) 技术比较

在初步设计的两种方案中，方案一：110KV侧采用双母线接线；方案二：110KV侧采用单母分段接线。采用双母线接线的优点：① 系统运行、供电可靠；② 系统调度灵活；③ 系统扩建方便等。采用单母分段接线的优点：① 接线简单；② 操作方便、设备少等；缺点：① 可靠性差；② 系统稳定性差。所以，110KV侧采用双母线接线。

在初步设计的两种方案中，方案一：35KV侧采用单母分段接线；方案二：35KV侧采用双母线接线。由原材料可知，问题中未说明负荷的重要程度，所以，35KV侧采用单母分段接线。

(2) 经济比较

对整个方案的分析可知，在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线及土建费用上，在运行灵活性上35KV、10KV侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活性。

由以上分析，最优方案可选择为方案一，即110KV侧为采用双母线接线，35KV侧为单母线形接线，10KV侧为单母分段接线。其接线图见以上方案一。

三、主变压器的选择

在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压，进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。

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（一） 主变压器台数的选择

为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器。

（二） 主变压器型式的选择

1.相数的确定

在330kv及以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。

2.绕组数的确定

在有三种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15%及以上，或低压侧虽然无负荷，但需要在该侧装无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。

3.绕组连接方式的确定

变压器绕组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星接和角接，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用星接，35KV也采用星接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV及以下电压，变压器绕组都采用角接。

主变压器选SFSZ7-31500/110型 ，其参数如表1所示： 表1

额定电压 (KV) 空载空载负载损耗阻抗电压(%) （KW) 连接组 型号 额定容量(KVA) 高压 中压 低压 110±38.5±电流损耗（%） （KW） 高 高 中高 高 中低 低 低 中 低 低 SFSZ7-31500/110 31500 8*1.252*2.5% % 其容量比为：15000/15000/15000。

11 1.09 50.3 175 10.5 17.5 6.5 YN,yn0,d11

四、站（所）用变压器选择

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（一）站用变压器的选择的基本原则

(1) 变压器原、副边额定电压分别与引接点和站用电系统的额定电压相适应； (2) 阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点电压及站用电负荷正常波动范围内，站用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的0.5%；

(3) 变压器的容量必须保证站用机械及设备能从电源获得足够的功率。

站用变压器选S6-160/10型，其参数如表2所示： 表2 型号 S6-160/10

额定容量(KVA) 160 额定电压(KV) 高压 连接低压 组 阻抗电压(%) 空载 短路 2100 4 损耗(W) 空载电流(%) 2.0/3.5 11、10.5、0.4 Y,yn0 430 10、6.3、6 五、高压电气设备选择

导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。

（一） 断路器的选择与校验

断路器型式的选择：除需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。根据我国当前制造情况，电压6－220kV的电网一般选用少油断路器，电压110－330kV电网，可选 用SF6或空气断路器，大容量机组釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。

（1）断路器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(最大持续工作电压)In

③开断电流：

IdtIkd

式中：Idt——断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量；

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Ikd——断路器的额定开断电流。

④动稳定：

ichimax

式中：ich ——断路器极限通过电流峰值；

imax——三相短路电流冲击值。

⑤热稳定：

ItdzItt

22式中：I——稳态三相短路电流； 其中：tdztz0.052，由II和短路电流计算时间。

110KV母线侧与进线侧断路器选SW6-110/1250-15.8型，参数如下表所示： 表3

型号 电压极限通过额定断开 (KV) 额定电流电流(KA) 4S热稳定电流电流(A) (KA) 额最(KA) 最大 有效 定 大 重合性能 合闸时固有分闸间(s) 时间(s) 电流休止重合时时间(s) 间(s) SW6-110 110 126 15.8、21、41、41、31.5、15.8、21、31.5、0.2 0.04 1250 53、53、（16）、（16）、（21） （0.2） （0.045） 80 80 （21） 0.1 0.4

35KV母线侧与出线侧选出断路器型号为SW2－35/1000-24.8型，其参数如下表所示：

表4

型号 电压极限通过电流(KA) 4s热稳定(KV) 额定电额定断开 合闸时固有分闸时电流额最流(A) 电流(KA) 间(s) 间(s) 最大 有效 (KA) 定 大 35 40.5 1000 24.8 63.4 39.2 24.8 0.4 0.06 SW2-35

10KV母线侧选出断路器型号为SN10-10型，其参数如下表所示：

表5

型号 额定电压(KV) 10 额定电流(A) 2000 额定断开 电流(KA) 43.3 极限通过电流(KA) 最大 有效 130 43.3 4s热稳定电流合闸时间固有分闸时(KA) (s) 间(s) 43.3 >0.2 >0.06 SN10-10

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10KV出线侧选出断路器型号为SN10-10/630-16型,其参数如下表所示： 表6

型号 SN10-10 额定电压(KV) 10 额定电流(A) 630 额定断开 电流(KA) 16 极限通过电流(KA) 最大 有效 40 16 热稳定电流(KA) 16(2S) 合闸时间固有分闸时(s) 间(s) >0.2 >0.06 （二）隔离开关的选择及校验

隔离开关是高压开关的一种，因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路

电流。但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。 隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较，然后确定。其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同。

（1）断路器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(最大持续工作电压)In

③动稳定：

ichimax

④热稳定：

ItdzItt

22 110KV母线侧与进线侧选出隔离开关GW4－110/600型，其参数如下表所示： 表7

型号 GW4－110 额定电压(KV) 110 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 600 50 热稳定电流(s)(KA) 16(5) 35KV母线侧选出隔离开关型号为GW2-35/1000型，其参数如下表所示：

表8

型号 GW2-35 额定电压(KV) 35 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 1000 50 热稳定电流(s)(KA) 10(10)

35KV出线侧选出隔离开关型号为GW4－35/600型，其参数如下表所示：

表9

型号 GW4－35 额定电压(KV) 35 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 600 50 热稳定电流(s)(KA) 16(5)

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10KV母线侧选隔离开关型号为GW2-10/2000型，其参数如下表所示： 表10

型号 GW2-10 额定电压(KV) 10 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 2000 85 热稳定电流(s)(KA) 51（5)

10KV出线侧选出隔离开关型号为GN1-10/400型,其参数如下表所示：

表11

型号 GNI-10 额定电压(KV) 10 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 400 50 热稳定电流(s)(KA) 14（5)

（三）电流互感器的选择及校验

电流互感器的型式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，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器，对于35KV及以上配电装置，一般用油浸箱式绝缘结构的独立式电流互感器，有条件时，应尽量釆用套管式电流互感器。

电流互感器的二次侧额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A，当配电装置距离控制室较远时，亦可考虑用1A。

(1)电流互感器选择的具体技术条件如下： ①一次额定电流的选择：

当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表有最佳工作，并在过负荷时，使仪表有适当的指示。

电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选择，一般情况下，可按变压器额定电流的1/3进行选择。

电缆式零序电流互感器窗中应能通过一次回路的所有电缆。

当保护和测量仪表共用一组电流互感器时，只能选用相同的一次电流。 ②准确级的选择：

与仪表连接接分流器、变送器、互感器、中间互感器不 低于以下要求： 用于电能测量的互感器准确级：

0.5功电度表应配用0.2级互感器；1.0级有功电度表应配用0.5级互感级；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级无功电度表，可配用1.0级级互感器；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用D级，零序接地保护可釆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。

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①一次侧额定电压： Un≥Ug

Ug为电流互感器安装处一次回路的工作电压，Un为电流互感器额定电压。 ②热稳定校验:

电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流I1n来校验 ：

(I1n×Kt)²≥I∞²tdz，

Kt为CT的1s热稳定倍数； ③动稳定校验：

内部动稳定可用下式校验：

2I1nKdw≥ich

I1n--- 电流互感器的一次绕组额定电流（A） ich--- 短路冲击电流的瞬时值（KA）

Kdw---CT的1s动稳定倍数

110KV母线侧与进线侧选电流互感器型号为LB-110/2600/5型，其参数如下表所示：

表12 额定电 型号 流比(A) LB-110 2600/5 级次 组合 0.5/BB10%倍数 动稳准确 二次负荷(Ω) 1S热稳定倍二次负荷级次 0.5级 定倍数 倍数 数 (Ω) 0.5B 2.0 2.0 15 30 75 35KV母线侧与出线侧选电流互感器型号为LCWD1-35/800/5型，其参数如下表所示：

表13 型号 额定电 流比(A) 级次 组合 0.5/B 准确 级次 0.5B二次负荷(Ω) 0.5级 2 10%倍数 1S热稳动稳定倍数 2.5×56 二次负荷倍数 定倍数 (Ω) 2 15 56 LCWD1-3 800/5

10KV母线侧选电流互感器型号为LAJ-10/2000～6000/5型，其参数如下表所示： 表14

型号 额定电 流比(A) 2000～6000/5 级次 组合 0.5/D 准确 级次 0.5 二次负荷(Ω) 0.5级 2.4 10%倍数 二次负荷(Ω) 1S热稳动稳定倍数 90 倍数 定倍数 10 50 LAJ-10 13

10KV出线侧选电流互感器型号为LA-10/300/5型，其参数如下表所示：

表15 型号 额定电 流比(A) 级次 组合 准确 级次 0.5 二次负荷(Ω) 0.5级 0.4 10%倍数 二次负荷(Ω) 1S热稳动稳定倍数 150 倍数 定倍数 60 LA-10 400/5 0.5/0.5

（四）电压互感器的选择及校验

电压互感器的型式应根据使用条件选择：6－20KV屋内配电装置，一般釆用油浸绝缘结构，也可釆用树脂绕注绝缘结构的电压互感器。

35－110KV的配电装置，一般釆用油浸绝缘结构的电压互感器，220KV以上，一般釆用电容式电压互感器。

当需要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，或有第三绕组的单相电压互感器组。电压互感器三个单相电压互感器接线，主二次绕级连接成星形，以供电给测量表计，继电器以及绝缘电压表，对于要求相电压的测量表计，只有在系统中性点直接接地时才能接入，附加的二次绕组接成开口三角形，构成零序电压滤过器供电给继电器和接地信号（绝缘检查）继电器。

110KV选择电压互感器JCC－110型，其参数如下表所示： 表16

在下列准确等级 下额定容量(VA) 1级 单相 (屋外式) JCC-110 11000031003100 型式 额定变比 最大容量(VA) 连接组 3级 1000 2000 1/1/1-12-12 500

35KV选择电压互感器JDJJ－35型，其参数如下表所示： 表17

型式 额定变比 在下列准确等级 下额定容量(VA) 0.5级

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最大容量(VA) 1级 3级

单相 (屋外式) JDJJ-35 350003/1003/100 150 250 600 1200

10KV选择电压互感器JDZ－10型，其参数如下表所示： 表18

型式 单相 (屋外式) JDZ-10 10000/100 80 150 300 500 额定变比 在下列准确等级 下额定容量(VA) 0.5级 1级 3级 最大容量(VA)

（五）熔断器的选择与校检

高压熔断器应按所列技术条件选择，并按使用环境条件校验。熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载电流的损害，屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。

（1）熔断器选择的具体技术条件如下：

1) 电压：

UgUn （3.28）

限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中，以免因过电压而使电网中的电器损坏，故应为UgUn

2) 电流：

IgmaxIf2nIf1n （3.29）

式中：IIf2n——熔体的额定电流。 ——熔断器的额定电流

f1n3) 根据保护动作选择性的要求校验熔体额定电流，应保证前后两级熔断器之间，或熔

断器与电源侧继电保护之间，以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性。

4) 断流容量：

Ich(或I)Ikd （3.30）

式中：Ich——三相短路冲击电流的有效值。

Ikd——熔断器的开断电流。

35KV选择熔断器RW9-35型，其参数如下表所示：

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表19

系列型号 额定电压(KV) RW9-35 35 额定电流(A) 0.5 断流容量(MVA) 2000 备注 保护户外电压互感器

10KV选择熔断器RN2-10型，其参数如下表所示：

表20

系列型号 额定电压(KV) RN2

10 额定电流(A) 0.5 断流容量(MVA) 1000 备注 保护户内电压互感器

（六）母线的选择与校检

目前常用的导体有硬导体和软导体，硬导体形式有矩形、槽形和管形。 各种导体的特点 ：

矩形导体：散热条件较好，便于固定和连接，但集肤效应大，因此，单条矩形导体最好不超过1250mm2，当工作电流超过最大截面单条导体允许载流量时，可将2-4条矩形导体并列使用。矩形导体一般只用于35KV以下，电流4000A及以下的配电装置中。

槽形导体：机械强度好，载流量大，集肤效应系数较小。槽形导体一般用于4000~8000A的配电装置中，一般适用于35KV及以下。

管形导体：集肤效应系数较小，机械强度高，管内可以通风或通水，用于8000A以上的大电流母线。圆管表面光滑，电晕放电电压较高，可用于110KV及以上的配电装置中。

软导体：软导体分为单根软导线和分裂导线。分裂导线可满足大的负荷电流及电晕、无线电干扰要求，且抗震能力强，经济性好。 （1）导体选择的一般要求：

裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择或校验： ①工作电流 ②经济电流密度 ③电晕

④动稳定或机械强度 ⑤热稳定

同时也应注意环境条件如温度、日照、海拔等。

导体截面可按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选

16

择。一般来说，母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分。载流导体可构成硬母线和软母线。软母线是钢芯铝绞线（有单根、双分裂和组合导线等形式），因其机械强度决定于支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。110KV及以上高压配电装置，一般采用软导线。

110KV母线选LGJ-185型

35KV母线选用(100×8)型单条矩形铝母线

10KV母线选用每相2条180mm

(七）电缆的选择与校检

（1）电力电缆应按以下条件进行选择和校验：

①电缆芯线材料及型号 ②额定电压 ③截面选择 ④允许电压降校验 ⑤热稳定校验

10mm(1800mm)矩形铝导体

2电缆的动稳定由厂家保证，可不必校验。

10KV出线电缆选择S

120mm2电缆

六、防雷及过电压保护装置设计

避雷器是一种保护电器，用来保护配电变压器，电站和变电所等电器设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致。

避雷器有两种：（1）阀型避雷器 按其结构的不同，又分为普通阀型避雷器和 磁吹阀型避雷器：（2）管型避雷器，利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电

弧吹灭。用于线路作为防雷保护。 1．阀型避雷器应按下列条件选择：

（1）额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。

（2）灭弧电压：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大的导线对地电

17

压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压（灭弧电压）；在中性点非直接接地的电网中应不低于设备最高运行线电压。在中性点直接接地的电网中应取设备最高运行线电压的80%

110KV母线接避雷器选FZ-110型，其参数如下表所示：

表21 型号 FZ-110

35KV母线接避雷器选FZ-35型，其参数如下表所示：

组合方式 4×FZ-30J 额定电压(KV) 110 灭弧电压(KV) 100 工频放电电压(KV) 不小于 不大于 224 268 表22 型号 FZ-35

10KV母线接避雷器选FZ-10型，其参数如下表所示：

组合方式 2×FZ-15 额定电压(KV) 35 灭弧电压(KV) 41 工频放电电压(KV) 不小于 不大于 84 104 表23 型号 FZ-10 组合方式 单独元件 额定电压(KV) 10 灭弧电压(KV) 12.7 工频放电电压(KV) 不小于 不大于 26 31

18

第二部分 变电站（所）电气一次部分设计计算书

一、负荷计算

（一）主变负荷计算

由所给材料可知：

10KV侧

=2000+10000+500+1000+1200+800=15500 KW

Q=2000*0.484+10000*0.512+500*0.540+1000*0.484+ 1200*0.512+800*0.484=7843.6 kvar S=P2A=17.3716 MVA Q=17371.6 KV17.3716 I=S==1.003 KA

3Ue3*10235KV侧

P=6000+4300+5000+6000=21300 KW

 Q=6000*0.484+4300*0.540+5000*0.620+6000*0.484 =11230 kvar

S=P2Q=24079.1 KVA=24.0791 MVA 24.0791 I=S==0.397 KA

3Ue3*352所以变电站最大负荷为：

Smax=17371.6+24079.1=41450.7 KVA

=29015.49~33160.56 KVA

则主变压器容量为：

S=(70%~80%)S主max 选主变压器型号为SFSZ7-31500/110型

（二）站用变负荷计算

站用变压器容量为：

S=0.5%S=0.5%*31500=157.5 KVA

站主 选站用变压器S6-160/10型

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二、短路电流计算

（一）短路计算的目的、规定与步骤

1.短路电流计算的目的

在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：

(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限制短路电流的措施等，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。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；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。

(3) 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安全距

离。

2.短路计算的一般规定 (1) 计算的基本情况

1）电力系统中所有电源均在额定负载下运行。

2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。 3）短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。

4）所有电源的电动势相位角相等。

5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。

(2) 接线方式

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），不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。

3. 计算步骤

(1) 选择计算短路点。 (2) 画等值网络图。

1）首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。 2）选取基准容量Sb和基准电压Ub（一般取各级的平均电压）。 3）将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。 4）绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。

(3) 化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd。

(4) 求计算电抗Xjs。

(5) 由运算曲线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Xjs3.5）。

20

(6) 计算无限大容量（或X

js3）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。

（二）变压器的参数计算及短路点的确定

1. 变压器参数的计算

基准值的选取：SB100MVA

(1) 主变压器参数计算

由表1.1查明可知：U12%10.5 U13%.17.5 U23%6.5

U1%0.5(U12%U13%U23%)0.5*（10.5+17.5-6.5）=10.75 U2%0.5(U12%U23%U13%)0.5*（10.5+6.5-17.5）=-0.25 U3%0.5(U13%U23%U12%)0.5*（17.5+6.5-10.5）=6.75

电抗标幺值为：

X1U1%100U2%100U3%100SBSNSBSNSBSN10.7510010031.510031.50.341

X20.251006.751000.008

X310031.50.214

(2) 站用变压器参数计算

由表1.2查明：Ud%4

X4Ud%100SBSN41001000.1625

(3) 系统等值电抗

架空线：X 所以：XL1XL20.5*3015 

S0.5SXUL1B2C0.515100115.520.056

2.短路点的确定

此变电站设计中，电压等级有四个，在选择的短路点中，其中110KV进线处短路 与变

21

压器高压侧短路，短路电流相同，所以在此电压等级下只需选择一个短路点；在另外三个电压等级下，同理也只需各选一个短路点。

依据本变电站选定的主接线方式、设备参数和短路点选择，网络等值图如下：

图3 系统等值网络图

3.各短路点的短路计算

（1)短路点d-1的短路计算(110KV母线)

网络化简如图所示：

图4 d-1点短路等值图

X

X1S0.056

II(3)*KX*17.85 70.0561003*115.51

dS3UBC0.50KA

22

I

(3)K(3)KI(3)*KB*Id17.8570.508.9285KA1001785.7MVASishSX0.056

2.551.51II(3)K(3)K2.558.928522.768KA1.518.928513.482KAIsh

(2)短路点d-2的短路计算(35KV母线)

网络化简为：

图5 d-2点短路等值图

XIII

K*X1S(X110.1865CX2)//(X1X2)0.056(0.341-0.08)/20.1865(3)*dXS3UB*5.362100336.751.571KA(3)K(3)KI(3)*KB*Id5.3621.5718.424KA100536.193MVASishSX0.1865

2.551.51II(3)K(3)K2.558.42421.4812KA1.518.42412.720KAI

sh(3)短路点d-3的短路计算(10KV母线) 网络化简为：

23

图6 d-3点短路等值图

XIIISishK*X1S(X110.3335CX3)//(X1X3)0.056(0.3410.214)/20.3335(3)*dXS3UB*2.999100310.55.499KA(3)K(3)KI(3)*KB*Id2.9995.49913.742KA100298.507MVA

SX0.3352.551.51II(3)K(3)K2.5513.74235.0421KA1.5113.74220.750KAIsh （4）短路点d-4的短路计算

网络化简只需在图6上加站用变压器的电抗标幺值即可，如下图所示：

图7 d-4点短路等值图

24

XII IK’*0.33352525.33351‘*(3)*125.33351000.0395dXS3UBC30.399144.699A(3)K(3)KI(3)*KB*Id0.0395144.6995.716KA1002531.65MVA

SishSX0.03952.551.51II(3)K(3)K2.555.71614.5758KA1.515.7168.631KAIsh

4.绘制短路电流计算结果表 表24 短路点编基值 电压 UC(kV)短路电流基值 称 总电抗周期分量短路电流周短路电流冲击值 sh全电流 有效值 电流 支路名标幺值 有效值的期分量有效Id(kA) 短路容量 号 公式 SB3UCX* 标幺值I(3)*K值I(3)K（KA) i （KA） Ish(KA) S(3)K(MVA) 1 X‘*I (3)*KId 2.55I(3)K 1.51IK(3) SXB* d-1 115.5 0.50 110kv 0.056 17.857 d-2 36.75 1.571 35kv 0.1865 5.362 d-3 10.5 5.499 10kv 0.3335 2.999 d-4 0.399 144.799 0.4kv 25.3335 0.0395 8.9285 8.424 13.742 5.716 22.768 21.4812 35.0421 14.5758 13.482 12.720 20.750 8.631 1785.7 536.193 298.507 2531.65

三、电气设备选择及校验计算

在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按下表计算。

表25 各回路持续工作电流 回路名称 计算公式 变压器回路 Ig.max1.05In1.05SnIg.max2Pn3UnCOS3Un 馈电回路 25

注： Pn,Un,In等都为设备本身的额定值。

各回路持续工作电流计算结果见下表：

表26 各回路持续工作电流结果表 回路名称 110KV母线 计算公式及结果 Ig.max=1.05Sn3Un1.0531.53110=0.1736 KA 110KV进线 Ig.max=2P/23Uncos1.05Sn3Un236.8/231100.888=0.2175 KA 35KV母线 Ig.max=1.0531.5335=0.546 KA 35KV出线 Ig.max=2P/73Uncos1.05Sn3Un221.3/73350.885=0.1134 KA 10KV母线 Ig.max=1.0531.5310=1.91 KA 10KV出线 Ig.max=2P/103Uncos1.05Sn3Un215.5/103100.892=0.2006 KA 0.4KV母线 Ig.max=1.050.1630.38=0.255 KA

（一）高压断路器的选择及校验

1）110KV母线侧断路器的选择及校验。

①电压：因为Ug=110KV

Un=110KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.1736KA＝173.6A 选SW6-110/1250-15.8型，参数见表3所示

因为In=1250A，Ig.max=173.6A 所以Ig.max < In

③开断电流：Idt≤Ikd 因为Idt=8.9285KA ④动稳定：ich≤imax 因为ich =22.768KA

imax=41KA

所以ichIkd=15.8KA

所以Idt⑤热稳定：I∞²tdz≤It²t

26

\"I\"I8.92858.92851

t=2+0.06=2.06s(t为后备保护动作时间和断路器固有分闸时间之和) 因为 tz=1.85s>1s 所以tdz=tz=1.85

因为I∞²tdz=8.92852×1.85=147.48 It²t=412×1=1681 所以I∞²tdz经以上校验此断路器满足各项要求。 2）110KV进线侧断路器的选择及校验

①电压：因为Ug=110KV

Un=110KV 所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.2175 KA＝217.5A

选出断路器型号为SW6-110/1250-15.8型。

故Ig.max < In，此断路器型号与110KV母线侧断路器型号一样，故这里不做重复检验。

3）35KV母线侧断路器的选择及检验

①电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.546 KA＝546A

选出断路器型号为SW2－35/1000-24.8型，其参数见表4所示： 因为In=1000A

Ig.max==546A 所以Ig.max < In

③开断电流：Idt≤Ikd 因为Idt=8.424KA ④动稳定：ich≤imax 因为ich =21.4812KA ⑤热稳定：I∞²tdz≤It²t \"Ikd=24.8KA 所以Idtimax=63.4KA 所以ichI\"I8.4248.4241

t=2.5+0.06=2.56s 因为tz=2.25s>1s 所以tdz=tz=2.25s

因为I∞²tdz=8.424×2.25=159.67 所以I∞²tdz4）35KV出线侧断路器的选择及校验

2

It²t=24.8×4=2460.16

2

27

①电压：因为Ug=35KV Un=35KV 所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.1134 KA＝113.4A

选出断路器型号为SW2－35/1000-24.8型，故Ig.max < In

此断路器型号与35KV母线侧断路器型号一样，故这里不做重复检验。 5）10KV母线侧断路器的选择及校验

①电压：因为Ug=10KV

Un=10KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=1.91KA＝1910A

选出断路器型号为SN10-10型，其参数见表5所示： 因为In=2000A

Ig.max=1910A

所以Ig.max < In

③开断电流：Idt≤Ikd 因为Idt=13.742KA ④动稳定：ich≤imax 因为ich =35.0421KA ⑤热稳定：I∞²tdz≤It²t \"Ikd=43.3KA 所以Idtimax=130KA 所以ichI\"I1

t=3+0.15=3.15s 因为tz=2.6s>1s 所以tdz=tz=2.6s

因为I∞²tdz=13.7422×2.6=490.99 It²t=43.32×4=7499.56 所以I∞²tdz6）10KV出线侧断路器的选择及校验

①电压：因为Ug=10KV

Un=10KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.2006 KA＝200.6A

选出断路器型号为SN10-10/630-16型,其参数见表6所示： 因为In=630A

Ig.max=200.6A

所以Ig.max < In

③开断电流：Idt≤Ikd 因为Idt=13.742A ④动稳定：ich≤imax 因为ich =35.0421KA ⑤热稳定：I∞²tdz≤It²t

imax=40KA

所以ichIkd=16KA

所以Idt28

\"I\"I1

t=3+0.1=3.1s 因为tz=2.55s>1s 所以tdz=tz=2.55s

因为I∞²tdz=13.7422×2.55=481.55 所以I∞²tdzIt²t=162×2=512

（二）隔离开关的选择及校验

1)110KV母线侧隔离开关的选择与校检

①电压：因为Ug=110KV

Un=110KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.1736KA＝173.6A 选出隔离开关GW4－110/600型，其参数见表7所示

因为In=600A

Ig.max=173.6A 所以Ig.max < In

③动稳定：ich≤imax 因为ich =22.768KA

imax=50KA

所以ich④热稳定：I∞²tdz≤It²t

前面校验断路器时已算出I∞²tdz=147.48 又It²t=162×5=1280 所以I∞²tdz2）110KV进线侧隔离开关的选择及校验

①电压：因为Ug=110KV Un=110KV 所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.2175 KA＝217.5A 选出隔离开关型号为GW4－110/600型。

故Ig.max < In，此断路器型号与110KV母线侧隔离开关型号一样，故这里不做重复检验。

3）35KV母线侧断路器的选择及检验

①电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.546 KA＝546A

选出隔离开关型号为GW2-35/1000型，其参数见表8所示：

因为In=1000A

Ig.max==546A所以Ig.max < In

29

③动稳定：ich≤imax 因为ich =21.4812KA ④热稳定：I∞²tdz≤It²t

imax=50KA

所以ich前面校验断路器时已算出I∞²tdz==159.67

所以I∞²tdz4)35KV出线侧隔离开关的选择及校验

①电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

It²t=24.8×4=2460.16

2

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.1134 KA＝113.4A

选出隔离开关型号为GW4－35/600型，其参数见表9所示：

因为In=600A

③动稳定：ich≤imax

Ig.max=113.4A 所以Ig.max < In

因为ich =21.4812KA ④热稳定：I∞²tdz≤It²t

imax=50KA 所以ich前面校验断路器时已算出I∞²tdz=159.67 又It²t=162×5=1280 所以I∞²tdz5）10KV母线侧断路器的选择及校验

①电压：因为Ug=10KV

Un=10KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=1.91KA＝1910A

选隔离开关型号为GW2-10/2000型，其参数见表10所示 因为In=2000A ③动稳定：ich≤imax 因为ich =35.0421KA ④热稳定：I∞²tdz≤It²t

前面校验断路器时已算出I∞²tdz=490.99 又It²t=512×5=13005 所以I∞²tdz6）10KV出线侧隔离开关的选择及校验

①电压：因为Ug=10KV

Un=10KV

所以Ug= Un

imax=50KA

所以ichIg.max=1910A

所以Ig.max < In

②电流：查表26得：Ig.max=0.2006 KA＝200.6A 选出隔离开关型号为GN1-10/400型,其参数见表11所示

30

因为In=400A ③动稳定：ich≤imax 因为ich =35.0421KA ④热稳定：I∞²tdz≤It²t

Ig.max=200.6A 所以Ig.max < In

imax=50KA 所以ich前面校验断路器时已算出I∞²tdz=481.55 又It²t=14×5=980 所以I∞²tdz2

（三）电流互感器的选择及校验

1) 110KV进线电流互感器的选择及校验

①电压：因为Ug=110KV

Un=110KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.2175 KA＝217.5A

选电流互感器型号为LB-110/2600/5型，其参数见表12所示 因为I1n=2×600=1200A

Ig.max=217.5A

所以Ig.max < I1n

③动稳定：ich≤2ImKdw

因为2ImKdw=2×(2×600)×75=127279A=127.279KA 所以ich<2ImKdw

④热稳定：I∞²tdz≤(ImKt)2

ich=22.768KA

由断路器校验时已算出I∞²tdz=147.48 (ImKt)2=［(2×0.6)×75］2=8100 所以I∞²tdz<(ImKt)2

2) 变压器110KV侧电流互感器的选择及校验

①电压：因为Ug=110KV

Un=110KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.1736KA＝173.6A

选电流互感器型号为LB-110/2600/5型，故Ig.max < In

此互感器型号与110KV进线侧互感器型号一样，故这里不做重复检验。 3)35KV出线电流互感器的选择及校验

①电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

31

②电流：查表26得：Ig.max=0.1134 KA＝113.4A

选电流互感器型号为LCWD1-35/800/5型，其参数见表13所示

因为I1n=800A Ig.max=217.5A 所以Ig.max < I1n

③动稳定：ich≤2ImKdw

因为2ImKdw=2×800×2.5×56=158392A=158.392KA 所以ich<2ImKdw

④热稳定：I∞²tdz≤(ImKt)2

ich=21.4812 KA

由断路器校验时已算出I∞²tdz=159.67 (ImKt)2=(0.8×56)2=2007.04 所以I∞²tdz<(ImKt)2

4）变压器35KV电流互感器的选择及校验

①电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.546 KA＝546A

选电流互感器型号为LCWD1-35/800/5型, 所以Ig.max < I1n 此互感器型号与35KV出线侧互感器型号一样，故这里不做重复检验。 5）10KV出线侧隔离开关的选择及校验

①电压：因为Ug=10KV

Un=10KV

所以Ug= Un

②电流：查表26得：Ig.max=0.2006 KA＝200.6A

选电流互感器型号为LA-10/300/5型，其参数见表14所示 因为I1n=400A

Ig.max=200.6A 所以Ig.max < I1n

③动稳定：ich≤2ImKdw

因为2ImKdw=2×400×150=84853A=84.853KA 所以ich<2ImKdw

④热稳定：I∞²tdz≤(ImKt)2

ich=35.0421KA

由断路器校验时已算出I∞²tdz=481.55 (ImKt)2=(0.4×60)2=576 所以I∞²tdz<(ImKt)2

6）变压器10KV侧电流互感器的选择及校验

①电压：因为Ug=10KV

Un=10KV 所以Ug= Un

32

②电流：查表26得：Ig.max=1.91KA＝1910A

选电流互感器型号为LAJ-10/2000～6000/5型，其参数见表15所示 因为I1n=2000～6000A

所以Ig.max < I1n

2ImKdw

Ig.max=1910A

③动稳定：ich≤

因为2ImKdw=2×(2000～6000)×90=254.558KA~763.675KA 所以ich<2ImKdw ④热稳定：I∞²tdz≤(ImKt)

由断路器校验时已算出I∞²tdz=490.99 (ImKt)2=[(2~6)×50]2=10000~90000 所以I∞²tdz<(ImKt)2

2

ich=35.0421KA

（四）电压互感器的选择及校验

（1）110KV母线电压互感器的选择

1）一次电压U1：1.1Un>U1>0.9Un 2）二次电压U2n：U2n=100/3 3）准确等级：1级 选择JCC－110型 （2）35KV母线电压互感器的选择

1）一次电压U1：1.1Un>U1>0.9Un 2）二次电压U2n：U2n=100 3）准确等级：1级 选择JDJJ－35型 (3)10KV电压互感器的选择

1）一次电压U1：1.1Un>U1>0.9Un 2）二次电压U2n：U2n=100 3）准确等级：1级 选择JDZ－10型

U1=10KV

Un=10KV

U1=35KV

Un=35KV

U1=110KV

Un=110KV

（五）高压熔断器的选择及校验

33

35KV选熔断器RW9-35型 10KV选熔断器RN2-10型

校验：①10KV母线短路容量S″＝298.507MVA＜SD＝1000MVA

②35KV母线短路容量S＝536.193MVA＜SD＝2000MVA

″

（六）母线选择及校验 1）110KV母线的选择及校验

①110KV及以上高压配电装置，一般采用软导线。 ②按经济电流密度选择母线截面： 查表5得，Ig.max=0.1736 KA=173.6A。 按Tmax=5000h/a

可得经济电流密度J=1.15A/mm2

则母线经济截面为Sj= Ig.max/J=173.6/1.15=150.96mm2 选LGJ-185型

在Qy=70℃,Q0=25℃时，Iy=510A 综合校正系数K0＝0.96 K0Iy=0.96×510=489.6A 所以Ig.max< K0Iy

③按电晕电压校验：Ulj=Ug Ulj=84K·mr·δ·r(1+

0.301

r

)lg

r

R=

S185=7.674mm=0.7674cm

k=1

mr=0.87 )lgr α=0.7m=70cm δ=0.892

临界电压：Ulj=84K·mr·δ·r(1+

0.301

r

=84×1×0.87×0.892×0.7674×(1+=133.724

0.3010.8920.7674)×lg

700.7674

(式中，r为导线半径；k为三相导线等边三角布置时为1；mr为导线表面粗糙系数；多股导线mr=0.87～0.83；δ为空气相对密度，δ=0.892)

所以Ulj=133.724KV>Ug=110KV 2）35KV母线的选择及校验

34

①按经济电流密度选择母线截面

35KV最大持续工作电流查表5得，Ig.max=0.546 KA=546A

按Tmax=4500h/a，查145页表5-18，可得经济电流密度J=0.84A/mm2 则母线经济截面为： S= Ig.max/J=546/0.84=650mm2

选用(100×8)型单条矩形铝母线，平放时长期允许载流量为1542A，取综合校正系数K=0.94，则实际载流量为I=1542×0.94=1449.48A>Ig.max

可满足长期发热要求。

②热稳定校验：S≥Smin=

ICtdz(mm2)

tdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间 即tdz=0.19+0.05=0.24S

其中热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为: Smin=

ICtdz842487=

0.24=47.44(mm2)

可见，前面所选母线截面S=100×8=800mm2>Smin=47.44 mm2 能满足短路热稳定要求。

③动稳定校验

振动系数的确定：

ɑ=0.7m；l=1.2m；ε=1.55×104；β=1

fph1.73107l

114.04(Nm)

ich21.7310710.7(21.481210)1

32

Wphbh260.0080.12261.3310255(m)

3 phfphl 查资料知硬铝线最大应力为69×106 Pa，满足动稳定要求。 3）10KV母线的选择及校验

①按经济电流密度选择母线截面

10KV最大持续工作电流查表5得，Igmax1.91 KA10Wph114.041102.13105.5710(Pa)

5=1910A

2采用铝母线，Tmax5600h/a时，经济电流密度J0.74A/mm

则母线经济截面为：

35

SIgmaxJ19100.7422581.1(mm)

选用每相2条180mm10mm(1800mm2)矩形铝导体，平方时IN2128A，集肤效应系数KS1.30

因实际环境温度025C，综合修正系数K1.00，故25C时允许电流为：

KIy121282128AIgmax1910A

可满足长期发热的要求。

1) 热稳定校验

由校验短路器可知，短路电流周期分量QKQP164.77[(KA)2s] 母线正常运行最高温度为：

W(al)(Imax/Ial)22 由C25(7025)(1212.44/2128)39.6(C)o

99，则母线最小截面Smin为：

SminQKKSC164.77101.3099226

满足热稳定。



147.83(mm)1600(mm)2) 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35.0421KA相间距离

取0.35m

fph1.73107lich1(35.042110)1

32 1.731070.35606.9(6Nm)Wphbh230.010.182231.0810(m)

24-43phfphl10Wph606.961.5101.08101.2610(Pa)

6同相条间应力为：

36

fb0.25100.25107ichb2K122735042.10.010.48 （3.24）

147354(Nm)Lbmaxb2h(al0.011.3(m)LLbmax1.51.3ph)fb620.18(701.26)10147354 （3.25）

实际衬垫距为： 1.15,即每跨内满足动稳定所必须的最少衬垫数为2个。

L21.52Lb0.75mLbmax

满足动稳定的要求。

（七）电缆选择及校验

10KV出线电缆的选择及校验

按额定电压：UgmaxUn

按最大持续工作电流选择电缆面积S，查表5得：Igmax200.6A

2选择S120mm电缆，N25C时，IN245A、al90C。

温度修正系数

Ktalal25901590251.15 （3.26）

其中为土壤温度

土壤热阻修正系数K31.0,直埋两根并列敷设系数K40.92。 允许载流量:

IalKtK3K4IN1.151.00.92245259.21388.13(A) （3.27）

满足长期发热要求。

四、防雷保护计算

（一）110KV母线接避雷器的选择及校验

37

由Ug=110KV，选FZ-110型，其参数见表21所示 检验：(1)灭弧电压：Umi≥kUxg

因为kUxg=1×110/3=63.509KV Umi> kUxg

(2)工频放电电压下限：Ugfx≥3.5Uxg 因为Ugfx=224KV 所以Ugfx>3.5Uxg

（二）35KV母线接避雷器的选择及校验

由Ug=35KV，选FZ-35型，其参数见表22所示 检验：(1)灭弧电压：Umi≥kUxg

因为kUxg=1×35/3=20.207KV Umi> kUxg

(2)工频放电电压下限：Ugfx≥3.5Uxg 因为Ugfx=84KV 所以Ugfx>3.5Uxg

（三） 10KV母线接避雷器的选择及校验

由Ug=10KV选FZ-10型，其参数见表23所示 检验：(1)灭弧电压：Umi≥kUxg

因为Uxg=10/3=5.774KV Umi> Uxg

(2)工频放电电压下限：Ugfx≥3.5Uxg 因为Ugfx=26KV 所以Ugfx>3.5Uxg

38

Umi=100KV

3.5Uxg=3.5×110/3=222.28KV

Umi=4.1KV

3.5Uxg=3.5×35/3=70.725KV

Umi=12.7KV

3.5Uxg=3.5×10/3=20.207KV

结束语

历经一个多星期的时间，终于完成了这次发电厂电气部分的课

程设计。在这段时间里，为了完成课程设计可以说是达到废寝忘食的地步。由于自身知识的不全面，很多东西都不太懂，需要花大量时间找资料，在这个过程中对学过的知识进行了温故而知新，令我获益匪浅。尽管这次的课程设计还有许多不足乃至错误，但我已经很努力了，也得到了许多收获，非常感谢孔老师平时的教导。

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