沙河局域电网设计

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1、编号 0814127 毕业论文 （ 2012 届本科）题 目： 沙河局域电网设计 学 院： 物理与机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 作者姓名： 指导教师： 职称： 副教授 完成日期： 2012 年 5 月 10 日二 一二 年 五 月xx学院本科生毕业论文（设计）诚信声明本人郑重声明：所呈交的本科毕业论文（设计），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 作者

2、签名： 二O 年 月 日xx学院本科生毕业论文（设计）题目审批表学院：_ 物理与机电工程学院_ 专业：_ 电气工程及其自动化_教师姓名刘永科职称副教授学历拟选论文（设计）题目沙河局域电网设计选题内容与要求：教研室（研究所、中心）负责人审查意见：签字： 年 月 日学院审核意见：学院（章） 年 月 日xx学院本科生毕业论文（设计）开题报告论文题目沙河局域电网设计学生姓名姚旭东所属学院物理与机电工程学院专业电气工程及其自动化年级指导教师刘永科所在单位xx学院职称副教授开题日期选题的根据：选题的理论、实际意义并综述有关本选题的研究动态和自己的见解论文的主要内容、基本要求及其主要的研究方法：论文进度安排

3、和采取的主要措施：（打印）主要参考资料和文献：（打印）指导教师意见：签 名： （亲笔签名）年 月 日教研室意见负责人签名：年 月 日学 院 意 见负责人签名：年 月 日沙河局域电网设计说明书摘要本文根据地方电力网规划的要求，在对原始资料系统负荷综合分析的基础上，运用传统的规划方法，并结合优化规划的思想，为待建钢厂设计一套经济合理的最优供电方案。同时，基于最优设计方案，给出了电网的初步潮流分布、并对其进行了理想的无功补偿措施。通过短路电流计算，为钢厂变电所选择了经济合理的一次设备。在此设计中，采取了一定的简化假定，一定程度上消弱了优化思想的优势，随着规划理论的创新、技术条件的发展和设计经验的积累

4、，有效加强规划的科学性。关键词 电力网规划 最优方案 潮流分布 设备 科学性AbstractAccording to the local power grid planning requirements based on the comprehensive analysis of the original information system load, the use of traditional planning methods, combined with optimizing the idea of planning, a set of economic rationality is

5、to be built of steel design optimal supply scheme. The same time, based on the optimal design, given the initial trend of the grid distribution, and the desired reactive power compensation measures. Steel substation selected by the short-circuit current calculation, the economic rationality of a dev

6、ice. In this design, to take certain simplifying assumptions, to some extent weaken the advantages of optimized thinking, planning theory of innovation, the accumulation of technical conditions for the development and design experience to effectively strengthen the scientific nature of the plan.Keyw

7、ords: Power network planning , Optimal solution , Power flow distribution , Equipment , Scientific.目录第一章 绪论电能是当今世界最重要的清洁能源，而且产生电能的一次能源非常丰富且具有一次能源所不具备的的便于大规模生产、传输、分配、转换、控制以及廉价等优势，因此电能的生产量和使用量已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志之一，如何合理确定在何时、何地投建何种类型的输电线路，以达到规划周期内所需要的输电能力，在满足各项技术指标的前提下使输电系统的费用最小便成为电网规划设计当中的核心所在，如何做

8、好一个地区电网规划 ,服务社会经济发展需要 ,是电网经营企业所必须重视的，同时在考虑企业资产的保值增值情况下使供电质量与供电可靠性满足社会的需求。近年来，随着国家经济的高速发展，电网的发展也呈现快速增加的趋势。特别是在大容量、长距离、高电压电网规划设计中，对发电、输电、变电、配电等环节的亦有明确的设计要求。电力系统规划、设计及运行的根本任务是，在国民经济发展计划的统筹安排下，合理开发、利用动力资源，用经济、合理的投资和运行成本，来满足国民经济各部门及人民生活的不断增长的需要，提供充足、可靠和质量合格的电能。而电网设计的基本原则是满足运行中的安全可靠性，近、远景发展的灵活适应性及供电的经济合理性

9、的要求。与发电、输电、变电工程协调发展，并为电力系统继电保护、安全自动装置以及下一级电压的系统设计创造条件。在电力系统的规划设计中，必须根据国家规定的有关方针政策和国民经济发展规划。依据变电所和电源布局确定的基础上，对接线方案提出若干方案，然后对它们进行全面的技术和经济比较，选择一个较好的方案，对于电力网的投资、建筑、运行和发展都有重要意义。对于本次设计，在对原始资料系统负荷综合分析的基础上，运用传统的规划方法，并结合优化规划的思想，为待建钢厂设计一套经济合理的最优供电方案。同时，基于最优设计方案，给出了电网的初步潮流分布、并对其进行了理想的无功补偿措施。通过短路电流计算，为钢厂变电所选择了经

10、济合理的一次设备。并为其配置了基本的继电保护装置。在此设计中，采取了一定的简化假定，一定程度上消弱了优化思想的优势，随着规划理论的创新、技术条件的发展和设计经验的积累，有效加强规划的科学性。第二章 沙河局域电网设计第一节 设计资料1原始资料沙河市决定在距离发电厂100km处建设一座钢厂，由发电厂向钢厂供电，经过设计单位调查了解，最后确定该钢厂的最大负荷为=40MW，最小负荷是最大负荷的60%，一级重要负荷占65%，功率因数为0.90，年最大负荷利用小时取6000h。本地区年平均气温15，最热月平均最高气温28。2设计的基本要求（1）根据所提供的数据，初步确定该电力网的供电方案。（2）确定电力网

11、的额定电压。（3）确定电网接线方案，可初定出两个比较合理的方案进行经济比较。（4）选出输电线的截面，计算导线的网损和电压降落。（5）选择电力变压器。（6）进行初步潮流计算，制定无功平衡方案，决定各节点补偿容量。（7）选定钢厂变电所电气主接线中的主要设备，并进行校验。（8）按通常情况配置基本的继电保护装置。第二节 电力负荷计算目前，我国电力负荷计算方法主要有两种常用的基本计算方法，即：需要系数法和二项式系数法。需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法，最为简便；对于设备容量偏差比较大，最大设备比较突出的设备组，采用二项式系数法比较合适。1. 电力负荷计算电力负荷计算用的基本公式为：式中

12、 规划单位综合最大有功负荷，单位kW；用户安装设备额定总容量，单位kw；全厂需要系数。2变电所的计算负荷变电所的计算负荷公式为式中 各组用电设备组的同时系数；第i组同类设备安装额定容量之和，单位kw；第i组用电设备的需要系数。3对设计资料分析根据电力网设计资料中的已知条件：经设计单位调查了解，待建钢厂的最大负荷为=40MW，最小负荷是最大负荷的60%，一级重要负荷占65%，功率因数为0.90，年最大负荷利用小时取6000h，故该厂负荷不必重新计算。第三节 电力网额定电压选择对于电力网电压等级的选择和确定：电力网额定电压的选择是一个涉及面很广的综合性问题，除考虑容量、距离、运行方式等多种因素外，

13、还应根据动力资源的分布及工业布局等远景发展情况，进行全面的技术经济比较。输电线路电压等级的确定应符合国家规定的标准电压等级，我国现行的输电线路额定电压标准见表1。表1 各级架空线路的输送能力额定电压/kV输送容量/MVA输送距离/km额定电压/kV输送容量/ MVA输送距离/km361035600.11.00.11.20.222103.530134156202050301001102203305007501050100500200800100015002000250050150100300200600150850500以上根据所给电力网设计资料已知条件，待建钢厂与发电厂的供电距离100km，=

14、40MW，=0.9，=6000h，故可初步选择三个电压等级，分别为220KV，110KV，60KV，通过经济技术比较后确定最为合适的供电电压。但由于历史原因，60kV电压等级曾在东北地区使用，而现行的电网电压等级中60kV已不在使用，故本次设计只对220kV、110kV两个电压等级进行经济技术比较来确定最为合适的供电电压等级。第四节 电力网接线方案选择1电力网接线方式的基本要求及原则 在电力系统运行时，电力网接线应保证供电可靠性，供电的间断将使工业企业停产、城市的正常生活瘫痪，并使国民经济遭受很大的损失。在某些特殊情况下，突然停电可能会发生不幸的人生事故及其他的严重后果。故电力网接线方式应满足

15、以下原则：（1）保证运行的可靠性 电力系统运行的可靠性，可用一系列的技术措施来保证。当电力系统中某一元件发生故障时，由继电保护装置把这一故障元件迅速切除，以保证系统其它部分持续运行。当一条线路发生故障时，由闭式电力网保证用户的持续供电，对不允许间断供电的一级用户，则在该变电所中设置不少于两台变压器。（2）电力系统运行的灵活性电力网接线应能适应各种可能的运行方式，电力系统在一年各季节中随着各发电厂输出功率的变化，以及用户负荷的变化而不同的运行方式。电力网接线必须保证对发电厂的发电机、电力网的线路及个别电气设备进行检修的可能性，并保证在各种运行情况下供电的可靠性以及电能的质量，不能满足灵活性的电力

16、网接线，会使运行发生困难，并使用户遭受不应有的停电。（3）电力网运行的经济性确定的电力网接线，除满足运行可靠性及灵活性的要求外，还应力求节约所需的设备及材料，减小设备费及年运行费，最合理的接线方式应根据技术经济比较来确定。对电力网接线的经济性，不应该仅仅根据电力系统本身的设备和运行费来衡量，还需考虑到用户的运行费用。（4）电力系统运行的安全性电力网接线方式必须保证在所有的运行方式下及检修工作运行人员的安全。综上，根据电力网设计规划原则及本设计要求，结合本设计题目具体数据和实际情况，电力网接线方式初步选择以下两种开式网供电方案：方案一：单电源单回路供电，见图1；方案二：单电源双回路供电，见图2。

17、图1 方案一 单电源单回路供电图2 方案二 单电源双回路供电2两种接线方式技术经济综合比较方案一为单一的供电方式，即单电源单回路供电，这种方式完全能保证对用户的电能供应，且初次投资费用将会是方案二的一半，考虑到建成后系统中各高压电气设备的维护费用，折旧费用等，方案一也将近似为方案二的一半。对于一个大中型钢厂来说，停电事故造成的经济损失将会大大增加。综合以上考虑，为保证供电的可靠性、灵活性、经济性、安全性，另外考虑到该待建钢厂有65%的一级重要负荷，时刻不能中断供电，为防止线路故障或检修时造成停电事故，最后确定该待建钢厂电力网接线方式为单电源双回路供电的开式电力网接线。第五节 电力网导线截面的初

18、步选择根据电力网截面的选择原则，其选择的截面既要满足供电的可靠性和电能质量的要求，还要考虑到经济性，在上述初步选择的两个不同电压等级下，进行经济比较，最后确定最为合理的方案。根据电力网导线截面的选择方法，对区域电力网及地方性电力网，即35kV及以上的高压线路，一般按照经济电流密度来选择导线截面。按经济电流密度计算经济截面的公式为根据设计资料的已知条件，=40MW，=0.9，=6000h，分别按220kV、110kV两个不同的电压等级选择导线的经济截面。本次设计均采用铝质的架空线路，其导线和电缆的经济电流密度见表2。表2 导线和电缆的经济电流密度 (A/)线路类别导线材质年最大有功负荷利用小时3

19、000h以下30005000h5000h以上架空线路铜3.002.251.75铝1.651.150.90电缆线路铜2.502.252.00铝1.921.731.541.电压等级为220kv时：由表2，按=6000h，查得经济电流密度=0.9 A/，则=116.64（A）=129.6（）因双回路供电，故每回路导线截面为=64.8（）电气设备技术手册，选标准截面为70的钢芯铝绞线，型号LGJ-70。2.电压等级为110kv时由表2，按=6000h，查得经济电流密度=0.9 A/，则=232（A）=258（）因双回路供电，故每回路导线截面为=129（）查电气设备技术手册，选标准截面为120的钢芯铝绞

20、线，型号LGJ-120。第六节 电力网设计方案分析1.电晕校验分析在60kv及以上高压电力网线路上，应进行电晕校验分析，因此，架空线路须按不发生电晕条件来选择导线。按不发生电晕条件选择导线时，额定电压110kv的线路，导线直径不得小于11mm；220kv的线路，导线直径不得小于25mm。同样，分别按三个不同的电压等级进行电晕校验分析。(1) 电压等级为220kV时按电晕校验条件，220kV电力网选择导线的型号不得小于LGJ-120，而经经济电流密度选择的导线截面为LGJ-70，小于临界截面，存在电晕现象，不能满足电晕条件要求，故采用220kV的电压等级供电是不合理的。(2) 电压等级为110k

21、V时按电晕校验条件，110kV电力网选择导线的型号不得小于LGJ-50，而经经济电流密度选择的导线截面为LGJ-120，满足电晕校验要求，不会存在电晕现象，故采用110kV的电压等级供电是合理的。对于上述110kV电压等级的方案还需要采用电压损耗校验进行分析，进一步论证其是否是最为合适的供电电压等级。2. 110kV电压等级电压损耗校验已知 =20MW，=0.9，=0.484=200.484=9.68Mvar所选LGJ-120型架空线，采用线间几何均距为=5m，水平排列查电气设备技术手册，=0.27/km，=0.423/km，则线路电压损耗为=8.6kV电压损耗百分为 分析得出，7.85%10

22、%,故110kV电压供电网的电压损耗满足电压损耗校验条件。查电气设备技术手册，按级电网线路条件校验机械强度。所选导线截面=12025，所以满足机械强度的要求。3校验发热条件查电气设备技术手册，选择LGJ-120型导线的允许载流量=380A，则双回路总允许载流量=2380=760A，而总计算电流 =2232=464A所以=760A=464A，选择LGJ-120型的导线截面满足发热条件的要求。综上，查电气设备技术手册，架空导线数量选择为2LGJ-120，计算外径为=15.20mm，计算截面为=138.33，导线单位质量m=492kg/km，线路长度L=100 km6根做相线，另选100km2根镀锌

23、钢绞线GJ25做避雷线。4电力网电压等级的最终确定根据电晕校验和电压损耗两种方案的技术比较，经分析论证后确定：（1）对于220kV电压等级，经电晕校验，不满足电晕校验的要求，故不必进行电压损耗校验，最后确定不能采用220kV的电压供电；（2）对于110kV电压等级的技术比较在电晕校验比较上，110kV供电的电压等级都能满足电晕损耗的要求； 在电压损耗校验上，110kV供电的电压损耗占7.85%，线路电压损耗小于规定电压损耗的10%。所以综合论证后得知， 110kV电压的电压损耗较小，能够保证供电电网的电能质量。综合以上220kV和110kV两种电压等级供电方案的技术比较和分析，最后确定110k

24、V电压等级为该供电方案的额定电压。第七节 钢厂变电所电气主接线方案及主变压器选择一、钢厂变电所电气主接线方案确定1.电气主接线设计的基本要求（1）满足对用户供电的可靠性和电能质量的要求；（2）主接线设计应力求简单、安全可靠、灵活方便；（3）经济，投资少，运行费用低；（4）操作时，应能保证运行人员及设备的安全；（5）考虑510年的发展，留有扩展余地。2.电气主接线方案的确定按已确定的电力网接线，该钢厂采用单电源双回路供电方式，由于钢厂一级重要负荷占负荷的65%，为保证供电的可靠性，应选择两台变压器并列运行。电气主接线方式可采用桥式接线。而桥式接线按照连接桥的位置，可分为内桥接线和外桥接线两种形式

25、，如图3所示。桥式接线由于四个回路只用了三个断路器，配电装置的结构比较简单、造价便宜，运行中有一定的可靠性、灵活性，便于发展，因此在具有两台主变压器的双回路变电所中得到了广泛的应用。（1） 内桥接线内桥接线时母线桥在线路开关的内侧，如图3（a）所示，这种接线适合于线路较长，变压器不经常切换的情况。（2） 外桥接线外桥接线与内桥接线相反，母线桥在线路开关的外侧，如图3（b）所示。此种接线适合于线路短、变压器需要经常切换的情况。外桥式接线适用于电压为35kV及以上的电源线路较短、变压器需要经常操作的系统中。综上，并根据已知设计资料，该钢厂变电所电气主接线采用外桥式接线，如图3所示：（a）内桥接线

26、（b）外桥接线图3 桥式接线图二、变压器容量和台数的选择原则1.主变压器台数的选择原则变电所一般要装设两台主变压器，考虑到发展，主变压器的容量应根据电力系统的规划负荷来选择。当一台主变压器检修和事故时，另一台主变压器的容量应保证70%的全部负荷，或重要用户的主要生产负荷。2.选择主变压器的容量主变压器的容量应满足条件，且降压变电所与系统的主变压器一般不超过两台。当负荷发展需要增大容量时，应考虑更容量的变压器；当只有一个电源或变电所可由系统中、低压侧网络取得备用电源时，可装设一台主变压器。主变压器一般都采用三相变压器。三、变电所主变压器的确定由于该钢厂最大负荷为=40MW，=0.9，=6000h

27、，一级重要负荷占65%，考虑其供电可靠性，按主变压器台数的选择原则，确定该钢厂变电所选择两台主变压器。两台主变压器的容量为=44.4（MVA）考虑到一台主变压器故障时，另一台主变压器能满足全部一级重要负荷65%的供电，故每台主变压器的容量为65%=28.9（MVA）查电气设备技术手册，选择容量为=31500kVA的三相双绕组铝芯电力变压器，变压器型号为SFL1-31500 kVA/110kV/10.5kV，选择两台并列运行，向该钢厂负荷供电。（31500kVA）（28900kVA），满足供电可靠性的要求。因为单台变压器的计算容量为=28900kVA，所以选择型号为SFL1-31500/110型

28、电力变压器，总容量为31500kVA2台。所选择的变压器参数如下： 变压器高压侧电压为=121kV，其调压范围为-22.5%+5%变压器低压侧电压为=10.5kV，=190kW，=31.05kW，=10.5，=0.7。SFL1-31500 kVA/110kV/10.5kV型电力变压器连接组标号为YNd11。第三章 电力网电气设计计算第一节 输电线路等值电路计算根据已确定的电力网接线方案，通过已确定条件：额定电压为110kV，供电距离100km的双回路供电网，采用LGJ-120的架空导线，线间距离为=5m，导线水平排列。由以上参数求该电网等值电路及参数。一、求线路参数1.线路电阻值查电气设备技术

29、手册6，LGJ-120型导线每千米的电阻值为=0.27/km，则双回路输电线路的总电阻为2.线路电抗值查电气设备技术手册6，LGJ-120型导线每千米的电抗值为=0.423/km，则双回路输电线路的总电抗为3.线路导纳值电气设备技术手册8，LGJ-120型导线每千米的电纳值为=，则双回路输电线路的总电纳为4.绘制双回路供电线路的等值电路双回路供电线路的等值电路如下图4所示:图4 双回路输电线路等值电路图第二节 电力变压器的等值电路计算一、钢厂变电所变压器的参数计算（折算到高压侧）根据已确定的变压器，钢厂变电所选择两台SFL-31500kVA/110kV双绕组电力变压器，变比为110kV/11k

30、V，变压器特性参数如下：额定容量 =31500 kVA额定电压 =110kV高压侧额定电压=121kV低压侧额定电压=10.5kV短路损耗=190kW空载损耗=31.05kW短路电压百分=10.5空载电流百分=0.7SFL-31500kVA/110kV型电力变压器连接组标号为YNd111.变电所两台并联降压变压器的电阻为=1.16()2.两台并联降压变压器的电抗为=20.17（）3.两台并联变压器的空载损耗为=2=231.05=62.1kW=0.0621MW4.两台并联变压器的励磁无功损耗为=441kvar=0.441Mvar5.变电所两台并联降压变压器的等值电路图如下图5所示图5 降压变压器

31、的等值电路图二、连接在发电机母线上的升压变压器的参数计算1.升压变压器的电阻为=1.4()2.升压变压器的电抗为=24.4（）3.升压变压器的空载损耗为=2=231.05=62.1kW=0.0621MW4.升压变压器的励磁无功损耗为=441kvar=0.441Mvar5.升压变压器的等值电路图如图6所示图6 降压变压器的等值电路图三、绘制系统等值电路图根据上述已算得个元件参数，绘制系统等值电路图，如图7所示：图7 系统等值电路图第三节 电力网潮流分布计算潮流计算是电力系统中一种最基本的计算，它的任务是对给定的运行条件确定系统的运行状态。根据设计要求，通过已确定的该供电网的具体参数，初步计算该供

32、电网的潮流分布。由已确定系统各元件参数：输电线路充电功率Mvar变压器励磁功率=(0.0621+j0.441)MVA系统在最大负荷运行时=（40+j19.36）MVA再次将系统等值电路简化，如图8所示图8 系统等值电路图1降压变压器损耗计算降压变压器电压损耗=4.03kV降压变压器功率损耗MVA节点c功率MVA2输电线路损耗计算输电线路电压损耗=9.47 kV输电线路功率损耗MVA节点b功率MVA3升压变压器损耗计算升压变压器电压损耗=5.86kV升压变压器功率损耗MVA 则由发电厂发电机母线输出的功率为MVAMVA第四节 无功功率平衡补偿一、无功补偿容量计算由上节潮流计算得：发电厂发电机母线

33、输出的功率MVA若发电机在满足有功需求时按照额定功率因数=0.9运行，其输出功率为MVA=MVA此时无功功率缺额达到=29.2220.81=8.41Mvar在确定总的无功补偿容量后，可根据所选并联电容器的单个容量来确定电容器的个数，由附表查得，选用BWF10.5-100-1型电力电容器，其中，单个电容器容量为=100kvar，则所需并联电容器个数=84.1个因该型号电容器为单相电容器，应取3的整数倍，所以取84个单相电容器，三相均衡分配，每相装设28个，则电容器的实际无功补偿总容量为=84100=8400kvar二、确定电力电容器的装设位置并联补偿的电力电容器在供配电系统中的补偿方式有，高压集

34、中补偿、低压集中补偿、单独补偿三种形式。将电容器组集中并联在降压变电所的二次10kv母线上，使10kv母线所有线路上都能得到无功功率补偿，这种补偿方式适合于大、中型工厂变电所使用，故本次设计采用低压集中补偿方式。第四章 钢厂变电所主要电气设备选择第一节 三相短路电流计算在电力系统工程中，短路电流计算方法有标幺值法和有名值法两种计算方法，本次设计采用标幺值计算法。短路计算的目的是用来合理选择和校验各种高压电器设备，确定继电保护装置的整定计算，便于系统运行维护和事故分析。短路电流计算的步骤是，根据已知条件确定短路电流计算图，按短路电流计算目的确定短路点，对不同的短路点绘制出不同的等值电路图，用串、

35、并联方法化简等值电路图，求出短路点签总电抗值，按短路电流计算公式，求出不同短路点的三相短路电流和短路容量。一、 短路电流计算图根据电气主接线图，确定出短路电流计算图，如图9所示钢厂变电所降压变压器高压侧110kV进线端定为K1短路点，变压器低压侧10kV母线定为K2短路点。图9 短路电流计算图1确定基准值取=100MVA，=115.5kV，=10.5kV则=0.50kA，=5.50kA2计算短路电路中各元件的电抗标幺值由已知，最大运行方式时断流容量为=500MVA，则电力系统的电抗标幺值=0.2升压变压器的电抗标幺值=0.333架空线路的电抗标幺值=0.16降压变压器的电抗标幺值=0.333绘

36、制短路等效电路图，如图11所示图10 系统短路等效电路图（标幺值法）1K1点短路时的短路电流及短路容量总电抗标幺值=0.2+0.33+0.16=0.69三相短路电流周期分量有效值=0.725kA三相短路次暂态电流和稳态电流=0.725kA三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值=1.848kA=1.095kA三相短路容量=145MVA2K2点短路时的短路电流及短路容量总电抗标幺值=0.2+0.33+0.16+0.167=0.857三相短路电流周期分量有效值=6.42kA三相短路次暂态电流和稳态电流=6.42kA三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值=16.37kA=9.70kA三相短

37、路容量=117MVA3短路电流计算结果，如下表3所示表3 短路电流计算结果表短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/K10.7250.7250.7251.8481.095145K26.426.426.4216.379.70117第二节 变电所高压电气设备选择及校验选择电气设备的最高允许电压，一般可按电气设备的额定电压不低于安装地点电网的工作电压选择，及满足条件。选择电气设备的额定电流不得低于安装地点的最大持续工作电流选择，及满足条件。一、110kV高压电器选择及校验从已知条件：在最大负荷运行时，变电所电力负荷，=40MW，=19.36Mvar，=44.44MVA，=0.07+0.4+0.5=

38、0.97s,=110kV，=10kV，则变电所高压侧计算电流=233.2A1110kV户外高压隔离开关选择根据已知条件，查电气设备技术手册，选择GW5110GK/600型高压隔离开关，其技术参数为：额定电压=110kV，额定电流=600A，极限电流峰值72kA，热稳定实验电流16kA，校验结果如表4所示，可见，校验结果合格，所选GW5110GK/600型高压隔离开关12台。表4 110kV户外高压隔离开关选择及校验结果序号项目安装地点计算数据选择GW5110GK/600型校验结果参数计算数据参数选择数据1工作电压/kV110110合格2工作电流/A232.2600合格3动稳定/kA1.8487

39、2合格4热稳定/0.501024合格2110kV户外高压断路器选择根据已知条件，查电气设备技术手册，选择SW3110G/1200型高压隔离开关，其技术参数为：额定电压=110kV，额定电流=1200A，断流容量=3000MVA，极限电流峰值41kA，热稳定实验电流21kA，固有分闸时间0.07s，固有合闸时间0.4s，校验结果如表5所示，校验结果合格，所选SW3110G/1200型高压隔离开关6台。表5 110kV户外高压断路器选择及校验结果序号项目安装地点计算数据SW3110G/1200校验结果参数计算数据参数选择数据1工作电压/kV110110合格2工作电流/A232.21200合格3断流

40、能力/MVA1453000合格4动稳定/kA1.84872合格5热稳定/0.502205合格3110kV户外高压电压互感器选择及校验根据电压互感器的选择条件，所选择电压互感器一次侧额定电压与安装地点额定电压一致，二次侧额定电压一般为100V，电压互感器的选择应满足条件。根据已知条件，查电气设备技术手册，选择JCC2110型电压互感器，一次绕组额定电压为kV，二次绕组额定电压为kV，辅助绕组额定电压为0.1kV，二次绕组额定容量为1级500VA，3级2000VA。校验结果如表6所示，校验结果合格，所以选择JCC2120型户外电压互感器2台。根据电压互感器的选择原则，不需要校验动稳定和热稳定。表6

41、 110kV户外高压电压互感器选择及校验结果序号项目安装地点计算参数选择JCC2110型校验结果参数计算数据参数选择数据1工作电压/kV110一次绕组合格二次绕组辅助绕组0.12二次绕组容量/VA1级500合格3级20004110kV户外高压电流互感器选择及校验根据电流互感器的选择条件，所选择电流互感器一次侧额定电压必须与安装地点电网额定电压一致，还要满足二次回路的测量仪表、自动装置的准确度等级和继电保护装置的要求。电流互感器的选择需要校验动稳定和热稳定。已知=110kV，=233.2A，=1.848kA，=0.725kA，根据已知条件，查电气设备技术手册，选择LCWD110型电流互感器，额定

42、变比600/5A,级次组合为1/D；准确级次0.5级1.2、1级1.2，热稳定倍数=75，动稳定倍数=150，其校验结果如表7所示，选择校验结果合格，所以选择LCWD110型户外高压电流互感器数量7台。表7 110kV户外高压电流互感器选择及校验结果序号项目安装地点计算数据选择LCWD110型校验结果参数计算数据参数选择数据1工作电压/kV110110合格2工作电流/A232.2600/5合格3动稳定/kA1.848127合格4热稳定/0.7252055合格二、10kV高压开关电气设备选择及校验从已知条件：在最大负荷运行时，变电所电力负荷，=40MW，=19.36Mvar，=44.44MVA，

43、=10kV，=2565.75A，=16.37kA，=9.70kA，=117MVA，=0.05+0.22+0.5=0.77s。110kV高压总开关柜选择根据上述已知条件，选择GG1A03B型高压开关柜2台，用作变压器低压侧引出线总开关柜；另选GG1A2628型高压开关柜1台，用作10kV母线分段联络开关柜。高压开关柜内装设10kV高压隔离开关、高压断路器、电流互感器三种高压电气设备。下面对三种电气设备分别选择及校验。210kV高压隔离开关选择及校验根据已知条件，查电气设备技术手册，选择GN210/3000型高压隔离开关。其技术参数为：额定电压=10kV，额定电流=3000A，极限通过电流峰值=1

44、00kA，热稳定实验电流=70kA。校验结果如表8所示，校验结果合格。所选GN210/3000型高压隔离开关4台。表8 10kV高压隔离开关选择及校验结果序号项目安装地点计算数据选择GN210/3000型校验结果参数计算数据参数选择数据1工作电压/kV1010合格2工作电流/A2565.753000合格3动稳定/kA16.37100合格4热稳定/31.7424500合格310kV高压断路器选择根据已知条件，查电气设备技术手册，选择SN1010型高压断路器，其技术参数为：额定电压=10kV，额定电流=3000A，断流容量=750MVA，极限电流峰值125kA，热稳定实验电流40kA，固有分闸时间

45、0.06s，固有合闸时间0.2s，校验结果如表8所示，校验结果合格，所选SN1010型高压断路器3台。表8 10kV高压断路器选择及校验结果序号项目安装地点计算数据选择SN1010型校验结果参数计算数据参数选择数据1工作电压/kV1010合格2工作电流/A2565.753000合格3断流能力/MVA117750合格4动稳定/kA16.37125合格5热稳定/31.746400合格310kV高压电流互感器选择及校验根据电流互感器的选择条件，查电气设备技术手册，选择LFZJ103000/5型电流互感器，额定变比3000/5A,级次组合为0.5/B；准确级次0.5级0.8、B级1，热稳定倍数=20，

46、动稳定倍数=35，其校验结果如表9所示，选择校验结果合格，所以选择LFZJ10型户外高压电流互感器数量3台。表9 10kV高压电流互感器选择及校验结果序号项目安装地点计算数据选择LFZJ103000/5型校验结果参数计算数据参数选择数据1工作电压/kV1010合格2工作电流/A2565.753000/5合格3动稳定/kA16.37127合格4热稳定/31.743600合格三、10kV母线辅助高压开关柜选择查电气设备手册，选GG-1A-55型开关柜2组，每段母线各用一组，柜内装有高压隔离开关、电压互感器、避雷器、高压熔断器。供避雷器及电压互感器回路使用，下面分别校验柜内设备。110kV互感器回路

47、隔离开关选择10kV母线辅助高压隔离开关选择两台，其型号与主柜隔离开关型号相同，即选GN210/3000型高压隔离开关。210kV引出线高压熔断器选择根据已知条件，不必校验熔断器动稳定和热稳定，因为熔断器的熔体熔断很快，用作户内电压互感器回路的短路保护。查电气设备技术手册，选择RN-10/0.5型高压熔断器2台，最大切断容量500MVA，最大切断电流有效值85kA，校验结果如表10所示。表10 10kV引出线高压熔断器选择结果序号项目安装地点计算数据选择RN10/0.5型校验结果参数计算数据参数选择数据1工作电压/kV1010合格2工作电流/A0.5合格3最大开断容量/MVA117500合格4

48、最大切断电流/kA16.37125合格310kV引出线侧电压互感器选择根据已知条件，查电气设备技术手册，选择JDZ610型电压互感器2台，一次绕组额定电压为kV，二次绕组额定电压为kV，辅助绕组额定电压为0.1/3kV，二次绕组额定容量为0.5级50VA、1级80VA、3级200 VA。校验结果如表11所示，校验结果合格。表11 10kV引出线侧电压互感器选择及校验结果序号项目安装地点计算参数选择JDZ610型校验结果参数计算数据参数选择数据1工作电压/kV10一次绕组合格二次绕组辅助绕组0.1/32二次绕组容量/VA1级400合格410kV母线避雷器选择查电气设备技术手册，选择FS10型避雷

49、器2台，每段母线各装1台。五、10kV母线电容器柜110kV电容器回路隔离开关选择10kV母线并联电容器柜隔离开关，选择其型号与主柜隔离开关型号相同，即选GN210/3000型高压隔离开关2台，每段母线各用1台。210kV电容器回路断路器选择10kV母线并联电容器柜断路器，选择其型号与主柜断路器型号相同，即选SN1010型断路器2台，每段母线各用1台。六、10kV母线截面选择及校验，10kV母线截面的选择方法，同样按照经济电流密度法选，并校验其动稳定和热稳定。已知=10kV、=6.42kA、=16.37kA，断路器断路时间=0.27s，继电保护动作时间=0.5s，设母线档书为2档，母线档距L=

50、1m，相邻两母线的轴线距离a=0.15m。1按发热条件选择母线按发热条件选择母线应满足条件。已知=2565.75A，查电气设备技术手册，试选择每相LMY12010两片铝母线，导线截面A=2400，在温度25C时，最大允许电流=3200A=2565.75A，所选母线满足发热条件要求。2校验母线热稳定已知短路电流计算时间=0.27+0.5=0.77s，由表10知热稳定系数C=97（A），则最小允许截面=58.0160所选截面A=2400=60，故所选母线LMY12010，满足热稳定条件的要求。表10 母线、电缆线、导线的热稳定系数C值A母线材料最大允许温度（C）C值铜320175铝22097不直接

51、与设备连接42066直接与设备连接320623母线动稳定校验校验动稳定性，应满足条件：允许应力大于计算应力，即。母线三相电动力则 =215.8N母线最大弯曲力矩则 =21.58Nm母线断面系数则 =0.0024=则母线计算应力=Pa综上，选硬铝母线允许应力大于计算应力，=kPa=Pa，所选母线满足动稳定校验要求。七、高压电气设备选择明细表（见附录）第三节 变电所防雷接地装置的选择一、变电所防雷设备的选择该厂总降压变电所承担向所有负荷供电的任务。由于电源进线为110kV，按设计要求110kV高压配电装置需要安装在户外，户外高压配电装置主要由高压隔离开关、高压断路器、电压互感器、电流互感器、电力变

52、压器、避雷器等主要高压设备组成，户外高压配电装置应具有可靠的防雷保护措施，该所采用避雷针作为户外的空间防雷保护。（一）避雷针的选择根据已知条件，试除选用单支避雷针作为所内空间防雷保护。设计要求，被保护变电所房屋建筑高度和户外高压配电装置高度为=15m，所区占地面积为A=45m45m，避雷针杆塔高度初选为=50m，避雷针高=2m，校验能否满足全所空间防雷保护范围。1求避雷针的实际高度h=50+2=52m2求避雷针的实际保护范围已知，被保护变电所房屋建筑高度和户外高压配电装置高度为=15m，由于，h30m，则变电所保护范围 其中则=36.5m由于所区内半径，实际计算的避雷针保护半径=36.5，满足

53、保护空间范围要求。（二）避雷器的选择1110kV高压避雷器的选择根据已知条件，=110kV，=233.2A，查电气设备技术手册，选择FZ110J型避雷器两台。其参数为：额定电压=110kV，灭弧电压为=70.5kV，工频放电电压为=140173kV，质量为157kg。210kV避雷器的选择根据已知条件，=10kV，=2565.75A，查电气设备技术手册，选择FS10型避雷器两台。其参数为：额定电压=10kV，灭弧电压为=12.6kV，工频放电电压为=2631kV。（三）接地装置的选择将电气装置中应该接地的部分通过接地装置与大地良好地连接起来称为接地。埋入地下与大地直接接触的金属导体称为接地体，

54、接地体与接地线总称为接地装置。安装接地体是为了高压电气设备不该带电部分二带电，引起人身及电气设备损坏等事故而设置的。为减小相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不应小于其长度的2倍，水平接地体的间距不应小于5m，接地体与建筑物的距离不应小于1.5m。接地线沿建筑物墙壁水平敷设，离地面保持250300mm的距离，接地线与建筑物应保持1015mm的距离。1接地体的选择根据设计要求，当地土壤电阻率=100m，动土层深度为1.5m。接地体材料选用钢管直径为D=50mm，管长度L=2.5m管壁厚度d=3.5mm，各接地体之间用40mm4mm的矩形扁钢焊接成接地装置，将各接地体之间的距离设计为3m。2接地

55、电阻的计算单根钢管的接地电阻=40查电气设备技术手册，得接地体电阻R=8，则接地体的个数为=5个将此5个接地体焊接成每个相距3m的环形接地体埋入地下1m深，作为该变电所的整体接地装置。第五章 继电保护配置按通常情况为该供电系统配置相应的继电保护装置。所选用继电保护装置应满足继电保护的四项基本要求：选择性、速动性、灵敏性、可靠性，以此来保证电网的安全运行。第一节 输电线路保护配置根据输电线路继电保护设计配置规程，对于单电源放射式供电网络，配置过电流保护即能满足保护要求，一、过电流保护的整定原则定时限过电流保护动作电流一般应按一下两个原则整定：1在被保护线路通过最大正常负荷电流时，保护装置不应动作

56、，满足的条件为式中 保护装置的动作电流；保护装置的最大负荷电流，可取=（1.53）。2为保证在相邻线路的短路故障切除后，保护能可靠地返回，保护装置的返回电流应大于外部短路故障切除后流过保护装置的最大自启动电流，即式中 保护装置的返回电流；保护装置的最大自启动电流。二、过电流保护装置的整定计算1计算整定值过电流保护装置的整定计算公式为式中 过电流保护装置的动作电流；保护装置的可靠系数；保护装置的返回系数，对电磁型电流继电器，取=0.85，对感应型电流继电器取=0.8。考虑实际可能的最严重情况，过电流保护装置的动作电流应满足 式中 保护装置的接线系数，对三相和两相式接线，取=1，两相差式接线取=；

57、自启动系数，其数值由负荷性质和网络具体接线决定，取1.53；电流互感器的变流比。=11.142灵敏度校验灵敏度应满足式中 灵敏系数；最小运行方式下，被保护线路末端K1点或相邻元件末端K2点发生两相短路时，流过继电器的最小短路电流。=0.866725=628A则=561.5，满足要求。第二节 变电所降压变压器保护配置为了满足电力系统稳定方面的要求，当变压器发生故障时，要求保护装置快速切除故障。根据规程，本次设计中，为变压器配置瓦斯保护和纵差动保护的主保护；变压器的后备保护选择过电流保护和低电压启动的过电流保护相互配合，以此来构成变压器双重化快速保护。一、瓦斯保护电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器油箱内故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，变压器油和其他绝缘材料会因受热而分解，产生大量气体。气体排出的多少以及排出速度，与变压器故障的严重程度有关。利用这种气体来实现保护的装置，称为瓦斯保护。瓦斯保护的主要元件是气体继电器，它安装在油箱和油枕之间的连接管道上。气体继电器有两个输出触点：一个反应变压器内部的不正常情况或轻微故障，称为轻瓦斯；另一个反应变压器的严重故障，称为重瓦斯。轻瓦斯动作于信号，使运行人员跳开电压器各侧断路器。