毕业设计（论文）110kV变电站设计说明书

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1、湖南工程学院毕业设计论文 08届毕业设计110kV变电站设计 设计说明书学生姓名 学 号 200831602024 所属学院 湖南铁路科技职业技术学院 专 业 电气自动化 班 级 铁道供电308-1 指导教师 日 期 2011.03.05 目 录摘 要 1Abstract2第1章 绪论31.1 变电站发展的历史与现状31.2 变电站综合自动化系统的设计原则31.3 课题来源及设计背景3第2章 变电站负荷计算和无功补偿的计算52.1 变电站的负荷计算52.2 无功补偿的目的62.3 无功补偿的计算6第3章 主变压器台数和容量的选择83.1 变压器的选择原则83.2 变压器台数的选择83.3 变压

2、器容量的选择8第4章 主接线方案的确定104.1 主接线的基本要求104.2 主接线的方案与分析114.3 电气主接线的确定11第5章 短路电流的计算135.1 绘制计算电路135.2 短路电流计算14第6章 高压侧配电系统的设计 176.1 高压线路电缆的选择176.2 高压配电线路布线方案的选择176.3 高压配电系统设备18第7章 低压侧配电系统的设计217.1 变电站配电线路布线方案的选择217.2 线路导线、配电设备及其保护设备的选择217.3 变电站用电及照明25第8章 变电站二次回路方案的确定278.1 二次回路的定义和分类278.2 二次回路的操作系统278.3 二次回路的接线

3、要求278.4 电气测量仪表及测量回路288.5 断路器的控制与信号回路298.6 自动装置308.7 绝缘监视装置308.8 继电保护的选择与整定32第九章 防雷与接地方案的设计399.1 防雷保护399.2 接地装置的设计39结束语41致谢42参考文献43附录一：一次主接线图附录二：10KV配电装置接线图附录三：二次接线图 摘 要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电

4、的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。110KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负

5、的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）高低压配电系统设计与系统接线方案选择（5）继电保护的选择与整定（6）防雷与接地保护等内容。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了

6、充分的发展。关键词 综合自动化、负荷、主接线、短路容量、保护装置AbstractAlong with the economic development and the modern industry developments of quick rising, the design of the power supply system become more and more completely and system.Because the quickly increase electricity of factories, it also increases seriously to the

7、 dependable index of the economic condition, power supply in quantity. Therefore they need the higher and more perfect request to the power supply. Whether Design reasonable, not only affect directly the base investment and circulate the expenses with have the metal depletion in colour metal, but al

8、so will reflect the dependable in power supply and the safe in many facts. In a word, it is close with the economic performance and the safety of the people. The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission

9、and the Distribution. It obtains the electric power from the electric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. As an important part of powers transport and control, the transf

10、ormer substation must change the mode of the traditional design and control, then can adapt to the modern electric power system, the development of modern industry and the of trend of the society life.The region of 110-voltage effect many fields and should consider many problems. Analyse change to g

11、ive or get an electric shock a mission for carrying and customers carries etc. circumstance, choose the address, make good use of customer data proceed then carry calculation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time following the choice of every kind of transformer, then ma

12、ke sure the line method of the transformer substation, then calculate the short-circuit electric current, choosing to send together with the electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included:(1) ascer

13、tain the total project (2) load analysis(3) the calculation of the short-circuit electric current (4) the design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project (5) the choice and the settle of the protective facility (6) the contents to defend the thunde

14、r and protection of connect the earth. Along with the high and quick development of electric power technique, electric power system then can change from the generate of the electricity to the supply the power. key words integrated automation,load , main connection , Short-circuit capacity , Protecti

15、on device.第1章 绪论1.1 变电站发展的历史与现状1.1.1 概况变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满足现代电力系统管理模式的需求；同时用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急控制装置，不能充分利用微机数据处理的大功能和速度，经济上也是一种资源浪费。而且社会经济的发展，依赖高质量和高可靠性的电能供应，建国以来，我国的电力事业已经获得了长足的发展。随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对电能的质量的要求进一不提高，电网自动化就显得极为重要；近年来我国计算机和通信技术的

16、发展及自动化技术的成熟，发展配电网调度与管理自动化以具备了条件。变电站在配电网中的地位十分重要，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。因此，变电站自动化既是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代化供用电的实时，可靠，安全，经济运行管理的需要，更是电力系统自动化EMS和DMS的基础。变电站综合自动化是将变电站二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等）利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和调节的一种综合性的自动化系统。它是变电站的一种现代化技术装备，是自动化和计算机、通信技术在变电站领

17、域的 综合应用，它可以收集较齐全的数据和信息。它具有功能综合化、，设备、操作、监视微机化，结构分布分层化，通信网络光缆化及运输管理智能化等特征。变电站的综合自动化为变电站小型化、智能化、扩大监视范围及变电站的安全、可靠、优质、经济地运行提供了现代化手段和基础保证。 1.2 变电站综合自动化系统的设计原则1.2.1引言1.在保证可靠性的前提下，合理和设置网络和功能终端。采用分布式分层结构，不须人工干预的尽量下放，有合理的冗余但尽量避免硬件不必要的重复。2.采用开放式系统，保证可用性（Interoperability）和可扩充性（Expandability）。要求不同制造厂生产的设备能通过网络互连

18、和互操作，同时还要求以后扩建时，现有系统的硬件和软件能较方便的与新增设备实现互操作。1.2.2主接线及主要一次设备(1)主变压器2台，型号为SFSI-31.5MVA，接线方式为Y/Y/，电压为110/38.5/11kV。(2)110kV侧为单母分段带旁路接线，分段QF兼作旁路QF，计有线路5条。(3)35kV侧为单母分段接线，采用DW13型开关，有线路3条，另有3个备用间隔。(4)10kV侧为单母分段接线，采用SN10型开关，有线路10条，另有备用间隔4个。1.2.3控制、保护及自动装置(1)全站公用部分主控回路及中央信号集中于两套设备，即70年代的弱电选控装置和80年代的“四合一”集控台。站

19、内2台主变压器、110kV线路和5条10kV线路的控制、测量及中央信号功能采用弱电选控方式，35kV线路和一条10kV线路采用“四合一”集控台控制方式，另有110kV母差保护装置、10kV小电流接地装置、10kV低周减载装置等。(2)主变压器保护配置主变差动保护由电磁式LCD-4型差动继电器及其相关回路构成；主变重瓦斯动作于三侧开关，轻瓦斯发信号；零序电压闭锁零序电流保护；35kV(10kV)复合电压闭锁过流保护及过负荷保护等。(3)线路保护配置 110kV线路分别配有WXB-01B、WXB-51C或LH-11型相间保护、接地、距离和零序、段保护。35kV线路均为“四合一”集控台中的集成电路保

20、护（过流、速断、重合闸）。10kV线路中，有一条使用集控台集成电路保护，其余均为电磁式相间电流保护，配置为过流、速断、重合闸。1.2.4其它(1)计量部分分别设有110kV线路电度表屏、主变电度表屏、35kV线路电度表屏，其中部分电度表已更换为单输出式脉冲电度表。(2)远动部分现运行南京自动化设备厂生产的WZY-1型交流采样远动装置一套，对全站主要电气开关点实现了YC、YX。(3)站用电屏及直流屏一套。1.2.5 总的要求自动化系统是在微机设备与先进的网络通信技术相结合的基础上，实现对变电站运行工况的监测与控制，因此要求设备选型质量可靠，技术先进，使用软件功能齐全，人机界面灵活、美观大方，组屏

21、合理。在下列情况下，自动化系统应能正常工作：(1) 断路器操作；(2) 隔离开关操作；(3) 投切母线及空载变压器；(4) 一次系统异常或发生事故；(5) 变电站周围区域雷电干扰；(6) 一次系统谐波干扰；(7) 变电站区域强电磁场干扰；(8) 软件病毒破坏；(9) 在距系统元件2m外的地点使用各种交直流电器设备(如电焊机、电钻等)。1.2.6对变电站层的功能要求(1)基于Windows操作平台的分时多用户、多任务操作系统；(2) 应实现SCADA功能；(3) 装置内设置自检出错告警和“看门狗”；(4) 依照前述“块”的概念，建立多层画面，既可了解全站运行工况，又可深入到每一个电器元件的实时运

22、行参数；(5) 画面漫游；(6) 事件顺序记录(SOE)和事故追忆；(7) 动态点对点和列表显示全站模拟量；(8) 实时累加及列表显示电度量；(9) 典型操作票和随机操作票的编制与操作。如果站内微机防误操作系统得以完善，则变电站层可取消该项功能，但须实现变电站层与微机防误系统的联结；(10) 驱动外接事故和预告音响；(11) 不少于二级口令闭锁远方遥控操作；(12) 不少于二级口令闭锁远方遥调操作；(13) 就地与远方操作功能互锁；(14) 主备方式工作电源监视及切换；(15) 打包各类有选择性的数据，用不同的规约和接口传送到不同的部门。上述实用的构想是在忻州地区电力分公司城网改造工程中提出的

23、，三年内可望以较低的改造成本将一批普通110kV变电站改造成完全实现自动化技术并可无人值班的先进变电站。1.3课题来源及设计背景1.3.1 课题来源本课题是来源于本人就读学校的株洲荷塘区，关于明照乡110专用高压线路工程建设的问题。1.3.2 设计背景明照乡现有110KV变电站一座，向全镇范围内供电。共有主变2台，容量为40+31.5MVA目前最大负荷为3.88万千瓦，到2012年，明照乡的用电量将达2.27亿千瓦时，最大负荷达4.53万千瓦。随着工业的发展与工业区的开发，对电力电量的需求也相应的增加，预计到2015年，全镇用电量将达3.08亿千瓦时，最大负荷达6.16万千瓦；2020年，用电

24、量将达到5.73亿千瓦时，最大负荷达到11.46万千瓦。由此分析，仅靠目前明照乡仅有的一个110KV变电站是远远不够满足负荷增长需求的。若按照城乡电网规划设计导则的要求，主变容量按1.82.1来计算，2015年大冲共需要110KV主变容量约111129兆伏安，而目前主变容量只有80MVA，还需要增加3149MVA。为满足用电负荷增长的需要到2015年建设新的110KV变电站是十分必要的。而且明照乡现有的10KV线路大部分是放射形网，无法形成合理的环网和分段，结构比较单一和薄弱，供电可靠性差。加上部分线路供电半径大、用户多、负荷重，线路压降过高，供电质量差，但城南变电站建成后可承担明照乡南部的用

25、电负荷，释放的供电能力，提高明照乡的供电可靠性、改善电能质量和降低网损。综上所述，新建110KV变电站是电源合理分布点，改善10KV配电网络结构，满足新增用电需要的必要措施。第2章 变电站负荷计算和无功补偿的计算2.1 变电站的负荷计算 2.1.1 负荷统计明照乡的用电负荷统计如下表：表1 用电负荷统计（单位：千瓦）用电单位负荷统计（KW）负荷类别机砖厂2500 I石材一厂3500 II石材二厂3000II预制板厂 12000II养殖场 800II三塔桥学校 400II水泥厂 1700II纺织厂 1800II百惠商城 2000II乡政府 1650I博爱医院 750I派出所 1800I中心市场

26、1000I百乐休闲中心 900I其他散户 5000 III合计 38800表2 负荷性质分析结果表负荷等级负荷值（KW）占总负荷百分比（%）I860022.16II3020077.842.1.2 负荷计算各组负荷的计算：1.有功功率 P=KXPei2.无功功率 Q=Ptg3.视在功率 S=式中：Pei：每组设备容量之和，单位为KW；KX：需用系数；Cos:功率因数。总负荷的计算：1.有功功率 P=K1P2.无功功率 Q= K1Q3.视在功率 S=4.自然功率因数： Cos1= P/S式中：K1组间同时系数，取为0.850.9。 电力系统中的无功功率就是要使系统中无功电源所发出的无功功率与系统的

27、无功负荷及网络中的无功损耗相平衡;按系统供电负荷的功率因数达到0.95考虑无功功率平衡。变电站所供负荷的总数：P总=38800KW变电站所供一类负荷总数：P总1=8600KW变电站所供二类负荷总数：P总2=30200KW一类负荷占总负荷的百分比：= P总1/ P总=860038800100%=22.16%二类负荷占总负荷的百分比：= P总2 /P总=3020038800100%=77.84%2.2 无功补偿的目的无功补偿的目的是系统功率因数低，降低了发电机和变压器的出力，增加了输电线路的损耗和电压损失，这一些原因是电力系统基本的常识，在这里不多作特别的说明。电力系统要求用户的功率因数不低于0.

28、9（本次设计要求功率因为为0.95以上），因此，必须采取措施提高系统功率因数。目前提高功率因数的常用的办法是装设电容器补偿无功。2.3 无功补偿的计算1.计算考虑主变损耗后的自然因数Cos1：P1=P+PbQ1=Q+QbCos1= P1 /P12+Q222.取定补偿以后的功率因数： Cos2为0.95；3.计算补偿电容器的容量：Qc=K1P(tg1+ tg2)式中：K1=0.80.94.计算补偿电容器的个数： Nc=Qc / qc式中：qc单个电容器的容量，单位kavr。按照3的整数倍取定补偿器的个数Nc s，然后计算出实际的补偿容量：Qc s = Nc s * qc5.计算补偿以后实际的功率

29、因数，补偿后实际的功率因数大于0.9为合理Cos2= P /10KV： COS10.9 选COS1=0.9来考虑： P=38800KWS=388000.90=43111KVAQ=43111tang=20822Kvar 110KV： COS20.85 选COS2=0.85来考虑; P=38800KWS=388000.85=45647KVAQ=45647tang=28301Kvar表3 负荷计算结果表电压等级有功功率（KW）无功功率（KW）视在功率（KVA） 10KV 38800 20822 43111 110KV 38800 28301 45647主接线采用两台高压并联补偿电容器，每台主变安装一

30、台。电容器组的额定容量：4800kvar,单Y接线第3章 主变压器台数和容量的选择3.1变压器的选择原则为了保证每年电容按10%的增长，并在10年内能满足要求， 并按下例方案进行综合考虑：1.明备用方式，即2台主变压器的容量都满足（2-1）式的要求，任何情况下都只有1台运行，两台主变压器互相备用。2.暗备用方式，即2台主变压器的容量之和满足（2-1）式的要求。正常情况下两台主变运行，故障情况下一台运行，因此，每台变压器的容量应满足安全用电的要求,即保证、类负荷的供电，一般要求能满足全部负荷的70%-80%。3.在设计中，初期主变压器可采用明备用方式，随着负荷的增加和发展，后期可采用暗备用方式。

31、3.2 变压器台数的选择1.对于大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以两台主变压器为宜。2.对于孤立的一次变电站或大型工业专业用变电站，在设计时要考虑设三台主变压器的可能性。3.对于规划只住两台主变压器的变电站，其变压器基础宜大于变压器容量的1-2级设计，以便符合发展时更换变压器的容量。3.3 变压器容量的选择按照上述原则确定变压器容量后，最终应选用靠近的国家的系列标准规格。变压器容量系列有两种，一种是按R8容量系列，它是按R8=1.33的倍数增加的，如100KVA、135KVA、180KVA、240KVA、320KVA、420KVA等；另一种是国际通用的R10容量系

32、列，它是按R10=81.26的倍数增加的。如容量有100KVA、125KVA、160VA、200KVA、250KVA、315KVA等。我国国家标准GB1094电力变压器确定采用R10容量系列。综合上述各种因数，确定该站主压器采用2台50000MVA的变压器。当前我国电力系统基本都是三相制接线，尤其我省电力系统还没有单相供电的系统，故为了能接入系统运行，并能保证系统的安全稳定运行。所以该站选择三相供电。结合该地区的实际情况，故采用双卷变压器，电压等级为110KV与10KV。因为该地区110KV电压不是很稳定，为了保证10KV供电系统电压质量，本站采用有载调压方式，这样才能达到随时调整电压的目的。

33、冷却方式采用自冷型冷却方式。变压器110KV侧中性点经隔离开关接地，同时装设避雷器保护。综合上述几种情况，结合厂家的一些产品情况，故本站的主变压器选用的型号：SZ10-50000/110。变电站全部负荷S=45647KVA变压器的初选容量S=80%S=0.8045647=36517KVA选两台50000KVA的变压器。主变压器：250000KVA三相双卷自冷型油浸变压器。电压等级：110KV/10KV出线：110KV2回，10KV12回。无功补偿容量：44800Kvar表4 主变压器的选择额定容量电压组合及分接范围联接组标号空载损耗 KW负载损耗 KW空载电流 %阻抗电压 %KVA高压KV中压

34、 KV低压 KV5000011081.25%38.55%10.5YN,d1171.22501.314第4章 主接线方案的确定4.1 主接线的基本要求4.1.1 安全性高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关；低压断路器（自动开关）的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须设低压刀开关；装设高压熔断器负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关；变配电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器宜与电压互感器共用一组隔离开关，线路上避雷器前不必装隔离开关。4.1.2 可靠性断路器检修时，不宜影响对系统的供电；断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和

35、停运时间，并要保证对一级负荷及全部大部分二级负荷的供电；尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性；大机组超高压电气主接线应满足可靠的特殊要求；采用综合自动化，优化变电所设计：国内变电所自动化发展进程分为三个阶段。第一阶段由集中配屏以装置为核心的方式，向分散下放到开关柜以系统为核心的方式发展；第二阶段由单一功能、相互独立向多功能、一体化过渡；第三阶段由传统的一次、二次设备相对分立向相互融合方式发展。变电所综合自动化就是在第二阶段。4.1.3 灵活性变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线；两路电源进线，装有两台主变压器的变电所，当两路电源同时供电时，两台主变压器一般分列运行；当只一路

36、电源供电，另一路电源备用时，则两台主变压器并列运行；带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关；主接线方案应与主变压器经济运行的要求相适应。4.1.4 经济性主接线方案应力求简单，采用的一次设备特别是高压断路器少，而且应选用技术先进、经济适用的节能产品；由于工厂变配电所一般都选用安全可靠且经济美观的成套配电装置，因此变配电所主接线方案应与所选成套配电装置的主接线方案配合一致。柜型一般宜采用固定式；只在供电可靠性要求较高时，才采用手车式或抽屉式；中小型工厂变电所一般才用高压少油断路器，在需频繁操作的场合，则应采用真空断路器或SF6断路器。断路器一般采用就地控制，操作多用手力

37、操作机构，但这只适用于三相短路电流不超过6KA（10KV的SK3100MVA）的电路中。如短路电流较大或有远控、自控要求时，则应采用电磁操作机构或弹簧操作机构；工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其互感器只供计费的电度表用，应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因素达到规定的要求；优化接线及布置，减少变电所占地面积总之，变电所通过合理的接线、设备无油化、布置的紧凑以及综合自动化技术，并将通信设施并入主控室，简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。4.2 主接线的方案与分析4.2

38、.1 单母线1.优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置；2.缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。3.适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况：6110KV配电装置的出线回路数不超过6回；3563KV配电装置的回线数不超过3回；110220KV配电装置的出线回路数不超过2回。4.2.2 单母线分段接线1.优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供

39、电；当一段母线发生故障，分段断路自动将故障段切断，保障正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。2.缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均等扩建。3.适用范围：610KV配电装置出线回路数为6及以上时；3563KV配电装置出线回路数为48回时；110220KV配电装置出线回路数为34回时。4.3 电气主接线的确定采用单母线分段的结线：单母线分段是借助于3DL，进行分段，当母线故障时，经倒闸操作可切除故障段，保证其它段继续运行，当母线检修可分段进行，这能始终保证一台主变的供电，当进线电源一回发

40、生故障，通过倒闸操作可保证两台主变的供电，单母线分段的结线可以作分段运行，也可做并列运行，采用分段运行时，各段相当于单母线运行状态，各段母线所带的主变压器是分列进行，互不影响任一母线故障或检修时，仅停止该段母线所带变压器的供电，两段母线同时故障的机率很小，可以不予考虑，采用并列运行时，电源检修无需母线停电，只需断开电源的断路器1DL1，（2DL1）及其隔离开关就能保证两台主变压器的供电，对本站110KV 两回供电（小于4回路）较为适合。该设计的电气主接线：110KV采用线路变压器组接线，进线侧设断路器；10KV接线为单母线分段接线，#1主变10KV侧单臂进10KV母线，各带10KV出线12回，

41、无功补偿电容器组2组；#2主变10KV双臂各进一段10KV母线，每段母线各带10KV出线6回，无功补偿电容器1组。在110KV两条进线的A相上各装设一台电容式电压互感器供二次闭锁采压用。主变压器110KV侧中性点采用避雷器保护，并可经隔离开关接地。 表5 主要电气设备表序号设备名称型号和规格1110KV断路器SF6-110W 3150A 40KV 2隔离开关GW4-110IID（W）1250 31.5A （4S） 3主变中性点隔离开关GW13-63D（W）/630A 4110KV线路避雷器Y10W1-108/281（W） 5主变中性点避雷器HY1.5W-72/186 610KV母线桥避雷器HY

42、5WZ-17/45 710KV电容器SF6充气集合式BAMHL11/3-1600-1W3 8接地变压器DKSC-1000/10.5-100/0.4 910KV开关柜XGN2-12Z（Q）系列，其中断路器配置为：进线断路器ZN28-12（Q），3150A，40KA分段断路器ZN28-12（Q），3150A，40KA其他 ZN28-12（Q），1250A，31.5KA第5章 短路电流的计算供电系统应该正常的不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但是供电系统的正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。造成短路的主

43、要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误动作、雷击或过电压击穿等。短路电流数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。当它通过电气设备时，设备的载流部分变形或损坏，选用设备时要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降，离短路点越近的母线，电压下降越厉害，从而影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运行。5.1 绘制计算电路YY10kV110kV图 1 短路电流计算图 5.2 短路电流计算进行计算的物理量，不是用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标幺值法。标幺值的概念是：某量的标幺值=该量的实际值（任意单位）所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度，用标幺值表示的物理量是

44、没有单位的。供电系统中的元件包括电源、输电线路、变压器、电抗器和用户电力线路，为了求出电源至短路点电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件的电抗标幺值。1、输电线路已知输电线路的长度为 ，每公里电抗值为 ，线路所在区段的平均电压为 ，则输电线路电抗相对于基准容量 和基准电压 的标幺值为2、变压器变压器通常给出短路电压百分数，得石材一厂XS1XL1XL2Xb2Xb1K1K2K3机砖厂水泥厂养殖场图 2 短路等效电路图（1）本设计选Sj=100MVA取Uj1=37KV 则Ij1=KA=1.561KA 取Uj2=10KV 则Ij2=KA=5.77KA（2）计算各元件阻抗的标幺值系统电抗：（3）求电源至短路

45、点的总阻抗K1点: K2点: K3点:（4）求短路电源的周期分量、冲击电流和短路容量 （5）短路电流的计算结果如下表：表6 短路电流计算结果表短路点短路容量Sd(MVA)短路电流周期分量（有效值）Id(KA)短路冲击电流（有效值）Ish(KA)短路冲击电流（峰值） ish(KV) 110KV进线侧（K1）960.64.9957.59212.635110KV分列运行（K2）260.315.01922.82838.298110KV并列运行（K3）438.825.31938.48564.563第6章 高压配电系统的设计6.1 高压侧进线线路的选择高低压配电电路最普遍的两种户外结构是架空线和电缆。电力

46、电缆及控制电缆全部选用铜芯电缆。控制电缆全部选用阻燃型电缆。微机监控和微机保护的电流、电压、信号接点引入线均采用屏蔽电缆。户内采用电缆沟及穿管明敷方式，户外采用电缆沟敷设方式。架空线的主要优点是：（1）设备简单，造价低；（2）有故障易于检修和维护；（3）利用空气绝缘，建造比较容易。为了加强铝线的机械强度，采用多股绞线，用抗张强度为120kg/ 的钢作为线芯，把铝线绞在芯子外面,作为导线的导电部分，称为钢芯铝线。LG型铝绞线在35KV以上架空线路用得较多，在需要高机械强度的地方，如跨越时则用加强型LGJ。所以110KV进线选用LGJ-240/30型号的架空线。LG型铝绞线在35所以110KV进线

47、选用LGJ-240/30型号的架空线。6.2 高压配电线路布线方案的选择在确定了供电电压，变、配电所的位置和容量及变、配电所的接线图后，便要进一步确定工厂厂区高压电路的配电方式配电方式可分为放射式、树干式和环式。6.2.1放射式放射式配电方式的优点是：（1）线路上的故障不影响其他用户；（2）容易进行继电保护装置的整定，并易于实现自动化；（3）根据实际运行经验，即使在厂区内采用电缆的单回路放射式，可靠性也较高。 高压供电系统放射式接线一般采用电缆，中、小型工厂厂区高压配电只有一级放射，大型工厂可以有两级放射，实际设计时应避免采取二级以上的高压放射式配电系统，已减少开关柜数量及继电保护的延时时限。

48、6.2.2 树干式树干式配电系统有可能降低投资费用和有色金属消耗量，使变、配电所的馈出线路减少，结构简化，但车间变电所的位置必须恰当。这种接线方式只有一个电源，干线上的任何故障必将引起用户的全部停电。单树干式配电不像放射式那样，能在380V侧取得联络线，所以它只能用于三级负荷，为了减少干线故障时影响用户范围，干线上接连的变压器不能超过5台，总容量不应大于3000KVA。6.2.3 环式环式对工厂供电系统来说，只不过是树干式的另一种型式。环式供电与树干式供电一样，正常是开环运行，环中连接的变压器数目和容量亦与树干式供电系统一样。以上只是从原则上进行一般分析，实际上放射式和树干式各有其特点，要结合

49、具体的使用条件进行分析比较后，才能确定最后的方案。6.3 高压侧配电系统设备6.3.1 高压断路器的选择高压断路器除在正常情况下通断电路外，主要是在发生故障时，自动而快速的将故障切除，以保证设备的安全运行。常用的高压断路器有油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器。（1）.高压断路器的主要参数：额定电压：是指断路器正常工作时的线电压；额定电流：是指环境温度在40度时，断路器允许长期通过的最大工作电流；额定断开电流：它是断路器开断能力的标志，其大小与灭弧室的结构和介质有关；额定开断容量：开断能力常用断流容量表示，；热稳定电流：热稳定电流是表示断路器能随短路电流热效应的能力；动稳定电流或极限通过电流：

50、表示能承受短路电流所产生的电动力的能力；断路器的分、合闸时间：表示断路器的动作速度。（2）选择时，除按一般原则选择外，由于断路器还有切断短路电流，因而必须校验短路容量，热稳定性及动稳定性等各项指标。按工作环境选择：选择户外或户内，若工作条件特殊，还需要选择特殊型式；按额定电压选择：应该大于或等于所在电网的额定电压，即： ；按额定电流选择：应该等于或大于负载的长时最大工作电流，即： ；校验高压断路器的热稳定性： It2tI2tima； 校验高压断路器的动稳定性： ；校验高压断路器的断流容量（或开断电流）：熔断断流容量按校验；根据上述分析并查资料：110KV高压断路器选择SF6110W型高压六氟化

51、硫断路器；表高压断路器的选择校验表序号装置地点的电气条件SF6110W项目数据项目数据结论1110KV145KV合格22016A3150A合格312.635KA40KA合格6.3.2 高压隔离开关的选择（1）.高压隔离开关的作用：高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电器设备与带电的高压线路进行电气隔离的设备。（2）.形式结构：高压隔离开关一般有底座、支柱绝缘子、导电刀闸、动触头、静触头、传动机构等组成。一般配有独立的电动或手动操动机构，单相或三相操动。高压隔离开关主刀闸与接地刀闸间一般都设有机械连锁装置，确保两者之间操作顺序正确。各类高压隔离

52、开关、接地开关根据不同的安装场所有各种不同的安装方式（3）.选择条件：海拔高度不大于1000米为普通型，海拔高度大于1000米为高原型；地震烈度不超过8度；环境温度不高于+400C，户内产品环境温度不低于-100C，户外产品环境温度不低于-300C；户内产品空气相对湿度在+250C时其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些产品要求空气相对湿度不大于85%）；户外产品的覆冰厚度分为5毫米和10毫米；户内产品周围空气不受腐蚀性或可燃气体、水蒸气的显著污秽的污染，无经常性的剧烈震动。户外产品的使用环境为普通型，用于级污秽区，防污型用于级（中污型）、级（重污型）污秽区。根据设计条件，选择户外

53、型高压隔离开关，它可用于户外有电压无负载时切断或闭合6-500KV电压等级的电气线路。户外型高压隔离开关一般由底座、支柱绝缘子、主刀闸、接地刀闸、动触头和操动机构等组成，单相或三相连联动进行操作。户外隔离开关可安装在户外支架或支柱上，也可安装在户内。根据上述条件和要求并查表有：110KV侧的高压隔离开关选择GW4-110IID型；10KV侧的高压隔离开关选择GW13-63D型表8 高压隔离开关的选择型号GW13-63D（中性点隔离开关）GW4-110D额定电压（KV）63110额定电流（A）6301250动稳定电流峰值（KA）5080热稳定电流（KA）1631.5操动机构CJ6CJ2-XG6.

54、3.3 高压熔断器的选择高压熔断器是一种过流保护元件,由熔件与熔管组成。当过载或短路时，熔件熔断，达到切断故障保护设备的目的。电流越大，熔断时间越短。在选择熔件时，除保证在正常工作条件下（包括设备的起动）熔件不熔断外，还应该符合保护选择性的要求。高压熔断器的选择：除按环境、电网电压、电源选择型号外，还必须按校验熔断器的断流容量；选择的主要指标是选择熔件合熔管的额定电流，熔断器额定电流按 选。所选择的熔件应在长时最大工作电流及设备起动电流的作用下不熔断，在短路电流作用下开关熔断；要求熔断器特性应与上级保护装置的动作时限相配合（即动作要有选择性）。 对保护变压器的熔件，其额定电流可按变压器额定电流

55、的1.52倍选择。根据上述条件并查表有：110KV侧的高压熔断器选择RW6-110型熔断器。10KV侧的高压熔断器选择RW3-10型熔断器。RW6-110型高压熔断器主要是由上下棒形绝缘子、接触导电系统、并联的主副熔丝管以及推杆等部分组成，用于110KV线路和变压器的短路及过负荷保护。RW3-10型高压熔断器是由绝缘子、接触导电系统及熔丝管等部件组成，用于10KV输电线路和变压器的短路与过负荷保护。第7章 低压配电系统的设计7.1 变电站配电线路的布线方案配电方式与厂区高压配电方式一样，有放射式和树干式和二者兼用的混合式及链式等。低压配电系统利用放射式线路的范围一般如下：1.每个设备的负荷不大

56、，且位于变电所的不同方向；2.车间内负荷配置较稳定；3.单台用电设备的容量虽大，但数量不多；4.车间内负荷排列不整齐；5.车间为有爆炸危险的厂房，必需由与车间隔离的房间馈出线路。 配电方式可以从变电所变压器二次侧引至低压配电室的开关柜上，我国生产的低压开关为BFC型，由低压开关柜以电缆或绝线穿管引入车间内部的XL型动力配电箱或具体的电气设备上，也可由主动力配电箱用绝缘导线穿管引入分动力配电箱，再接至用电设备。树干式配电不需要在变电所低压侧设置配电盘，从变电所二次侧引出线经过空气开关或隔离开关直接引至车间内，因此，这种配电方式使变电所低压侧结构简化，减少电气设备需要量。以树干式结构为主的变压器干

57、线式将变电所二次侧裸母线直接引入车间，显然经济效果较好，但只使用于一般环境的厂房。链式线路，只用于车间内相互距离近，容量又很少的用电设备。链试 路只装置一组总的熔断器，可靠性小，大部分工厂不希望采用链式法。在下列情况下不宜使用链式接线：（1）配电设备数量超过3台，总容量超过10KW，其中最大一台大于5KW。（2）单相设备与三相设备同时存在。（3）技术操作与使用差别很大的用电设备（如机床、卫生通风机等）。选择配电线路时，要尽可能将车间负荷进行必要的组合，使每回馈电线路的负 电流不致过大。7.2 母线、配电设备及保护设备的选择7.2.1 10KV 母线选择主变压器低压侧引出线选择：主变压器低压侧引

58、出线经济电流密度选择：工作电流 A 母线计算截面： 选用标准截面12510 的铜母线允许电流3610大于工作电流2749.37A，满足要求。热稳定性校检 满足要求 动稳定性校检母线采用平放装设 母线最大跨度，已知进线的绝缘子间距离取2米即可。所以母线选择TMY-12510的铜母线7.2.2 配电设备及保护设备的选择1断路器、隔离开关、熔断器的选择方法与高压侧的相同2. 电流互感器的选择电流互感器是一次电路与二次电路间的连接元件，用以分别向测量仪表和继电器的电压线圈与电流线圈供电。电流互感器一次侧匝数少，串接在主电路中，二次线圈与负载的电流线圈串联，接近短路状态。电流互感器的选择条件：（1）.额

59、定电压大于或等于电网电压： （2）.原边额定电压大于或等于长时最大工作电流: （3）.二次侧总容量应不小于该精度等级所规定的额定容量: （4）.校验：内部动稳定按：: 电流互感器额定一次电流；：动稳定倍数外部动稳定按: 表 9 电流互感器额定电压因数标准值额定电压因数额定时间初级绕组接地法和系统接地方式1.2连续任一网络中相与相间1.2连续中性点有效接地系统中相与地间1.530s1.2连续带自动切除接地故障的中性点非有效接地系统中相与间1.930s1.2连续中性点非有效接地系统中相与地间1.98h根据上述选择条件并查表有：110KV侧的电流互感器选择DP-LDJK120J型零序电流互感器3. 电压互感器的选择