电气工程基础课程设计110KV降压变电站系统设计

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1、电气工程基础课程设计电气学科大类 07级电气工程基础课程设计报告（110KV降压变电站系统设计）姓 名 蒋 林 学 号 U200712346 专业班号 电气0708 班 日 期 2010年月6日 目录一、设计说明3二、主变选择41、负荷分析42、总体分析主变形式台数的选择53、具体方案比较54、方案确定65、主变中性点接地方式的选择6三、主接线选择71、具体情况分析72、方案确定8四、短路电流的计算8五、主要的电气设备的选择111、设备选择的原则和条件112、开关电器的选择123、导线的选择(硬、软母线和出线的选择)164、电流互感器的选择196、高压熔断器的选择207、支持绝缘子和穿墙套管的

2、选择208、避雷器的选择21六、设计小结23附录241、短路计算过程：242、保护整定计算过程253、Smin的计算值27参考资料28110KV变电站电气一次系统设计一、设计说明本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开

3、关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV电气一次部分的设计。该变电站为110KV降压变电站，对外输出三个电压等级分别为110KV、35KV、10KV。该变电站为地区变电站。本变电站共有110KV进线两回，出线两回，远期进线两回，出线三回。35KV近期出线四回，远期五回。10KV近期八回，远期六回。详细情况见设计任务书。如下：变电站电气系统课程设计任务书题目 110KV变电站电气系统初步设计 学生姓名 蒋林 一、原始资料1、待建变电站的建设规模 变电站类型： 110 kV降压变电站 三个电压等级： 110 kV、 35 kV、 10 kV 110 )kV

4、：近期进线2回，出线2 回；远期进线2回，出线3 回 35 kV：近期4回； 远期5回 10 kV：近期8回；远期6回2、电力系统与待建变电站的连接情况 变电站在系统中地位：地区 变电站 变电站仅采用 110 kV的电压与电力系统相连，为变电站的电源 电力系统至本变电站高压母线的标么电抗（Sd=100MVA）为：最大运行方式时 0.25 ；最小运行方式时 0.35 ；主运行方式时 0.3 ； 上级变电站后备保护动作时间为 2 s3、待建变电站负荷 110 kV出线：负荷每回容量 10000kVA，cosj0.9，Tmax 5500 h 35 kV负荷每回容量 6000kVA，cosj0.85，

5、Tmax 5500h；其中，一类负荷2回；二类负荷1回。 低压负荷每回容量 2000 kW，cosj0.95，Tmax 4500h；其中，一类负荷2回；二类负荷2回(4)负荷同时率 0.8 4、环境条件 当地年最高气温300C，年最低气温-50C，最热月平均最高气温250C，年最低气温-50C 当地海拔高度：600m 雷暴日： 20日/年5、其它 变电站地理位置：城郊，距城区约8km 变电站供电范围： 110 kV线路：最长100 km，最短50 km； 35 kV线路：最长60 km，最短20 km； 10 kV低压馈线：最长30km，最短10km； 未尽事宜按照设计常规假设。二、主变选择

6、1、负荷分析（1）35KV侧负荷： 近期负荷 s35kv=4*6000KVA=24000KVA远期负荷 s35kv=5*6000KVA=30000KVA（2）10KV侧负荷： 近期负荷s10kv=8*2000w=16000w远期负荷 s10kv=6*2000w=12000w近期总负荷为：S1=24000KVA+160000.95KVA*0.8=32673.68KVA远期总负荷为：S2=30000KVA+120000.95KVA*0.8=34105.26KVA总负荷为：S=S1+S2=66778.95KVA由以上负荷分析选择主变压器的方案如下：2、总体分析主变形式台数的选择考虑到二次侧有两个电压

7、等级，所以一般选择三绕组变压器来降压，为了保证供电可靠性，至少要两台主变压器才能满足要求，另外改变电站为一般变电站当一台主变压器停运后，其余变压器应能满足全部部供电负荷的70%80%。3、具体方案比较方案一、可选择两台容量为40000KVA的三相三绕组变压器，为保证可靠性，前期就两台都上，这样前期的利用率为32673.6880000=O.408,远期利用率为66778.9580000=O.8347，前期一台故障时另一台能承受的负荷量为1。后期一台故障时剩下变压器能承受的负荷量占总负的百分比为：型号及容量（KVA）额定电压高 /中 /低损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）空载短 路高-中高-

8、低中-低高-中高-低中-低SFSL-25000121/38.5/1138.5138.8146.511510.5186.51.314000066778.95=O.59。从以上分析来看该方案虽然可以实现，但前期的利用率太低，而且在后期时当一台故障时剩下的变压器能承受的负荷太低不能满足供电可靠性的要求，但该方案所用变压器的台数少，占用的空间少，这是其优点。方案二、根据以上的尝试，我们还可以用如下方案选择三台三绕组变压器，容量为25000KVA,前期上两台变压器，后期再加一台，这样可得到前期利用率为32673.6850000=O.65，后期的利用率为 66778.9575000=O.89，从利用率来看

9、符合要求，下面我们再看一下供电可靠性的要求，前期一台故障时另一台承受的容量为：2500032673.68=O.76。后期为：5000066778.95=0.74。从以上分析可以看出该方案无论从利用率和可靠性都符合要求，且有一定的负荷容量剩余，可满足以后的发展要求。从利用率和可靠性方面可看到该方案比方案一更加的经济。另外还有一些可行的方案，如在方案一中可以选择两台容量不同的的变压器来提高利用率，但是考虑到如果变压器的容量不同，则在运行的过程中要考虑变压器容量分配的问题，这样为二次设备的选择带来问题，同时可能影响变电站提供电能的质量，从方案一的计算中也可看出如果只选两台变压器，近期的利用率不可能太

10、高，造成运行的经济性不高。所以这种方案不予以考虑。4、方案确定比较方案一和方案二，显然方案二的供电可靠性和变压器利用率较高，但变压器的台数稍多。综合考虑，方案二更加的经济可靠，所以选用方案二，主变为三台25000KVA的普通三相三绕组变压器，型号为：SFSL-25000/110,容量比为100/100/50。5、主变中性点接地方式的选择变压器中性点接地方式有三种：1）不接地；2）直接接地；3）经电抗器接地。再分细些，则直接接地可分为部份接地（有效接地）和全部接地（极有效接地）两种；而经 电抗器接地可分为经消弧线圈接地和经小电抗接地两种。变压器中性点接地方式不同，在其中性点上出现的过电压幅值也不

11、同，所以过电压保护方案也不同。一般变压器中性点不接地 时中性点绝缘水平为全绝缘（与线端相同），不需要安装避雷器，但在多雷区且单进线装有消弧线圈的变压器应在中性点加装避雷器，其额定电压与线端相同。一般变压器部份接地时 中性点绝缘水平为半绝缘（仅为线端的一半），中性点按其绝缘水平的不同，应安装相应保护水平的避雷器。实践证明：中性点部分接地时采用半绝缘的变压器运行基本上是安全的，在中性点装设间隙，对该间隙的要求为：“因接地故障形成局部不接地系统时该间隙应动作；系统以有效接地方式运行发生单相接地故障时间隙不应动作。” 为兼顾防雷方面要求还应并接相应避雷器。当间隙与避雷器并接于中性点时应满足的要求为 ：

12、“当系统单相接地系数大于5时间隙才动作，间隙在雷电接地瞬态过电压下不应动作；避雷器在工频和操作过电压下不应动作，在雷电接地的瞬态过电压下才动作。”格局一闪情况可选如下方案：110KV是中心点直接接地系统，其变压器中心点引出至接地线之间，最好加装一个隔离开关，以便根据系统调度的意见，将此变压器的中心点悬浮或者接地。在隔离开关两个触点之间应当装设放电间隙，一旦隔离开关打开运行时，能够保证中心点的电压不会升高至危险的水平；35KV是中心点不接地系统，其变压器中心点不接地，但是应当设置中心点的放电间隙，以保证变压器中心点的电压不会上升至危险的水平。因此，变压器的接线方式为：110KV侧Y连接，中性点直

13、接接地，35KV侧为Y连接，中性点不接地。10KV侧为三角形接地。三、主接线选择1、具体情况分析(1)、对于110KV侧共有两回进线，两个110KV电的来源，有两回110KV出线,还接有两个出线与三相三绕组变压器相连实现降压作用，出线大于两根，所以不能桥型接线，采用有母线接线形式。由于该变电站为地区变电站，在10KV侧和35KV侧都有一类负荷，且110KV出线送电往下一级变电站，必须保证110KV母线任何时候不长时间停电，可选用双母线接线和双母线带旁路或双母线分段带旁路接线，还可用一台半断路器接线。考虑到110KV母线的出线数量并不是很多，为了既能减小投资又能保证供电可靠性，选择双母线接线便可

14、以实现，其他几种方式虽然也可保证供电可靠性，但相比之下投资较高，占地多，配电装置复杂，容易发生误操作，特别是一台半断路器所需设备较多，投资很大，二次控制接线和继电保护配置也比较复杂。结合该变电站的经济投资和实用性。我觉得选择双母线接线最合理，这样在母线检修时回路不停电，当一组母线故障时，暂时停电，能快速回复，保证了供电可靠性。（2）、35KV侧共有出线，近期4回，远期5回。出线回路数较多，且有三台变压器降压,所以采用有母线接线形式，三台变压器相当于有三个电源，考虑母线分段，该侧的一类负荷有2回，远期来看一类负荷占的比重约为22%左右，比重不大，但考虑到出线回数较多，为保证供电可靠性，考虑带旁路

15、，所以单母分段带旁路便可以实现，双母分段带旁路也可实现但投资较大，接线复杂，且双母线占地面积较大，不经济。采用双母线带旁路，通过两组母线隔离开关的到闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一出线断路器无需停电。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上。能灵活地适应各种运行方式调度和潮流变化需要。扩建方便，但投资大，占地多，配电装置复杂，容易发生误操作。从经济性和可靠性考虑35KV侧采用单母分段带旁路母线接线，根据一般经验200KV一下，35-63KV出线回路4-5回，采用单母分段接线，此处由于远期的出线回数较多，为保证可靠性，加一条旁路母线。便

16、于以后扩建。当检修出线断路器时可不停电，因为进行分段且是断路器分段，所以当一段母线发生故障时，可以保证正常段母线不间断供电，因为设置旁路母线，可以保证.类用户用电要求，同时它结构简单清晰，运行也相对简单，便于扩建和发展。同时它投资小，年费用较低，占地面积也比双母线带旁路小，年费用较小，所以满足35KV侧用户的要求，但当母线故障时，可能出现一半容量停运。（3）、10kv侧共有出线八回，考虑到出现回数较多，采用有母线接线形式，和35KV侧一样考虑母线分段，10KV侧的一类负荷只有两回，比重较小。对可靠性的要求可以偏低，但考虑到出线回数较多，带专用旁路母线来提高供电可靠性，同时减少了一个断路器,使投

17、资减少。2、方案确定由以上分析可选出本变电站的主接线形式为110KV侧采用双母线接线，35kv、10kv侧采用单母分段带旁路母线接线形式。另外对于一类负荷应该从其它的变电站在接入电源以保证任何时候不停电。采用以上接线形式既可以满足供电的可靠性，相比之接线下较为简单经济。一期工程在各侧采用有母线接线形式，方便以后变电站的扩建和二期工程的实施。基本上满足了设计的要求。四、短路电流的计算变压器等参数计算（取Sd=100MVA）远期：（1）、阻抗的百分值如下：Vk1%=（V1-2%+V3-1%-V2-3%）=（10.5+18-6.5）=11%Vk2%=（V1-2%+V2-3%-V3-1%）=（10.5

18、+6.5-18）=0Vk3%=（V2-3%+V3-1%-V1-2%）=（6.5+18-10.5）=7%（2）、阻抗的标幺值为：X1* =UK%100UN2SN2SdUN2=1125=0.44X2* =UK%100UN2SN2SdUN2=0X3* =UK%100UN2SN2SdUN2=725=0。28（3）、基准电流为：110KV侧：Id1=Sd3Ud1=100/3/115KV=0.502KA35KV侧：Id2=Sd3Ud2=100/3/38.5KV=1.5KA10KV侧：Id3=Sd3Ud2=100/3/10.5KV=5.5KA(4)、在最大方式运行下(远期)K1K3K2图1 远期短路电流计算

19、图K1的短路电流： IK=1X1*Id1=10.250.5024KA=8KA Isk=82.55KA=20KA SK=1X1Sd4=1600MVAK2的短路电流： IK=1X2Id2=10.201.5KA=7.5KA Isk=7.52.55KA=16.875KA SK=1X2Sd4=500MVAK3的短路电流：X3=0.24+0.0625=0.30 IK=1X3Id1=10.35.5KA=18.3KA Isk=18.32.55KA=45.8KA SK=1X3*=333.3MVA经计算（计算过程间附录）可看出近期的短路电流比远期的小，所以在后面的设备选择中用到短路电流时应按照远期的考虑，便于后期

20、增加回路和设备时，不需要更换导线，和其他的一些设备。保证供电可靠性和运行的经济性。表1 短路电流计算表短路点编号短路电流计算值热稳定计算参数（等效时间）SK（MVA）IK(KA)I(KA)ISK(KA)110KV母线K1160088202.235KV母线K25007.57.5162.710KV母线K3333.318.318.345.80.75计算结果列表如下表2 整定计算结果短路点K1K2K3系统阻抗电压级运行方式110KV35KV10KV最大运行方式8KA7.5KA18.3KA0.25最小运行方式5.7KA6.5KA16.7KA0.35主运行方式6.6KA6.8KA17.46KA0.3各回路

21、工作电流（1）、主变110KV侧：I1=1.05*25000/3/110=137.78A主变35KV侧： I2=1.05*25000/3/38.5=392.6A主变10KV侧： I3=1.05*12500/3/11=344.45A（2）、110KV侧出线：I4=10000/3/110=52.4A35KV侧出线：I5=6000/3/35=98.9A10KV侧出线：I6=2000/3/10/0.95=121.5A35KV母线分段开关按35KV侧总负荷的60%计算;10KV母线分段开关按10KV侧总负荷的60%计算；110KV进线回路的穿越功率按负荷侧的总功率计算。110KV进线的电流为：（远期）I

22、6=(137.78*3+52.5*5)/4=168.96A。110kv母线的电流为：I6=137.78*3+52.5*5=675.78A。五、主要的电气设备的选择1、设备选择的原则和条件常用设备的的选择有一些共同的原则如下：设备型号应符合使用环境和安装条件的要求，设备的参数规格按正常工作条件选择并按最大短路电流进行校验。并力求技术先进和经济合理。通常电气设备的选择分为两步，第一、按正常工作条件选择，第二、按短路情况校验其热稳定性和点动力作用下的动稳定性。第一、 按正常工作条件选择电器。（1）、额定电压电器的额定电压UN是其铭牌商标明的线电压，电器允许最高工作电压Uaim不应小于所在电网的工作电

23、压。由于实际电网的线路首端电压通常高于末端电压5%-10%，加上调压和负荷的波动，应此规定电网的最高运行电压USM不得超过电网额定电压UNS的1.1倍。因此，选择时应满足Uaim=1.1UNS。一般电器的工作电压，当额定电压在220KV及以下时为1.15UN ,额定电压330-500KV时为1.1 UN因此选电器时可采用下式：UNUNS。（2）、额定电流导体和电器的额定电流是指在一定的环境温度下，电器设备长期工作允许的电流。额定电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax。即INImax 。表3 各回路持续最大工作电流的计算表回路名称各回路最大持续工作电流的计算发电机、调相

24、机、三相变压器回路Imax=1.05IN 如果变压器允许过负荷时按过负荷值计算无线联络断路器一般为与母线连接的所有发电机和变压器中单台容量最大设备的持续工作电流母线分段电抗器按母线上故障切除最大一台发电机或变压器时可能通过电抗器的电流计算，或取最大一台发电机变压器最大一台额定电流的50%-80%馈电线路按潮流分布计算（3）、环境条件对电器和导体额定值得修正，如户内、户外、海拔、地震等。第二、按短路情况校验动稳定和热稳定（1）、热稳定校验电气设备一般由厂家提供热稳定电流I和热稳定时间t，回路短路电流产生热效应为Q,则热稳定校验式为I2*tQ。热稳定计算的等效时间等于四个时间之和，即继电保护动作时

25、间+断路器固有的分闸时间+断路器灭弧时间+非周期分量热效应的等效时间。因此10KV线路为：0.5+0.2+0.05s=0.75s35KV线路为:1+0.15+0.05=2.7Ss110KV线路为：2s+0.15s+0.05s=2.2s主变10KV侧为：1.5+0.2+0.05=1.75s主变35KV侧为：2.5+0.15+0.05=2.7s主变110KV侧为：3+0.1+0.15=3.15S（2）、动稳定校验短路冲击电流通过电器产生的电动力应不超过厂家的规定，即满足动稳定算式由厂家给出的允许参数的形式决定，即：iesishIesIsh式中ish、Ish分别为短路电流的幅值及其有效值。ies、I

26、es分别为厂家给定的动稳定电流的幅值和有效值。2、开关电器的选择开关电器主要分隔离开关和断路器，其中再选择断路器的过程中要考虑开断电流、短路关合电流、分合闸时间等内容；通过短路计算可得到：（1）、110KV进线的隔离开关和断路器的选择通过短路计算课的到进线的常规电流为168.96A。电压为110KV。可选型号如下的短路器和隔离开关。表4 110kv线路开关型号设备型号SW3-110G/1200型断路器GW4-110/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压110KV110KV110KV110KV额定电流1200A168.96A600A168.96A热稳定(15.8)24KA

27、2.S822.2 KA2.S1422.2KA2.S822.2KA2.S动稳定41KA20KA50KA20KA开断电流15.8KA8KA操动机构CD5-XG（2）、主变110KV侧：额定电压为：110KV。额定电流为：137.78A。开断容量为：1600MVA。开断电流为：8KA。热稳定：822.65KA2.S动稳定：20KA由以上计算可知主变110KV侧的断路器可选择SW3-110G/1200型的，隔离开关可以选择GW4-110/600型的。有关参数如下表5所示表5 主变110kv侧开关型号设备型号SW3-110G/1200型断路器GW4-110/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使

28、用条件额定电压110KV110KV110KV110KV额定电流1200A137.78A600A137.78A热稳定(15.8)24KA2.S823.15 KA2.S1425KA2.S823.15KA2.S动稳定41KA20KA50KA20KA开断电流15.8KA8KA操动机构CD5-XG（3）、110KV出线的断路器和隔离开关的选择如下110KV侧出线：I4=10000/3/110=52.4A表6 110kv出线开关型号设备型号SW3-110G/1200型断路器GW4-110/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压110KV110KV110KV110KV额定电流1200A

29、52.4A600A52.4A热稳定(15.8)24KA2.S823.15 KA2.S1425KA2.S823.15KA2.S动稳定41KA20KA50KA20KA开断电流15.8KA8KA操动机构CD5-XG（4）、主变35KV侧的断路器和隔离开关选择如下主变35KV侧：额定电压为：35KV。额定电流为：392.6A。开断容量为：500MVA。开断电流为：7.5KA。热稳定：7.522.7KA2.S动稳定：16.875KA由上可选择：断路器和隔离开关型号如下表7 主变35kv侧开关型号设备型号SW2-35型断路器GW4-35/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压35KV

30、35KV35KV35KV额定电流1000A392.6A600A392.6A热稳定(24.8)23.15KA2.S7.522.7 KA2.S1425KA2.S7.522.7KA2.S动稳定63.4KA16.875KA50KA16.875KA开断电流24.8KA7.5KA操动机构CD5-XCS8-3（5）、35KV出线的断路器和隔离开关选择如下:表8 35KV出线开关型号设备型号SW2-35型断路器GW4-35/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压35KV35KV35KV35KV额定电流1000A98.9A600A98.9A热稳定(24.8)24KA2.S7.521.2 K

31、A2.S1425KA2.S7.521.2KA2.S动稳定63.4KA16.875KA50KA16.875KA开断电流24.8KA7.5KA操动机构CD5-XCS8-3（6）、主变10KV侧的断路器和隔离开关选择如下：(10KV是室内线路，选择开关柜来控制。表9 主变10kv侧开关选用GG-1A(F)08型开关柜，断路器SN10-10II/1000型项目断路器参数使用条件额定电压10KV10KV额定电流1000A344.4A热稳定(28.9)24KA2.S(18.3)21.75KA2.S动稳定74KA45.8KA开断电流29KA18.3KA操动机构CD10-1（7）、10KV线路开关柜选用GG-

32、1A(F)08型开关柜，断路器SN10-10II/1000型，操动机构为CD10型，有关参数如下表：表10 10kv线路开关柜的型号选用GG-1A(F)08型开关柜，断路器SN10-10II/1000型项目断路器参数使用条件额定电压10KV10KV额定电流1000A344.4A热稳定(28.9)24KA2.S(18.3)20.75KA2.S动稳定74KA45.8KA开断电流29KA18.3KA操动机构CD10-1（8）、10KV母线分段开关，的使用条件为工作电压10KV,工作电流按344.4A，冲击电流为45.8KA,稳态短路电流为18.3KA。等效时间取1.25。根据以上使用条件可以选择。

33、断路器选用SN10-10II/1000型，隔离开关选用GN8-10T/600型。表11 10kv母线分段开关的型号设备型号SN10-10II/1000型断路器GN8-10T/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压10KV10KV10KV10KV额定电流1000A344.4A600A52.4A热稳定(28.9)24KA2.S(18.3)21.25 KA2.S2025KA2.S823.15KA2.S动稳定74KA45.8KA52KA45.8KA开断电流28.9KA18.3KA（9）35KV母线分段开关的选择：使用条件如下额定电压35KV,工作电流为392.6A,冲击电流为16

34、.875A.稳态短路电流为7.5KA。等效时间取1.5S.根据以上使用条件可以选择断路器和隔离开关的型号为：表12 35KV母线分段开关的型号设备型号SW2-35型断路器GN2-35T/600型隔离开关项目设备参数使用条件设备参数使用条件额定电压35KV35KV35KV35KV额定电流1000A392.6A600A392.6A热稳定(24.8)24KA2.S(7.5)21.75 KA2.S2025KA2.S7.521.75KA2.S动稳定63.4KA16.875KA52KA16.875KA开断电流28.9KA7.5KKA以上完成了开关设备的选择，以上所选的开关设备经校验都满足使用的条件，符合选

35、开关的要求和严则。3、导线的选择(硬、软母线和出线的选择)1、电力系统中的导体常用裸导线和电力电缆，（1）、裸导线一般按下列各项选择和校验：a、 导体的材料，截面的形状、铺设方式。导体材料有铜、铝和铝合金，铜用在持续工作电流大，布置位置狭窄和对铝中腐蚀的场所，常用的硬母线是铝母线，截面由矩形，双槽形和管形。其中矩形导体散热条件号，便于固定和连接但集肤效应大，一般用于电流4000A以下的配电装置，槽形导体机械强度大，载流量大，集肤效应小，通常用于4000-8000A的配电装置中。管形导线机械强度高，管内可通风或通水，可用于8000以上的大电流母线和110KV以上的配电装置中。b、 导体的截面。导

36、线截面可按长期发热允许电流和经济密度选择，对于年利用小时数答，传输容量大的导体截面一般按经济电流密度选择。c、 电晕。电晕放电引起电能损耗和无线干扰，对110KV以上的各种规格的导体因按晴天不出现电晕来校验。导体的临界电晕电压高于导体的最高工作电压。d、 热稳定、动稳定。按公式S=SMIN=IC*tima，取C=97对所选导体进行热稳定校验，并计算进行动稳定校验。输变电中的裸导线机械强度和电压损失不超过容许值。（2）电力电缆的选择。a、电缆心材料和型号选择。b、截面选择。c、允许电压降校验。d、热稳定校验总的来说导线选择的原则是：1、周围环境温度校正后的允许载流量不小于最大工作电流，只有长线路

37、才按经济电流密度选择。2、校验热稳定是。按公式S=SMIN=IC*tima，取C=97。2、10KV母线和主变引出线经温度校正后，母线允许载流量为1830A，大于最大工作电流344.45A，拟选用608mm2的矩形铝排，平直，支持绝缘间距2.5m，相间中心间距1m.热稳定校验：SMIN=IC*tima=18.31000/971.75 =249.5mm2母线的截面系W=b2h/6=360.6/6=4.8cm2母线短路时的最大点动力(用远期的计算值)F=1.73ish2l/s/10=1.7344.5222.5/1/10=857.22N母线排受的最大应力max=Fl/10W =4464N10KV隔离

38、开关硬母线动稳定校验,l=1.2m,s=0.25mF=1.73ishl/s/10=1741Nmax=Fl/10W=174112010/4.8=4354N由于铝母线排的允许应力伟6850N,因此所选母线符合动稳定要求。1、 线路软导线按经济电流密度选择当沿电力线路传送电能时，会产生功率损耗和电能损耗。这些损耗的大小及其费用，都与导线或电缆的截面大小有关，截面越细，损耗越大，所耗费用也越大。增大截面虽然使损耗费用减小，但增大了线路的投资，可见，在此中间总可以找到一个最为理想的截面，使年运行费用最小，这个理想截面常称为经济截面Sec，根据这个截面推导出来的电流密度称为经济电流密度Jec。所谓年运行费

39、用，包括线路年电能损耗费用，年折旧维护费和年管理费用（所占比重较小通常可忽略）。年运行费用与导线截面的关系曲线图经济电流密度Jec与年最大负荷利用小时数有关，年最大负荷利用小时数越大，负荷越平稳，损耗越大，经济截面因而也就越大，经济电流密度就会变小。按经济电流密度计算经济截面的公式为：Sec=Ica/Jec式中：Ica线路计算电流。Smin=I/Ctima 其中C=97根据上式计算出截面后，从手册或附录表中选取一种与该值最接近（可稍小）的标准截面。选择结果如下：110KV、35KV的年最大利用小时数为5500.10KV的年最大利用小时数为4500. Smin的计算参考附录：表13 各线路导线的

40、型号项目工作电流（A）JecSec（mm2）I(KA)Smin(mm2)选用导线型号110KV母线675.78A0.95711.38122.32LGJ-400110KV进线168.960.95177.88122.32LGJ-35主变35KV侧392.60.95413.267.5127LGJ-15035KV线路98.90.95104.17.5127LGJ2535KV母线1177.80.951239.77.5127LGJ-40010KV线路121.51.15105.218.3163.5LGJ-3510kv母线3631.15318.618.3163.5LGJ-150110KV线路52.40.9555

41、.18122.32LGJ-164、电流互感器的选择1、电流互感器的形式选择，根据电压等级选电流互感器形式，35KV室内配电装置可采用瓷绝缘和树脂绕注式，35KV以上可采用油浸瓷箱式。2、根据使用条件选择电流互感器的一次额定电压和额定电流，二次额定电流可选5A或1A。3、电流互感器的准确级，不低于所供测量仪表的最高准确级。为了保证互感器的准确级，二次侧负荷S2,不应大于准确级所规定的准确容量。继电器和自动装置应该接在不同的二次绕组上，当他们共用同一组二次侧绕组时，应采取措施避免互相影响，4、热稳定和动稳定校验。电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行，热稳定能力常以1s内通

42、过的热稳定电流I表示，互感器内部的动稳定通常允许通过动稳定电流Ies的倍数表示。由以上可选出变电站中所用的电流互感器型号如下：（1）、110KV主变侧电流互感器，选用LCWD-110型，Ki=600A/5A，次级0.5/5p/5p，没想两只串联使用。奇热稳定倍数为75，动稳定倍数为150.热稳定和动稳定极端结果如下：热稳定计算校验：（75600）21=202.5107800023.15=201.6107动稳定计算校验：2600150=1.2710520000由上可开出选择互感器符合要求。（2）、主变35侧电流互感器，LCWD-35型，Ki=600A/5A，级次0.5/5P，用于继电保护和测量仪

43、表回路。（3）、主变10KV侧电流互感器，选用LAG-10型，Ki=1200/5,次级0.5/5p。（4）、10KV出线电流互感器，选择用200A/5A的互感器，集体型号有开关柜决定，（5）、35KV出线电流互感器，选用LCW-35型ki=150A/5A。（6）、110KV出线电流互感器，选用LCW-110型，ki=100A/5A。5、电压互感器的选择1、电压互感器的选择主要分为两个方面：（1）、额定电压的选择：电压互感器的一次侧有接于相间或接于相对地两种方式，绕组的额定电压应与接入电网方式和电压相符，为确保互感器的准确级，电网电压的波动范围满足下列条件：0.8UN1UNS(18.3)21.7

44、5。校验动稳定：F=1.7344.5221.8/0.5/10=1234N Fal=4410N因此热稳定和动稳定都满足要求。（5）、10KV出线穿墙套管选用GWLB-10/400型，5s热稳定电流10.5KA,破坏力为7350N。校验动稳定：F=1.73ish2l/s/10=1.7344.5221.725/0.5/10=1234NFal=4410N校验热稳定：（10.55）25(18.3)20.75.因此所选设备符合要求。8、避雷器的选择避雷器是电力系统中主要的防雷保护装置之一，只有正确地选择避雷器，方能发挥其应有的防雷保护作用。 避雷器选择的一般要求如下：(1)、应按照使用地区的气温、海拔、风

45、速、污秽以及地震等条件确定避雷器使用环境条件，并按系统的标称电压、系统最高电压、额定频率、中性点接地方式，短路电流值以及接地故障持续时间等条件确定避雷器的系统运行条件。(2)、按照被保护的对象确定避雷器的类型。(3)、按长期作用于避雷器上的最高电压确定避雷器的持续运行电压。(4)、按避雷器安装地点的暂时过电压幅值和持续时间选择避雷器的额定电压。(5)、估算通过避雷器的放电电流幅值，选择避雷器的标称放电电流。(6)、根据被保护设备的额定雷电冲击耐受电压和额定操作冲击耐受电压，按绝缘配合的要求，确定避雷器的雷电过电压保护水平和操作过电压保护水平。(7)、估算通过避雷器的冲击电流和能量，选择避雷器的

46、试验电流幅值，线路放电耐受试验等级及能量吸收能力。(8)、按避雷器安装处最大故障电流，选择避雷器的压力释放等级。(9)、按避雷器安装处环境污染程度，选择避雷器瓷套的泄漏比距。(10)、按避雷器安装的引线拉力、风速和地震等条件，选择它的机械强度。(11)、当避雷器不满足绝缘配合要求时，可采取适当降低其额定电压或标称放电电流等级或提高被保护设备的绝缘水平等补救措施。根据以上原则可选如下避雷器使用：表15 避雷器选择结果项目型号灭弧电压(kv)工频放电电压110KV母线FZ-110J1001100.8=88(244-288)1001.8=180主变中性点2FZ-2050100/30.6=38.12(

47、49-60)501.8=9035KV母线FZ-3541351.1=38.5(84-104)411.8=73.8主变35KV侧FZ-3541351.1=38.5(84-104)411.8=73.8主变10KV侧FZ-1012.7101.1=11(26-31)12.71.8=2310kv母线FZ-1012.7101.1=11(26-31)12.71.8=23六、设计小结通过做课程设计，感觉很不错，这是我们运用所学知识的一次尝试，通过这次设计，我不仅仅掌握了变电站的设计过程，复习了电气工程基础中所学的知识，通过查大量的资料，还学到了许多课外的知识。更重要的是锻炼的自己运用所学知识解决问题的能力。我觉

48、得这才是这次课程设计真正有意义的地方。我一直认为当代大学生缺的不是知识，而是运用知识的能力。还有通过使用计算机编辑文档、画接线图。让我们熟悉了电脑的使用，同时学会了绘图软件的使用。总之，这样的课设让我们受益匪浅，很有意义。通过这次设计，使我对变电站综合自动化的基本过程有了比较深的认识，让我了解到最型的电力系统设计的步骤。变电站的综合自动化是变电站的发展趋势。智能化是未来的发展方向。刚选择这个课设的时候，感觉很难，但通过自己的努力，基本上完成了任务，有些方面可能考虑的不是很全面，希望老师多多指点。附录1、短路计算过程：在最大方式运行下(近期)K3K2K1图2 近期短路计算电路图K1的短路电流：

49、IK=1X1Id1=10.250.502*2KA=4KA Isk=42.55KA=10KA SK=1X1Sd2=800MVAK2的短路电流： IK=1X2Id1=10.3451.5KA=4.3KA Isk=4.32.55KA=11KA SK=1X2Sd2=250MVAK3的短路电流：X3=0.4225 IK=1X3Id1=10.42255.5KA=13KA Isk=132.55KA=33KA SK=1X3Sd=235.6MVA2、保护整定计算过程在最小方式运行下（远期）K1的短路电流： IK=1X1Id1=10.350.5024KA=5.7KA Isk=5.72.55KA=14.53KA SK

50、=1X1Sd4=1142.85MVAK2的短路电流： IK=1X2Id2=10.231.5KA=6.5KA Isk=6.52.55KA=16.6KA SK=1X2Sd=434.7MVAK3的短路电流：X3=0.24+0.075=0.3275 IK=1X3Id1=10.32755.5KA=16.79KA Isk=16.792.55KA=42.82KA SK=1X3Sd=305.5MVA在正常运行方式运行下(远期)K1的短路电流： IK=1X1*Id1=10.3*0.502*4KA=6.6KA Isk=6.62.55KA=17.68KA SK=1X1*Sd*4=1333.3MVAK2的短路电流：

51、IK=1X2*Id2=10.22*1.5KA=6.8KA Isk=6.82.55KA=16.5KA SK=1X2*Sd=452MVAK3的短路电流：X3=0.24+0.075=0.315 IK=1X3*Id3=10.315*5.5KA=17.46KA Isk=17.462.55KA=44.52KA SK=1X3*Sd=317.4MVA3、Smin的计算值110KV母线: Smin=ICtima =8000/972.2=122.32mm2110kv进线: Smin=ICtima=8000972.2=122.32mm2主变35kv侧: Smin=ICtima =7500972.7=127.0mm2

52、35kv线路: Smin=ICtima=7500972.7=127.0mm210kv线路: Smin=ICtima=18300970.75=163.3 mm2110KV线路: Smin=ICtima=8000972.2=122.32mm2参考资料1、 熊新银、张步涵. 电气工程基础. 武汉：华中科技大学出版社，20052、 水利电力部西北电力设计院. 电力工程电气设计手册. 北京：中国电力出版社，19893、 舒飞. AutoCAD2008电气设计经典实例解析.北京：机械工业出版社，20084、 董吉谔.电力金具手册（第二版）.北京：中国电力出版社，20015、 部分参考资料来源于互联网，27