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110kv变电站最佳设计






摘要……………………………………………………………………(3)
概 述 …………………………………………………………………(4) 第一章 电气主接线…………………………………………………(6)

1.1 110kv 电气主接线…………………………………………(7) 1.2 35kv 电气主接线 ……

……………………………………(8) 1.3 10kv 电气主接线…………………………………………(10) 1.4 站用变接线 …………………………………………… (12)
第二章 负荷计算及变压器选择 …………………………………(13)

2.1 负荷计算 …………………………………………………(13) 2.2 主变台数、容量和型式的确定 ……………………………(14) 2.3 站用变台数、容量和型式的确定…………………………(16) 第三章 最大持续工作电流及短路电流的计算 …………………(17)

3.1 各回路最大持续工作电流…………………………………(17) 3.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 …………(18)
第四章 主要电气设备选择 ………………………………………(19)

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4.1 高压断路器的选择 ………………………………………(21)
4.2 隔离开关的选择……………………………………………(22) 4.3 母线的选择…………………………………………………(23) 4.4 绝缘子和穿墙套管的选择…………………………………(24)

4.5 电流互感器的选择…………………………………………(24) 4.6 电压互感器的选择…………………………………………(26)

4.7 各主要电气设备选择结果一览表…………………………(29) 附录 I 设计计算书………………………………………………………(30) 附录 II 电气主接线图……………………………………………………(37) 10kv 配电装置配电图 …………………………………………(39) 致谢………………………………………………………………(40) 参考文献…………………………………………………………(41)

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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。

关键词:变电站 变压器 接线

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1、 待设计变电所地位及作用



按照先行的原则,依据远期负荷发展,决定在本区兴建 1 中型
110kV 变电所。该变电所建成后,主要对本区用户供电为主,尤其对 本地区大用户进行供电。改善提高供电水平。同时和其他地区变电所 联成环网,提高了本地供电质量和可靠性。 北

待设计变电站

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110kV 出线 4 回,2 回备用 35kV 出线 8 回,2 回备用 10kV 线路 12 回,另有 2 回备用 2、 变电站负荷情况及所址概况
本变电站的电压等级为 110/35/10。变电站由两个系统供电,

3

系统 S1 为 600MVA,容抗为 0.38, 系统 S2 为 800MVA,容抗为 0.45. 线路 1 为 30KM, 线路 2 为 20KM, 线路 3 为 25KM。该地区自然条件: 年最高气温 40 摄氏度,年最底气温- 5 摄氏度,年平均气温 18 摄 氏度。出线方向 110kV 向北,35kV 向西,10kV 向东。 所址概括,黄土高原,面积为 100× 100 平方米,本地区无污秽, 土壤电阻率 7000Ω.cm。 本论文主要通过分析上述负荷资料,以及通过负荷计算,最大持 续工作电流及短路计算,对变电站进行了设备选型和主接线选择,进 而完成了变电站一次部分设计。

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第一章

电气主接线设计

现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站
分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏 不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身,同时也影响到工农业生 产和人民日常生活。因此,发电厂、变电站主接线必须满足以下基本

要求。 1 运行的可靠
断路器检修时是否影响供电;设备和线路故障检修时,停电数目的多

少和停电时间的长短,以及能否保证对重要用户的供电。 2 具有一定的灵活性
主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式,达到调 度的目的,而且在各种事故或设备检修时,能尽快地退出设备。切除 故障停电时间最短、影响范围最小,并且再检修在检修时可以保证检

修人员的安全。 3 操作应尽可能简单、方便
主接线应简单清晰、操作方便,尽可能使操作步骤简单,便于运行人

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员掌握。复杂的接线不仅不便于操作,还往往会造成运行人员的误操 作而发生事故。但接线过于简单,可能又不能满足运行方式的需要, 而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 4 经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上,还应使投资和年运 行费用小,占地面积最少,使其尽地发挥经济效益。

5

5 应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展,电力负荷增加很快。因此,在选择主接 线时还要考虑到具有扩建的可能性。
变电站电气主接线的选择,主要决定于变电站在电力系统中的地

位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。

1.1 110kV 电气主接线
由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建 的。那么其负荷为地区性负荷。变电站 110kV 侧和 10kV 侧,均为单 母线分段接线。110kV~220kV 出线数目为 5 回及以上或者在系统中 居重要地位,出线数目为 4 回及以上的配电装置。在采用单母线、分 段单母线或双母线的 35kV~110kV 系统中,当不允许停电检修断路器

时,可设置旁路母线。 根据以上分析、组合,保留下面两种可能接线方案,如图 1.1 及 图 1.2 所示。

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图 1.1 单母线分段带旁母接线

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图 1.2 双母线带旁路母线接线 对图 1.1 及图 1.2 所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较,见表 1-1。 表 1-1 项目 方案


主接线方案比较表 方案Ⅰ 方案Ⅱ

技 术

简单清晰、操作方 ① 运行可靠、运行方 便、易于发展 式灵活、便于事故 ② 可靠性、灵活性差 处理、易扩建 ③ 旁路断路器还可以 ② 母联断路器可代替
代替出线断路器, 进行不停电检修出 需检修的出线断路

经 济

器工作 线断路器,保证重 ③ 倒闸操作复杂,容 要用户供电 易误操作 ① 设备少、投资小 ① 占地大、设备多、 ② 用母线分段断路器 投资大 兼作旁路断路器节 ② 母联断路器兼作旁

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在技术上(可靠性、灵活性)第Ⅱ种方案明显合理,在经济上则
方案Ⅰ占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活

性。经综合分析,决定选第Ⅱ种方案为设计的最终方案。

1.2 35kV 电气主接线
电压等级为 35kV~60kV,出线为 4~8 回,可采用单母线分段接

线,也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电,
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采用单母线分段接线和双母线接线时,可增设旁路母线。但由于设置
旁路母线的条件所限(35kV~60kV 出线多为双回路,有可能停电检 修断路器,且检修时间短,约为 2~3 天。)所以,35kV~60kV 采用

双母线接线时,不宜设置旁路母线,有条件时可设置旁路隔离开关。 据上述分析、组合,筛选出以下两种方案。如图 1.3 及图 1.4 所 示。

图 1.3 单母线分段带旁母接线

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图 1.4 双母线接线

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对图 1.3 及图 1.4 所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较。见表 1-2 表 1-2 项目 技 术 方案 主接线方案比较 方案Ⅰ单 方案Ⅱ双
供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作

①简单清晰、操作方便、易 ① 于发展 ② ②可靠性、灵活性差 ③ ③旁路断路器还可以代替 ④ 出线断路器,进行不停电检 ⑤ 修出线断路器,保证重要用 户供电 ①设备少、投资小 ②用母线分段断路器兼作 旁路断路器节省投资

经 济

① 设备多、配电装置复杂 ② 投资和占地面大

经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案Ⅰ可靠性、灵
活性不如方案Ⅱ,但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高,可

选用投资小的方案Ⅰ。

1.3 10kV 电气主接线
6~10kV 配电装置出线回路数目为 6 回及以上时,可采用单母 线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多,输送和穿越

功率较大,要求可靠性和灵活性较高的场合。

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上述两种方案如图 1.5 及图 1.6 所示。

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图 1.5 单母线分段接线

图 1.6 双母线接线 对图 1.5 及图 1.6 所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较,见表 1-3 表 1-3 主接线方案比较

项目 技术

方案

方案Ⅰ单分
① 不会造成全所停电

方案Ⅱ双
①供电可靠

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③ 保证对重要用户的供电 ③扩建方便 ④ 任一断路器检修,该回路 ④便于试验 必须停止工作 ⑤易误操作

经济

① 占地少 ② 设备少

①设备多、配电装置复杂 ②投资和占地面大

经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好,且调度灵活也可保 证供电的可靠性。所以选用方案Ⅰ。
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1.4 站用电接线
一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母 线分段接线和单母线接线两种方案。 上述两种方案如图 1.7 及图 1.8 所示。

图 1.7 单母线分段接线

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图 1.8 单母线接线 对图 1.7 及图 1.8 所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较,见表 1-4。 表 1-4 主接线方案比较

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项目 技 术

方案

方案Ⅰ单分

方案Ⅱ单

①不会造成全所停电 ① 简单清晰、操作方便、 ②调度灵活 易于发展 ③保证对重要用户的供电 ② 可靠性、灵活性差 ④任一断路器检修,该回路 必须停止工作 ⑤扩建时需向两个方向均 衡发展 ①占地少 ②设备少 ①设备少、投资小

经济

经比较两种方案经济性相差不大,所以选用可靠性和灵活性较高 的方案Ⅰ。

第二章

负荷计算及变压器选择 2.1 负荷计算

要选择主变压器和站用变压器的容量,确定变压器各出线侧的最 大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷,包括站用电负荷(动

力负荷和照明负荷)、10kVφ负荷、35kV 负荷和 110kV 侧负荷。
n

由公式

Sc = K t


i cos 1 =

p

?

(1 + α % )

(2-1)

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式中 取 0.85、35kV 各负荷 与 10kV 各负荷之间取 0.9、站用负荷取 0.85) а%——该电压等级电网的线损率,一般取 5%
t

s ——某电压等级的计算负荷 k ——同时系数(35kV 取 0.9、10kV
C

P、cos ? ——各用户的负荷和功率因数

2.1.1 站用负荷计算
S
站=0.85× (91.5/0.85)× (1+5%)

12

=96.075KVA ≈0.096MVA

2.1.2 10kV 负荷计算
S10KV=0.85[(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)× 0.85+3/9× 4] × (1+5%) =38.675WVA

2.1.3 35kV 负荷计算
S35KV=0.9× [(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85]× (1+5%) =27.448MVA

2.1.4 110kV 负荷计算
S110KV=0.9× (20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9) × (1+5%)+ S 站 =68.398+0.096 =68.494MVA

2.2 主变台数、容量和型式的确定 2.2.1 变电所主变压器台数的确定
主变台数确定的要求:

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1.对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,变电站以装设两台主变压器为宜。
2.对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站,在设计时应考

虑装设三台主变压器的可能性。
考虑到该变电站为一重要中间变电站,与系统联系紧密,且在一 次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器,并

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列运行且容量相等。

2.2.2 变电所主变压器容量的确定
主变压器容量确定的要求: 1.主变压器容量一般按变电站建成后 5~10 年的规划负荷选择, 并适当考虑到远期 10~20 年的负荷发展。 2.根据变电站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站,应考虑当一台主变压器停运时, 其余变压器容量在设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:对一般性变电站停运时,其余变压器 容量就能保证全部负荷的 60~70%。S


=68.494MVA 由于上述条

件所限制。所以,两台主变压器应各自承担 34.247MVA。当一台 停运时,另一台则承担 70%为 47.946MVA。故选两台 50MVA 的主 变压器就可满足负荷需求。

2.2.3 变电站主变压器型式的选择
具有三种电压等级的变电站中,如通过主变压器各侧绕组的 功率均达到该变压器容量的 15%以上或低压侧虽无负荷,但在变电

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站内需装设无功补偿设备时,主变压器采用三饶组。而有载调压
较容易稳定电压,减少电压波动所以选择有载调压方式,且规程 上规定 对电力系统一般要求 10KV 及以下变电站采用一级有载调

压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国 110kV 及 以上电压变压器绕组都采用 Y 连接;35kV 采用 Y 连接,其中性点
0

Δ

多通过消弧线圈接地。35kV 以下电压变压器绕组都采用 连接。
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故主变参数如下:

电压组合及分接范围 型号 高压 SFSZ9-50 000/110 110± 8× 1。25% .5± 5%
38

阻抗电压 高-中 高-低 中-低

空载 电流 连接组 YN, yn0,d11

中压

低压 10.5 11

1.3 10.5 17.5 6.5

2.3 站用变台数、容量和型式的确定 2.3.1 站用变台数的确定
对大中型变电站,通常装设两台站用变压器。因站用负荷较
重要,考虑到该变电站具有两台主变压器和两段 10kV 母线,为提

高站用电的可靠性和灵活性,所以装设两台站用变压器,并采用 暗备用的方式。

2.3.2 站用变容量的确定
站用变压器 容量选择的要求:站用变压器的容量应满足经常 的负荷需要和留有 10%左右的裕度,以备加接临时负荷之用。考虑

到两台站用变压器为采用暗备用方式,正常情况下为单台变压器

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运行。每台工作变压器在不满载状态下运行,当任意一台变压器 因故障被断开后,其站用负荷则由完好的站用变压器承担。 S
站=96.075/(1-10%)

=106KVA

2.3.3 站用变型式的选择
考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备

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逐步向无油化过渡的目标,可选用干式变压器。 故站用变参数如下: 电压组合 连接组 空载损 型号 高压 接范围 S9-200/10 10;6.3;6 ± 5% 0.4 Y,yn0 0.48 2.6 1.3 4 高压分 低压 标号 耗 损耗 电流 电压 负载 空载 阻抗

因本站有许多无功负荷,且离发电厂较近,为了防止无功倒送也 为了保证用户的电压,以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性, 应进行合理的无功补偿。 根据设计规范第 3.7.1 条自然功率应未达到规定标准的变电所, 应安装并联电容补偿装置,电容器装置应设置在主变压器的低压侧或 主要负荷侧,电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。 《电力工程电力设计手册》规定“对于 35-110KV 变电所,可按

主变压器额定容量的 10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功 量,地区无功或距离电源点接近的变电所,取较低者。地区无功缺额 较多或距离电源点较远的变电所,取较低者,地区无功缺额较多或距 离电源点较远的变 电所取较高者。

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最大持续工作电流节短路计算

第三章

3.1 各回路最大持续工作电流
根据公式

S S
max

max

= 3 U I max
e g

(3-1)

式中

---- 所统计各电压侧负荷容量 ---- 各电压等级额定电压
16

U

e

I

gmax

---- 最大持续工作电流

S I
则:10kV

max

=
=

3 U I max
e g

gmax

S /
max

3U

e

I I I

gmax

=38.675MVA/ 3 × 10KV

=2.232KA 35kV
gmax

=27.448 MVA/ 3 × 35KV =1.58KA

110kV

gmax

=68.494 MVA/ 3 × 110KV =3.954 KA

3.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果
短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统
电压降低和回路电流大大增加,它不仅会影响用户的正常供电,而且 会破坏电力系统的稳定性,并损坏电气设备。因此,在发电厂变电站

以及整个电力系统的设计和运行中,都必须对短路电流进行计算。
短路电流计算的目的是为了选择导体和电器,并进行有关的校 验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电

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流计算点有4个,即 110KV 母线短路(K1 点), 35KV 母线短路(K2) 点,10KV 电抗器母线短路(K3 点),0.4KV 母线短路(K4 点)。 计算结果:(计算过程见附录Ⅰ) 当 K1 点断路时:
I ′ =5.58KA

i =14.2
ch

I =8.43
ch

s′

=1111.4

当 K2 点断路时:
17

I ′ =1.85KA

i =4.7
ch

I =2.8
ch

s′ =120.2

当 K3 点断路时:
I ′ =38KA

i =96.7
ch

I =57.4
ch

s′ =691

当 K4 点断路时:
I ′ =1000KA

i =2542
ch

I =1510
ch

s′ =692.8

第四章

主要电气设备选择

由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选
择校验项目和方法也都完全不相同。但是,电气设备和载留导体在正 常运行和短路时都必须可靠地工作,为此,它们的选择都有一个共同

的原则。 电气设备选择的一般原则为:
1. 应 满 足 正 常 运 行 检 修 短 路 和 过 电 压 情 况 下 的 要 求 并 考

虑远景发展。 2.应满足安装地点和当地环境条件校核。 3.应力求技术先进和经济合理。 4.同类设备应尽量减少品种。

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5.与整个工程的建设标准协调一致。 6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格 的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。 技术条件:
选择的高压电器,应能在长期工作条件下和发生过电压、过

电流的情况下保持正常运行。

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1.电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运 行电压Ug,即,Umax>Ug 2.电流
选用的电器额定电流I 不得低于 所在回路在各种可能运行方
e

式下的持续工作电流Ig ,即Ie>Ig 校验的一般原则:
1.电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校

验,校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。 2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 3.短路的热稳定条件

I

rt2

≥ Qd

= Qd Q

= td 12

(
I

"2

+ 10 I 2 td / 2 + I 2td

)

Qdt——在计算时间ts内,短路电流的热效应(KA S)
2

It——t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(KA S)
2

T——设备允许通过的热稳定电流时间(s) 校验短路热稳定所用的计算时间 Ts 按下式计算

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t=td+tkd 式中 td ——继电保护装置动作时间内(S) tkd——断路的全分闸时间(s)
4.动稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力,称动 稳定。满足动稳定的条件是:


ii
ch

dw

I ≤I
ch

dw

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上式中

iI
ch dw

ch

——短路冲击电流幅值及其有效值 ——允许通过动稳定电流的幅值和有效值

iI

dw

5.绝缘水平: 在工作电压的作用下,电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接
口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护

水平来确定。
由于变压器短时过载能力很大,双回路出线的工作电流变化幅度

也较大,故其计算工作电流应根据实际需要确定。
高压电器没有明确的过载能力,所以在选择其额定电流时,应满

足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。

4.1 高压断路器的选择
高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用,是高压电

路中最重要的电器设备。 型式选择:
本次在选择断路器,考虑了产品的系列化,既尽可能采用 同一型号断路器,以便减少备用件的种类,方便设备的运行和

检修。

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选择断路器时应满足以下基本要求: 1.在合闸运行时应为良导体,不但能长期通过负荷电流,即 使通过短路电流,也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。 2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。 3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。
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3.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命,并要求结构简单、 体积小、重量轻、安装维护方便。
考虑到可靠性和经济性,方便运行维护和实现变电站设 备的无由化目标,且由于 SF6 断路器以成为超高压和特高压唯

一有发展前途的断路器。故在 110KV 侧采用六氟化硫断路器, 其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和 检修周期长而且使用可靠,不存在不安全问题。真空断路器 由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使 用寿命和检修周期长、开距短,灭弧室小巧精确,所须的操 作功小,动作快,燃弧时间短、且于开断电源大小无关,熄 弧后触头间隙介质恢复速度快,开断近区故障性能好,且适 于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于 35KV 及以下 的电压等级中。所以,35KV 侧和 10KV 侧采用真空断路器。 又根据最大持续工作电流及短路电流得知
电压等级 型号 额定电压 额定电流

I

r

It
r2

动稳定电流

110kV

LW14-110



3

80KA

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35kV 10kV ZN23-35 ZN-10 35KV 10KV 1600 600A 25

25 ×4
2

63KA 8.7kA

4.2 隔离开关的选择
隔离开关是高压开关设备的一种,它主要是用来隔离电源, 进行倒闸操作的,还可以拉、合小电流电路。 选择隔离开关时应满足以下基本要求: 1.隔离开关分开后应具有明显的断开点,易于鉴别设备是否
21

与电网隔开。 2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离,以保证过电压 及相间闪络的情况下,不致引起击穿而危及工作人员的安 全。
3.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和

绝缘强度。
4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好,要有最佳的跳、合

闸速度,以尽可能降低操作时的过电压。 5.隔离开关的结构简单,动作要可靠。
6.带有接地刀闸的隔离开关,必须装设连锁机构,以保证隔

离开关的正确操作。 又根据最大持续工作电流及短路电流得知

电压等 级 110kV 35kV
10kV

额定电 压 GW4-110G 110KV GW4-35 35KV GN8-10 10KV 型号

额定电 流 1000A 1000A 600A

动稳定电流 80 50 75

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选择配电装置中各级电压母线,主要应考虑如下内容: ⑴、选择母线的材料,结构和排列方式; ⑵、选择母线截面的大小; ⑶、检验母线短路时的热稳定和动稳定; ⑷、对 35kV 以上母线,应检验它在当地睛天气象条件下是否发 生电晕;
22

⑸、对于重要母线和大电流母线,由于电力网母线振动,为避免 共振,应校验母线自振频率。 110kV 母线一般采用软导体型式。指导书中已将导线形式告诉为 LGJQ-150 的加强型钢芯铝绞线。

根据设计要求, 35KV 母线应选硬导体为宜。LGJ—185 型钢
芯铝绞线即满足热稳定要求,同时也大于可不校验电晕的最小导体 LGJ—70,故不进行电晕校验。 本变电所 10KV 的最终回路较多,因此 10KV 母线应选硬导体为宜。 故所选 LGJ—150 型钢芯铝绞线满足热稳定要求,则同时也大于可不 校验电晕的最小导体 LGJ—70,故不进行电晕校验。

4.4 绝缘子和穿墙套管的选择
在发电厂变电站的各级电压配电装置中,高压电器的连接、固 定和绝缘,是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以,绝缘子必须 有足够的绝缘强度和机械强度,耐热、耐潮湿。 选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离,并能在雨天阻断水 流,以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。

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穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外 穿墙时使用,6~35KV 为瓷绝缘,60~220KV 为油浸纸绝缘电容式。

4.5 电流互感器的配置和选择
一.参数选择 1.技术条件 (1)正常工作条件——一次回路电流,一次回路电压,二次回路

23

电流,二次回路电压,二次侧负荷,准确度等级, (2)短路稳定性——动稳定倍数,热稳定倍数 (3)承受过电压能力——绝缘水平,泄露比 2.环境条件 环境温度,最大风速,相对湿度。 二.型式选择 35kV 以下的屋内配电装置的电流互感器,根据安装使用条件 及产品情况,采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。
35kV 以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互 感器,在有条件时,如回路中有变压器套管,穿墙套管,应优先

采用套管电流互感器,以节约投资,减少占地。 110KV 侧 CT 的选择
根据《设计手册》35KV 及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝

缘结构的独立式电流互感器常用 L(C)系列。 出线侧 CT 采用户外式,用于表计测量和保护装置的需要准确度。 当电流互感器用于测量、时,其一次额定电流尽量选择得比回路

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中正常工作电流的 1/3 左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷 时使仪表有适当的指标。 根据

U >U
e

gmax

I〉 I
j

gmax

选择型号为 LCWB6-110W 型
35KV 侧 CT 可根据安装地点和最大长期工作电流选 LCZ--35 系列

24

CT
电压等级 110kV 35kV
10kV

型号 LCWB-6-110 LCZ-35 LMC-10

4.6 电压互感器的配置和选择
一.参数选择 1.技术条件 (1)正常工作条件——一次回路电压,一次回路电流,二次负荷, 准确度等级,机械负荷 (2)承受过电压能力——绝缘水平,泄露比距。 二.环境条件 环境温度,最大风速,相对湿度,海拔高度,地震烈度。 三.型式选择 1.6~20kV 配电装置一般采用油浸绝缘结构,在高压开关柜中或 在布置地位狭窄的地方,可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零 序电压是,一般采用三相五住电压互感器。

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2.35~110kV 配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感 器。 110kV 侧 PT 的选择 《电力工程电气设计手册》248 页,35-110KV 配电装置一般采用 油浸绝缘结构电磁式电式互感器,接在 110KV 及以上线路侧的电压互 感器,当线路上装有载波通讯,应尽量与耦合电容器结合。统一选用 电容式电压互感器。
25

35KV 及以上的户外装置,电压互感器都是单相的出线侧 PT 是当

首端有电源时,为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。

型号

额定电压(V) 一次绕 组 110000/ 二次绕 组 100/ 3 剩余电
0.5

二次绕组额定 输出(VA) 1 级

电 容 量 高压 电容 12.5 中压 电容 50

载 波 耦 合 电 容

压绕组 级 100

YDR-110

3

150VA 300VA

10

准确度为: 电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准 确等级要求进行选择。所以选用 YDR-110 型电容式电压互感器。 35kV 母线 PT 选择: 35--11KV 配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置。 选四台单相带接地保护油浸式 TDJJ--35 型 PT 选用户内式 额定电压(v) 型号 一次绕组 剩余电压绕 接线方式

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TDJJ-35 准确度测量 35000/ 3 100/ 3 100/3

Y/Yo/?

准确度测量计算与保护用的电压互感器,其二次侧负荷较小, 一般满足准确度要求,只有二次侧用作控制电源时才校验准确度,此 处因有电度表故选编 0.5 级。

26

PT 与电网并联,当系统发生短路时,PT 本身不遭受短路电流作 用,因此不校验热稳定和动稳定。

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27

4.7 各主要电气设备选择结果一览表
电压等级 电气设备

110kV
LW14-110 GW4-110G LCWB-6-110 YDR-110 ZSW-110 LGJQ-150

35kV
ZN23-35 GW4-35 LCZ-35 TDJJ-35 ZSW-35/400 LGJ—185 SFSZ9-50000/110 S9-200/10

10kV
ZN-10 GN8-10 LMC-10 TSJW-10 ZSW-10/500 LGJ-150

高压断路器 隔离开关
电流互感器 电压互感器 绝缘子 母线 主变压器 站用变压器

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28

附录:Ⅰ

短路电流计算书 0.4KV 35KV K2

10KV

K2

K3

110KV


K1


等效电路图 查表知 LGJQ-150 X*=0.1989 Ω /KM 选基准:

S =100MVA
B

=

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29

0.4KV
9 K4

35KV
4 5 1 K3 K2 10KV 3 6 2

K1 110KV 7 8

10

11

等效电路图 当 K1 点断路时: Us(1-3)%=10.5 % Us(2-3)%=6 % Us(1-2)%=17%

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X1= X4=1/200(17+10.5-6)× 100/50=0.215
X2= X5=1/200(10.5+6-17)× 100/50=0.125

X6= X3=1/200(17+6-10.5)× 100/50=0 Xl=X*L=0.1989× 30/2=2.95= X7‖ X8

X10=0.38× 110 /600=7.7
2

X11=0.45× 110 /800=6.8
2

30

X9=4%/100× 100/0.22=0.18

X12=0.1075 X13=0.0625 X14=0

(a) X15=7.7× 6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56

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(b)

(c)

X ∑ = X12‖(X13+ X9)‖X15=0.09
31

I =1/ X ∑
*

=11.1

短路电流有名值:
I′=I
*

s/
j

3 u =5.58KA
av

冲击电流:

i=
ch

2× 1.8× 5.58=14.2

最大电流有效值:

I =15.58×1.51=8.43
ch

短路容量:
s′ = 3 × 5.58× 115=1111.4

K2 点短路时: X15=7.7× 6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56

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`

(d) X17= X15‖(X9+ X13)=0.72 X ∑ = X12+ X17=0.83
32

(e)

(f)

I =1/ X ∑
*

=1/0.83=1.2

短路电流有名值:
I′=I
*

s/
j

3 u =1.85KA
av

冲击电流:

i=
ch

2× 1.8× 1.85=4.7

最大电流有效值:

I =1.85×1.51=2.8
ch

短路容量:
s′ = 3 × 1.85× 37.5=120.2

K3 点短路时: X18=X14 +X15=6.56 X19= X12‖X18=0.106

(g)

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(h) X ∑ = (X19+ X13) ‖X9=0.145
33

(i)

I =1/ X ∑
*

=1/0.145=6.9

短路电流有名值:
I′=I
*

s/
j

3 u =38KA
av

冲击电流:

i=
ch

2× 1.8× 38=96.7

最大电流有效值:

I =38×1.51=57.4
ch

短路容量:
s′ = 3 × 38× 10.5=691

K4 点短路时: X18=X14 +X15=6.56 X19= X12‖X18=0.106

(j)

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(k)

(l)

34

X ∑ = (X19+ X13) ‖X9=0.145

I =1/ X ∑
*

=1/0.145=6.9

短路电流有名值:
I′=I
*

s/
j

3 u =1000KA
av

冲击电流:

i=
ch

2× 1.8× 1000=2545

最大电流有效值:

I =1000×1.51=1510
ch

短路容量:
s′ = 3 × 1000× 0.4=692.8

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35

附录Ⅱ

主接线图

站用变

110kV

主变





S 1

S2

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36

35kV

10kV

10kV 配电装置 对配电装置的基本要求: 1. 符合国家技术经济政策,满足有关规程要求; 2. 设备选择合理,布置整齐、清晰,要保持其最小安、 全净距。 3. 节约用地; 4. 运行安全和操作巡视方便; 5. 便于检修和安装; 6. 节约用材,降低造价。 对 6~10kV 配电装置屋外式较少,且由于屋内式具有节约用地便 于运行维修、防污性能好等优点,所以采用屋内式配电装置。 采用 成套开关柜单层单列布置,又柜体和小车开关两部分组成。

10kV 配电装置图如下:

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37

10kV 配电装置图

出线柜

PT 柜

站用变 进线柜

进线柜

分段柜

分段柜

30m

0.8m
1.2m

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2m

2.7m

38





在老师的指导下,经过近一个月的努力下 110KV 变电站一次设备
终于设计完成了,在此我对老师给予帮助表示衷心的感谢,并且感谢

曾给予我帮助的同学等。
在毕业设计过程中,张老师在百忙之中对我的设计给予了细致的 指导和建议,对我的辅导耐心认真,并给我们提供了大量有关资料和 文献,使我的这次设计能顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学

习的知识得到了更深的了解,并使知识得到了进一步的巩固.

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39

参 考 文 献

[1] 戈东方 电力工程电气设计手册
[2] 毛力夫 [3] 范锡普 发电厂变电站电气设备 发电厂电气部分

水利电力出版社
中国电力出版社 中国电力出版社

[4] 谢承鑫、王力昌

工厂电气设备手册

水利电力出版社

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