课程设计---110kV降压变电所一次设计.doc

电气工程学院课程设计

课程设计(论文)

题 目 110kV降压变电所一次设计
学院名称 电气工程学院
指导教师
职 称
班 级
学 号
学生姓名

2014年 6 月 30 日

设计论文
1.原始资料：
某市电网最高运行电压等级为220kV，已建成220kV变电所2座，主变容量300MVA，110kV变电所12座，主变总容量700MVA。地方电厂装机总容量680MW，年发电量合计3.1亿度。目前在建的110kV变电所有三个，规模均为2*31.5MVA。估计2019年，该市总用电量6.5亿度，全市用电最高负荷2330MW。
110kV变电所技术要求：
（1）设计的变电所引入两回110kV电压等级的入线，每回最大输送容量为80MVA，电能送往35kV电网和10kV电网。35kV电网侧，每回最大可输送12MVA负荷，最大总负荷50MVA。10 kV电网侧，每回最大可输送5MVA负荷，最大总负荷50MVA。
（2）该变电所有三个电压等级。110kV出线最终四回，本期二回；35kV出线八回；10kV出线最终十二回，本期十回。
（3）110kV侧短路容量为1000MVA；
（4）本变电所址地势平坦，进出线方便，防污等级按二级考虑，构建筑物按七度区抗震设防。
2、设计要求
2.1单独完成论文(WORD打印装订，不少于5000字)。
2.2论文格式规范，包括任务书、开题报告、中英文摘要与关键词、目录、正文、参考文献（有相应的标准、规范，参考文献不少于10篇）。
2.3独立完成。

摘要
本文为110kV变电所一次部分设计。通过查找资料，运用所学知识，按照设计要求进行了变电所的主接线设计，短路电流计算，主要电气设备型号及参数的确定，防雷及过电压保护装置的设计，CAD绘制主接线图，完成了电力系统中变电所一次部分的简单设计。
关键词：变电所 ；主接线； 短路计算 ； 设备选择

目录
1.前言 6
2.电气主接线设计 7
2.1 主接线的设计原则 7
2.2 主接线设计的基本要求 8
2.2.1 主接线可靠性的要求 8
2.2.2 主接线灵活性的要求 8
2.2.3 主接线经济性的要求 9
2.3 电气主接线的选择和比较 9
2.3.1 主接线方案的拟订 9
2.3.2 主接线方案的讨论比较 12
2.3.3主接线方案的选择 14
3主变压器的选择与论证 14
3.1 DL/T5429-2009规程中有关变电所主变压器选择的规定 14
3.2 主变压器选择的一般原则与步骤 15
3.2.1 主变压器台数的确定原则 15
3.2.2 主变压器形式的选择原则 15
3.2.3 主变压器容量的确定原则 15
3.3 主变压器的计算与选择 17
3.3.1 容量计算 17
3.3.2 变压器型号的选择 17
4短路电流计算 18
4.1 概述 18
4.2短路计算的目的及假设 19
4.2.1短路电流的目的 19
4.2.2短路电流计算的一般规定 19
4.2.3短路计算基本假设 19
4.2.4基准值 20
4.2.5短路电流计算的步骤 20
4.3主变压器参数计算 21
4.4.1 短路点d1的短路计算（主变110kV侧） 22
4.4.2 短路点d2的短路计算（35kV母线） 23
4.4.3 短路点d3的短路计算（10kV母线） 24
5电气设备的选择及校验 25

5.1 概述 25
5.1.1 一般原则 26
5.1.2 技术条件 26
5.2 各回路最大持续电流 27
5.3 断路器的选择及校验 28
5.3.1 110kV侧断路器的选择及校验 28
5.3.2 35kV母线,出线断路器的选择及校验 29
5.3.3 10kV母线,出线断路器的选择及校验 29
5.3.4 断路器型号 30
5.4 隔离开关的选择及校验 30
5.4.1 110kV侧隔离开关的选择及校验 31
5.4.2 35kV母线隔离开关的选择及校验 31
5.4.3 10kV母线隔离开关的选择及校验 32
5.4.4 隔离开关型号一览表 33
5.5互感器的选择与校验 33
5.5.1电流互感器的选择 34
5.5.2 变压器110kV侧电流互感器的选择与校验 36
5.5.3 变压器35kV侧电流互感器的选择与校验 36
5.5.4 变压器10kV侧电流互感器的选择与校验 37
5.5.5 电流互感器型号一览表 38
5.6 电压互感器的选择 38
5.6.1 110kV侧电压互感器的选择 39
5.6.2 变压器35kV及其出线侧电压互感器的选择 40
5.6.3 变压器10 kV及其出线侧电压互感器的选择 40
5.7 避雷器的选择及校验 41
5.7.1 110kV侧避雷器的选择和校验 41
5.7.2 35kV侧避雷器的选择和校验 41
5.7.3 10kV侧避雷器的选择和校验 42

1.前言
目前，我国城市电力网和农村电力网正进行大规模的改造，与此相应，城乡变电所也正不断的更新换代。我国电力网的现实情况是常规变电所依然存在，小型变电所，微机监测变电所，综合自动化变电所相继出现，并得到迅速的发展。本设计的内容为110kV终端变电所电气一次系统设计，正是最为常见的常规变电所，并根据变电所设计的基本原理设计，务求掌握常规变电所的电气一次系统的原理及设计过程。
第44页 共43页

2.电气主接线设计
2.1 主接线的设计原则
变电所电气主接线是电力系统接线的主要部分。它表明了发电机、变压器、线路、和断路器等电气设备的数量，并指出应该以怎样的方式来连接发电机、变压器线路以怎样与电力系统相连接，从而完成发电、变电、输配电的任务[1]。它的设计，直接关系着全站电器设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。
对于6～220kV电压配电装置的接线，一般分两类：一为母线类，包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二为无母线类，包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。应视电压等级和出线回数，酌情选用。
旁路母线的设置原则：
1）采用分段单母线或双母线的110kV配电装置，当断路器不允许停电检修时，一般需设置旁路母线[1]。因为110KV线路输送距离长、功率大，一旦停电影响范围大，且断路器检修时间较长（平均每年5～7天），故设置旁路母线为宜。当有旁路母线时，应首先采用以分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。
2）35kV配电装置可不设旁路母线，是因为重要用户多系双回路供电，有可能停电检修断路器。其次，还因为断路器年平均检修时间短，通常为2～3天[1]。如线路断路器不允许停电检修时，可设置其它旁路设施。
3）10kV配电装置，可不设旁路母线。对于出线回路数多或多数线路系向用户单独供电，以及不允许停电的单母线、分段单母线的配电装置，可设置旁路母线。
对于变电所的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽量采用断路器少或不用断路器的接线。当出线为2回时，一般采用桥形接线。
2.2 主接线设计的基本要求
变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求[2]。对电气主接线的基本要求，概括的说应包括可靠性、灵活性、和经济性。
2.2.1 主接线可靠性的要求
安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线的最基本要求[3]。可靠性的工作是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。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，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。评价主接线可靠性的标志是：
1)断路器检修时是否影响停电；
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，以及能否对重要用户的供电；
3)变电站全部停电的可能性。
2.2.2 主接线灵活性的要求
主接线的灵活性有以下几个方面的要求：
1)调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。
2)检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不致影响对用户的供电。
3)扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最少。
2.2.3 主接线经济性的要求
在满足技术要求的前提下，做到经济合理。
1)投资省：主接线简单，以节约断路器、隔离开关等设备的投资；占地面积小：电气主接线设计要为配电装置布置创造条件，以节约用地、架构、导线、绝缘子及安装费用。
2)电能损耗少：经济选择主变压器型式、容量和台数，避免两次变压而增加电能损失。
2.3 电气主接线的选择和比较
2.3.1 主接线方案的拟订

高压侧是2回出线，可选择线路变压器组，单母分段，桥型接线。
中压侧有4回出线，低压侧有12回出线，均可以采用单母线、单母分段、单母分段带旁路和双母线接线。
在比较各种接线的优缺点和适用范围后，提出如下四种方案：

方案1（图2-1） 高压侧，中压侧，低压侧：单母分段

图2-1 方案2主接线图
方案2：（图2-2） 高压侧：外桥接线；中压侧：单母分段带旁路母线；低压侧：单母线分段接线

图2-3 方案3主接线图

方案3（图2-3） 高压侧：内桥接线法；中压侧：单母线分段；，低压侧：双母线

图2-4 方案4主接线图
方案4（图2-4） 高压侧：内桥接线；中压侧：单母分段，低压侧：单母线分段

图2-4 方案4主接线图
2.3.2 主接线方案的讨论比较
方案1:
110kV、35kV、10kV侧：采用单母分段接线的形式使得重要用户可从不同线分段引出两个回路，使重要用户有两个电源供电。单母线分段接法可以提供单母线运行，各段并列运行，各段分列运行等运行方式，便于分段检修母线，减小母线故障影响范围。任一母线发生故障时，继电保护装置可使分段断路器跳闸，保证正确母线继续运行。
当然这种接线也有它本身的缺点，那就是在检修母线或断路器时会造成停电，特别在夏季雷雨较多时，断路器经常跳闸，因此要相应地增加断路器的检修次数，这使得这个问题更加突出。
方案2：
110kV侧：采用外桥法接线。与内桥法一样,该接线形式所用断路器少，四个回路只需三个断路器，具有可观的经济效益。当任一线路发生故障时，需同时动作与之相连的两台断路器，从而影响一台未发生故障的变压器的运行。
但当任一台变压器故障或是检修时，能快速的切除故障变压器，不会造成对无故障变压器的影响。因此，外桥接线只能用于线路短、检修和故障少的线路中。此外，当电网有穿越性功率经过变电站时，也采用外桥接线。
35kV、10kV侧：采用单母分段带旁路母线接线.该接线方法具有单母分段接线优点的同时,可以在不中断该回路供电的情况下检修断路器或母线,从而得到较高的可靠性.这样就很好的解决了在雷雨季节断路器频繁跳闸而检修次数增多引起系统可靠性降低的问题.
但同时我们也看到,增加了一组母线和两个隔离开关,从而增加了一次设备的投资.而且由于采用分段断路器兼做旁路断路器,虽然节约了投资,但在检修断路器或母线时,倒闸操作比较复杂,容易引起误操作,造成事故.
方案3：
110kV侧:采用内桥法接线。 该接线形式所用断路器少，四个回路只需三个断路器，具有可观的经济效益。连接桥断路器接在线路断路器的内侧。因此，线路的投入和切除比较方便。当线路发生故障时，仅线路断路器断开，不影响其他回路运行。但是当变压器发生故障时，与该台变压器相连的两台断路器都断开，从而影响了一回未发生故障的运行。由于变压器是少故障元件，一般不经常切换，因此，系统中应用内桥接线较多，以利于线路的运行操作。
35kV侧：单母线分段接线。采用单母分段接线的形式使得重要用户可从不同线分段引出两个回路，使重要用户有两个电源供电。单母线分段接法可以提供单母线运行，各段并列运行，各段分列运行等运行方式，便于分段检修母线，减小母线故障影响范围。任一母线发生故障时，继电保护装置可使分段断路器跳闸，保证正确母线继续运行。
当然这种接线也有它本身的缺点，那就是在检修母线或断路器时会造成停电，特别在夏季雷雨较多时，断路器经常跳闸，因此要相应地增加断路器的检修次数，这使得这个问题更加突出。
10kV侧：采用双母线接线。优点:供电可靠.通过两组母线隔离开关的倒换操作,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,检修任一回路母线的隔离开关时,只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线,其他线路均可通过另一组母线继续运行.调度灵活,各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上,能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化地需要;通过倒换操作可以组成各种运行方式.扩建方便.
缺点:增加一组母线和多个隔离开关,一定程度上增加一次投资.当母线故障或检修时,隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作.
方案4：
110kV侧：采用内桥接线法。该接线形式所用断路器少，四个回路只需三个断路器，具有可观的经济效益。连接桥断路器接在线路断路器的内侧。因此，线路的投入和切除比较方便。当线路发生故障时，仅线路断路器断开，不影响其他回路运行。但是当变压器发生故障时，与该台变压器相连的两台断路器都断开，从而影响了一回未发生故障的运行。由于变压器是少故障元件，一般不经常切换，因此，系统中应用内桥接线较多，以利于线路的运行操作。
35kV和10kV侧：采用单母分段接线的形式使得重要用户可从不同线分段引出两个回路，使重要用户有两个电源供电。单母线分段接法可以提供单母线运行，各段并列运行，各段分列运行等运行方式，便于分段检修母线，减小母线故障影响范围。任一母线发生故障时，继电保护装置可使分段断路器跳闸，保证正确母线继续运行。
当然这种接线也有它本身的缺点，那就是在检修母线或断路器时会造成停电，特别在夏季雷雨较多时，断路器经常跳闸，因此要相应地增加断路器的检修次数，这使得这个问题更加突出。
2.3.3主接线方案的选择
通过分析原始资料,与各方案优缺点，最终选择方案4进行设计。
3主变压器的选择与论证
在各级电压等级的变电所中，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站安全可靠供电和网络经济运行的保证。特别是我国当前的能源政策是开发与节约并重，近期以节约为主。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效益。
3.1 DL/T5429-2009规程中有关变电所主变压器选择的规定
1)主变容量和台数的选择，应根据《电力系统设计技术规程》DL/T5429-2009有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该站全部负荷的70%，在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。
2)根据电力负荷的发展和潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。
3)主变调压方式的选择，应符合《电力系统设计技术规程》DL/T5429-2009的有关规定。
3.2 主变压器选择的一般原则与步骤
3.2.1 主变压器台数的确定原则
1)对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜[4]。
2)对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性[4]。
3)对于规划只装设两台主变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变电器容量的1~2级设计，以便负荷发展时，更换变电器的容量[4]。
主变压器容量选择。主变压器容量按变压器5~10年的电力负荷发展规划来选择。凡装有两台及以上主变压器的变电所，当其中一台主变压器停止运行后，其余主变压器停止运行后，其余主变压器的容量需能够承担规定的转移负荷。一般估算其余变压器需能保证70%电力负荷的供电，在考虑变压器过负荷能力的允许时间内，还能保证对一级和二级负荷的用户供电[5]。

3.2.2 主变压器形式的选择原则
1)110kV主变一般采用三相变压器。
2)当系统有调压方式时，应采用有载调压变压器。对新建的变电所，从网络经济运行的观点考虑，应采用有载调压变压器。
3)具有三个电压等级的变电所，一般采用三绕组变压器。
3.2.3 主变压器容量的确定原则
1)为了准确选择主变的容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线，并从该曲线得出变电所的年、日最高负荷和平均符合。
2)主变容量的确定应根据电力系统5~10年发展规划进行。
3)变压器最大负荷按下式确定：

式中——负荷同时系数；
——按负荷等级统计的综合用电负荷。
对于两台变压器的变电站，其变压器的容量可以按下式计算：

如此，当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力为40%，则可保证84%的负荷供电。

3.3 主变压器的计算与选择
3.3.1 容量计算
同时系数0.9，按最大总负荷计算：
S=0.7*(50+50)*0.9=63MVA
结论：选择两台63MVA的变压器并列运行。
3.3.2 变压器型号的选择
综上所述：选择额定容量63000kVA，性能水平较高的三绕组变压器。
选择SFSZ11-63000/110
参数：
额定容量 63000
容量分配 100:100:100
电压组合 110 35 10
链接组号 YNyn 0d11
空载损耗 9.6kW
负载损耗 44.7kW
空载电流（%） 0.95
阻抗电压 高—中：10.5
高—低：17~18
中—低：6.5

4短路电流计算
计算短路电流的目的主要是为了选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求；评价并确定方案，研究限制短路电流措施；为继电保护设计与调试提供依据；分析计算送电线路对通讯设施的影响[7]。
在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。在选择电气设备时，为保证在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，需要进行全面的短路电流计算。
短路电流计算的步骤为
1)根据已知条件和计算目的画出计算电路并作出等值电路
2)化简电路
3)计算短路电流
4.1 概述
造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘被损坏，引起绝缘损坏的原因有：各种形式的过电压（如直接遭受雷击等），绝缘材料的自然老化和污秽，运行人员维护不周及直接得机械损伤等[8]。
在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。
短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。
在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。
电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。
4.2短路计算的目的及假设
4.2.1短路电流的目的
短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节其计算目的是：
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。
3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。
4)按接地装置的设计，也需用短路电流。
4.2.2短路电流计算的一般规定
1)验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5~10年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
2)选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。
3)选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。
4)导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算
4.2.3短路计算基本假设
1)正常工作时，三相系统对称运行；
2)所有电源的电动势相位角相同；
3)电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；
4)不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；
5)元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；
6)系统短路时是金属性短路。
4.2.4基准值
高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：
基准容量： = 100MVA
基准电压：(kV) 10.5 37 115
4.2.5短路电流计算的步骤
现在，电力设计部门对复杂电力系统及发电厂，变电所短路电流的计算几乎都在计算机上进行。作为单位的发电厂、供电公司企业，对设计验算、设备改造等需进行短路电流计算时，有时勿需专购短路电流计算程序，进行手算会更方便，概念更清楚[9]。计算步骤如下：
1)计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；
2)给系统制订等值网络图；
3)选择短路点；
4)对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。
标幺值：
有名值：
5)计算短路容量，短路电流冲击值
短路容量：
短路电流冲击值：
4.3主变压器参数计算
由变压器原始数据计算得，Uk1%=10.75,Uk2%=-0.25,Uk3%=6.75(=100MVA，=115kV)
UK1%=1/2[UK(1-2)%+UK(1-3)%-UK(2-3)%]=1/2*(10.5+17.5-6.5)=10.75
UK2%=1/2[UK(1-2)%+UK(2-3)%-UK(1-3)%]=1/2*(10.5+6.5-17.5)=-0.25
UK3%=1/2[UK(2-3)%+UK(1-3)%-UK(1-2)%]=1/2*(17.5+6.5-10.5)=6.75
于是，
XT1=UK1%/100*SB/SN=0.171
XT2=UK2%/100*SB/SN=-0.004
XT3=UK3%/100*SB/SN=0.099

4.4 网络的等值变换与简化
方案2与方案5的短路计算的系统化简阻抗图及各阻抗值，短路点均一样。
系统阻抗图（图4-1）

图4-1 系统阻抗图

系统电抗简化图：

4.4.1 短路点d1的短路计算（主变110kV侧）
基准电压UB=115kV，系统为无穷大系统，发生短路时，短路电流的周期分量在整个短路过程中不衰减。
网络化简如图：

图4-2 d1点短路系统网络化简图
Xd=Xs=X1=0.1
次暂态短路电流标幺值：Id=1/Xs=10
基准电流：IB=SB/√3*UB=0.5021kA
短路电流标幺值：I″=Id*IB=5.021kA
冲击电流(ksh=1.8)：Ich=ksh*√2*Id=12.80kA
短路容量：S=√3* I″*Uav=√3*5.021*115=1000.1MVA
4.4.2 短路点d2的短路计算（35kV母线）
网络化简如图所示：

图4-3 d2点短路系统网络化简图

X1=0.1
X8=0.0855
X9=-0.002
X11=X1+X8+X9=0.1835
Xd=X11=0.1835
次暂态短路电流标幺值：Id=1/Xd=5.45
基准电流：IB=SB/√3*UB=1.56kA
短路电流标幺值：I″=Id*IB=8.502kA
冲击电流(ksh=1.8)：Ich=ksh*√2*Id=2.55*Id=14.0kA
短路容量：S=√3* I″*Uav=√3*8.502*37=544.86MVA
4.4.3 短路点d3的短路计算（10kV母线）

图4-4 d4点短路时系统网络化简图
网络化简如图所示，
X1=0.1
X8=0.0855
X10=0.099
X12=X1+X8+X10=0.2845
Xd=X12=0.2845
次暂态短路电流标幺值：Id=1/Xd=3.515
基准电流：IB=SB/√3*UB=5.4986kA
短路电流标幺值：I″=Id*IB=19.33kA
冲击电流(ksh=1.8)：Ich=ksh*√2*Id=2.55*Id=8.96kA
短路容量：S=√3* I″*Uav=√3*19.33*10.5=315.55MVA

表4-1 短路电流汇总表
短路电流编号
基准电IB(kA)

支路名称
电源短点总电抗Xd

短路冲击
流Ich(kA)
稳态短路电流I″(kA)
短路容量S
(MVA)
1
0.5021
110kV侧
0.1
12.8
5.021（6.43）
1000.1
2
1.56
35kV母线
0.1835
14.0
8.502（13.26）
544.86
3
5.4986
10kV母线
0.2845
8.96
19.33（106.28）
315.55
5电气设备的选择及校验
5.1 概述
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。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。
电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。
电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，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。
5.1.1 一般原则
1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；
2）应按当地环境条件校核；
3）应力求技术先进和经济合理；
4）选择导体时应尽量减少品种；
5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；
6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。
5.1.2 技术条件
1）按正常工作条件选择导体和电气
a．电压：
所选电器和电缆允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高运行电压
即
一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在110KV及以下时为1.15，而实际电网运行的一般不超过1.1。
b.电流
导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度Q 0下，导体和电器的长期允许电流应不小于该回路的最大持续工作电流
即 ≥
由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的=1.05（为电器额定电流）。
c.按当地环境条件校核
当周围环境温度和导体额定环境温度不等时，其长期允许电流 可按下式修正，
基中为温度修正系数;为最高工作温度; 为额定载流量基准下的环境温度（）; 为实际环境温度；对应于所选截面、环境温度为+25时，长期允许载流量（A）
2）按短路情况校验
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，一般校验取三相短路时的短路电流，如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。
a.短路热稳定校验
满足热稳定条件为：
验算热稳定所用的计算时间：
b.短路的动稳定校验
满足动稳定条件为：
5.2 各回路最大持续电流
110kV侧：Igmx=10.05Sn╱(√3*Un)=10.05*63╱（√3*110）=0.347kA
35kV母线：Igmx=10.05*63╱(√3*35)=1.091kA
35kV出线：Igmx=S╱(√3Un)=12╱(√3*35)=0.1984kA
10kV母线：Igmx=10.05*63╱(√3*10)=36.6kA
10kV出线：Igmx=S╱(√3*Un)=5╱(√3*10)=0.289kA

5.3 断路器的选择及校验
3kV及以上电力系统中使用的断路器称为高压断路器，它是电力系统中最重要的控制和保护设备。无论电力线路处在什么状态，例如空载、负载或短路故障，当要求断路器动作时，它都应能可靠地动作，或是关合，或是开断电路[10]。
断路器必须具备的基本功能可列举以下各项：
1)在关合状态时应为良好的导体，非但对正常的电流，即使对于短路电流也应能承受其热的与机械的作用。
2)在开断状态时，具有良好的绝缘性。在清洁和污秽两种状态下，皆能承受对地以及同相端子间的电压。
3)于关合状态的任意时刻，应能在不发生异常电压的情况下，在尽可能短的时间内，开断额定开断电流以下的电流。
4)于开断状态的任意时刻，应能在断路器触头不产生熔焊的情况下，在短时间内安全地关合处于短路状态下的电路[11]。
5.3.1 110kV侧断路器的选择及校验
1)电压：, 所以，
2)电流：
断路器参数如下表所示：
表5-1断路器LW6-126参数
型号
额定电压（kV）
额定电流(A)
额定开断电流(kA)
动稳定电流峰值(kA)
4s额定短路耐受电流(kA)
LW6-126
126
2000
31.5
80
31.5
因为,,所以，。
3)断开电流：
因为Idt=6.43kA,，所以，。
4)动稳定：
因为Ich=12.8kA，，所以，，满足动稳定。
经以上检验此断路器满足各项要求。
5.3.2 35kV母线,出线断路器的选择及校验
1)电压：, 所以，
2)电流：
断路器参数如下表5-2所示：
表5-2 断路器LW6-40.5参数
型号
额定电压（kV）
额定电流(A)
额定开断电流(kA)
动稳定电流峰值(kA)
4s额定短路耐受电流(kA)
LW6-40.5
40.5
1250
25
63
25
因为,,所以，。
3)断开电流：
Idt=13.26kV，，所以，。
4)动稳定：
因为Ich=14kA，，所以，，满足动稳定。
经以上检验此断路器满足各项要求。
5.3.3 10kV母线,出线断路器的选择及校验
1)电压：, 所以，
2)电流：

表5-3断路器SN1-10-400参数
型号
额定电压
kV

额定电流A
额定断开
电流kA
极限通过电流kA
最大
有效

10
400
200
52
30
因为,,所以，。
3)断开电流：
Idt=106.28A，，所以，。
4)动稳定：
Ich=8.96kA，，所以，，满足动稳定。

5.3.4 断路器型号
断路器型号一览表:
表5-4断路器型号一览表
型号
电压（kV）
额定电流（kA）
额定断开电流（kA）
极限通过电流（kA）
额定
最大
最大
有效
LW6-126
126
218
2
31.5
80
46.2
LW6-40.5
40.5
70
1.25
25
63
36.4
SN1-10-400
11.6
52
0.4
400
52
30
5.4 隔离开关的选择及校验
隔离开关，配制在主接线上时，保证了线路及设备检修形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵循倒闸操作顺序。
隔离开关的配置：
1）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；
2）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；
3）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母上宜装设1~2组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；
4）按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；
5）当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，但如费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。
5.4.1 110kV侧隔离开关的选择及校验
1)电压：
2)电流：
110kV侧选择GW2-110-600，其参数如下，
表5-5隔离开关参数
型号
额定电压，kV
额定电流，A
动稳定电流，kA
热稳定电流s，（kA）

110
600
50
14(5)

3)动稳定：
因为Ich=12.8kA，则满足动稳定。
5.4.2 35kV母线隔离开关的选择及校验
1)电压：

2)电流：

选择GW4-35-2000，其参数如下:
表5-6隔离开关参数
型号
额定电压，kV
额定电流，A
动稳定电流，kA
热稳定电流s，（kA）

35
2000
50
15.8(4)

3)动稳定：
因为Ich=1.091kA，则满足动稳定。

5.4.3 10kV母线隔离开关的选择及校验
1)电压：

2)电流：

选择GN10-10T-4000，其参数如下:
表5-7隔离开关数
型号
额定电压，kV
额定电流，A
动稳定电流，kA
热稳定电流s，（kA）

10
4000
600
14(5)

3)动稳定：
因为Ich=36.6kA，则满足动稳定。

5.4.4