大学毕设论文--110kv变电所一次部分初步设计论文.doc

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中原工学院
成人教育毕业设计(论文)

论文题目：110kV变电所一次部分初步设计
学 生 姓 名： 沈 晓 峰
级 别： 12
专 业： 电气工程 及其自动化

2014年7月

摘要
本文针对110kV地方降压变电站进行电气一次部分设计，系统经双回路给变电站供电，并分别以35kV和10kV的电压向附近用电客户供电，其中35kV出线4回，10kV出线24回。本设计主要包括原始资料的分析；负荷计算与主变压器的选择；电气主接线设计及技术经济性比较，短路电流计算，变电所电气设备的选择及校验（包括电力电缆、母线、隔离开关、断路器及电流互感器、电压互感器等）；配电装置设计和防雷和接地保护设计等。
为了满足社会发展的需要,变电站一般是按照本地区5～10年后用电量满负荷的容量进行设计，不必为将来因为容量小而再重建或扩容。变电站形式上采用独立变电站，其中主变压器采用满足需求的三绕组变压器，一次设备的选取都充分考虑了生产的需要。在防雷上采用通用的防雷设计方法。在保证供电可靠性的前提下，减少事故的发生，降低运行费用。通过一次设计到位，可以为今后电网的扩充等减少投资，并为变电站的安全稳定供电提供保障。

关键词：110KV变电站；主接线方案；设备选择与校验；配电装置；防雷

目 录
中文摘要 1
1 前 言 4
1.1 概述 4
1.2 原始资料分析 4
2 主变压器的选择 6
2.1台数 6
2.2 容量 6
2.3 调压方式 7
3 电气主接线设计 8
3.1电气主接线的设计原则 8
3.2 主接线设计应考虑的基本问题 8
3.3 变电所各接线方式的适用范围 9
3.4 电气主接线方案的比较与确定 10
4 短路电流计算 12
4.1 短路电流的概述 12
4.2 短路计算点的选择 12
4.3 短路电流计算方法 13
4.4 短路电流计算结果 13
5 电气设备的选择与校验 14
5.1母线 15
5.2 断路器的选择 17
5.3 隔离开关的选择 19
5.4 电流互感器的选择 21
5.5 电压互感器 23
5.6 熔断器 24
6 配电装置设计 26
6.1 配电装置概述 26
6.2 配电装置的选择 26
7 防雷保护设计 28
7.1 防雷保护概述 28
7.2 避雷针的选择及校验 29
致 谢 35
参考资料 36

1 前 言
1.1 概述
根据要求，本文所设计的变电站担负工农业生产及城乡生活用电，根据《电力系统技术规程》中的有关部分，特别是：
1）、系统设计应在国家经济的指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案；应合理利用能源，合理布局电源和网络，使发、输、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。
2）、系统设计的设计水平可为今后第五年至第十年的某一年，并应对过度年进行研究（五年内逐年研究），远景水平可为第十年至第十五年的某一年，且宜与国民经济计划的年份相一致。系统设计经审查后，二至三年进行编制，但有重大变化时，应及时修改。
依据上述技术规程要求和工程实例情况，同时参考了《电气一次部分设计手册》、《电气一次部分设备手册》等资料，本文进行变电站电气一次部分的设计工作。
1.2 原始资料分析
根据任务书资料，本文设计的变电站相关情况如下：
1. 变电站类型
110Kv降压变电站；
2. 电压等级
110/35/10kV；
3. 出线回路数
110kV 侧 2 回，35kV 侧 4回，10kV 侧 24回；
4.负荷情况
35kV侧:最大20MW ,最小15MW ,Tmax=3800h,；
10kV侧:最大25MW ,最小10MW ,Tmax=3500h,；
5.负荷性质
工农业生产及城乡生活用电；
6.系统情况
1） 系统经双回路给变电站供电；
2） 系统110kV母线短路容量为4500MVA；
3） 系统110kV母线电压满足常调压要求；
5.环境条件
年最高气温40°，最低-5°；海拔200m；雷暴日30日/年；土质黏土，电阻率小于250欧.米。
2 主变压器的选择
变压器是变电站的主要设备，它担负者交换网络电压，进行电力传输的重要任务，它的容量代表了变电站在系统的位置。它的选择关系到供电的可靠性和运行的经济性，关系到电缆设备的选择和系统的稳定运行，它是变电站的核心设备。
正确合理的选择主变压器的台数、容量和类型是电力系统规划和变电站主接线设计的一个重要问题。变压器是一种静止的电器，运行实验证明，它的工作是比较可靠的，一般寿命为20年，事故率小，通常设计时不考虑设置专用备用变压器，如果变压器容量选择过大，台数过多，不仅增加投资，增加占地面积而且增加了运行电能的损耗，设备未能充分发挥经济效益，若容量选择过小将会影响变电站 负荷的需要，这在技术上是不合理的。
主变压器的容量和台数的确定，还应跟据电力系统的5—10年发展规划，输送功率大小，出线回数电压等级及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。
2.1台数
为保证供电可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响供电，变电站中一般装设两台主变压器。因该变电站“以双回110KV架空输电线路”与上级变电站联系，且为工农业生产及城乡生活用电，因此，适用两台主变压器。
2.2 容量
我国对变电站主变压器容量的选择（包括装设一台，两台或以上主变压器）也充分考虑。利用变压器的正常和事故情况下的过负荷能力，对于装设两台及以上主变压器的变电站，规定主变压器容量按照5-10年电力系统发展规划，并当停用一台主变压器时，需保证全部负荷的60～70%。同时，应保证用户的一般负荷和大部分二级负荷，以免对设备，人身，和生产造成重大损失。变电站一般安装两台主变压器，通常按SH=0.6PM选择每台主变压器的容量。
因本所最大负荷为20/0.85+25/0.85=52.94MVA。所以主变压器按SH=0.6PM的计算容量为SH=0.6×52.94=31.76MVA。根据变压器的容量“最终应选取靠近的国家系列标准规格”的原则，确定主变压器的选择容量为50MVA，此时能保证一台主变压器停运时，对占总负荷66%的Ⅱ类负荷的供电。

2.3 调压方式
有载调压变压器能在额定容量范围内带负荷调整电压，调压范围大，可以减小和避免电压大幅度波动；无载调压变压器只能在停电时改变分接头位置，对供电可靠性有影响。综合考虑，本所采用有载调压方式。
综上所述，最终确定变压器的型号为：SFSZ10-50000/110，接线组别：YN,yno.d11,额定电压：110/38.5/10.5kV,技术参数如下表2-1所示：
表2-1 主变技术参数
型号
额定容量
kVA
额定电压
kV
联结组标号
空载损耗kW
负载损耗kW
空载电流%
短路阻抗
%
SFSZ10-50000/110
50000
高压H.V：
110±8×1.25%
中压M.V:
38.5±2×2.5%
低压L.V:
10.5
YN,yn0,d11
49.84
212.50
0.54

高-中:10.5
高-低:17-18
中-低:6.5

3 电气主接线设计
电气主接线是由高压电气通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络。它代表了变电站电气部分的主体结构，大电力系统结构的组成部分。它在影响运行的可靠性，灵活性并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟订都有决定性的关系。
3.1电气主接线的设计原则
主接线的设计是一个综合性的问题，其设计原则应以设计任务书为依据。以国家经济建设方针，政策及有关技术规范为准则，结合工程具体特点，准确的掌握基础资料并进全面综合分析，以确定主要技术指标，做到既符合技术要求，有经济实用。
1、保证必要的供电可靠性和电能质量
安全可靠是电力生产的首要任务，主接线的接线方式许保证供电可靠性，衡量主接线可靠性的标志是：
（1） 断路器检修时，是否影响供电。
（2） 线路，断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，停匀回路数的多少和停运时间的长短，以及能否保证对Ⅰ.Ⅱ类用户的供电。
（3） 尽量避免变电站全部停运的可能性。
2、 具有一定的灵活性和方便性
主接线应能适应各种运行状态，在系统故障，电气设备故障或检修时能适应 调度的要求，灵活，简便，迅速的倒换运行方式，使停电时间最短，影响最小。
3、 具有经济性
主接线在满足上述要求的前提下，做到经济合理，既投资省，占地面积小，电能损耗小，这就要求主接线应简单清楚，以节约一次设备的投资，主接线的设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积小，并且合理选择主变压器的型号，避免两次变压而增加投资。
4、 具有发展和扩建的可能性
3.2 主接线设计应考虑的基本问题
1、变电所在系统中的地位和作用
本设计变电所为地方降压变电所，主要满足该地区工农业生产以及人民生活用电要求。
2、电压等级及出线回路数
电压等级为110/35/10kV，出线回路数如下：
110kV 进线2回；
35kV 出线4回；
10kV 出线24回。
3、主要电气设备的特点
本设计变电所中变压器2台SFSZ10-50000/110型有载调压变压器
额定电压110/38.5/10.5kV 接线组别Ynyn0d11
4、配电装置的选型
配电装置的设计应根据电力负荷性质及容量、环境条件和运行、安装维修等要求合理的选用设备和制定布置方案，必须坚持节约用地的原则。配电装置分类如下：
屋内型：三层式 双层式 单层式
屋外型：高型 半高型 普通中型
110kV配电装置一般采用屋外型；35kV配电装置可采用屋内型，防污性能好，便于运行维护，节约用地；10kV配电装置一般为屋内布置，可采用手车式开关柜。
5、所址环境条件
年最高温度为30℃，年最低温度为-5℃，雷暴日数为30日/年。
3.3 变电所各接线方式的适用范围
变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。
(1)当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。
(2) 35～110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。35～63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。
(3) 在采用单母线、分段单母线或双母线的35～110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当110kV线路为6回及以上，35～63kV线路为8回及以上时，可装设专用的旁路断路器。主变压器35～110kV回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线。采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。
(4) 当变电所装有两台主变压器时，6～10kV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当6～35kV配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。
(5) 当需限制变电所6～10kV线路的短路电流时，可采用变压器分列运行、采用高阻抗变压器、 在变压器回路中装设电抗器等方式。
(6) 接在母线上的避雷器和电压互感器，可合用一组隔离开关。对接在变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。
3.4 电气主接线方案的比较与确定
根据以上电气主接线原则及适用范围，结合本任务实际情况，对变电站电气主接线进行了选择并从技术经济等方面进行了确定。
1、110kV侧电气主接线方案
由原始资料知，110kV采用双回路供电，因此可采用单母分段接线。
其中单母分段接线具有接线简单，设备少；工作可靠灵活，使用电器少，装置简单，清晰，建造费用低；容易发展为单母分段式双母线接线等优点。适用于较小容量的发电厂，变电站，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。但缺点是主变压器的切除和投入较复杂，需操作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；断路器检修时，两个回路需要解裂运行，出现断路器检修时，线路需较长时间停运；可靠性不是很高，隔离开关作为操作电流，增加了误操作的可能性。
从原始资料看，本站为终端变电站，本所的负荷波动小于３０％，不随负荷变动经常切换变压器；因此适用单母分段比较合适。
综合上述分析，110KV侧电气主接线采用单母分段接线。
2、35kV侧电气主接线方案
由原始资料知，35kV侧由4回出线，因此可采用单母分段或双母线接线。
单母线分段接线的优点是接线简单，清晰，便于操作，使用设备少，占地面积小，有利于扩建，投资少。段数越多故障停电率越小，有较高的供电可靠性和灵活性，隔离开关不作为操作电器，故障机率小
双母线接线的优点是供电可靠性高，调度灵活扩建方便，运用于大中型变电站中35KV-63KV配电装置，出线回路数超过8回时，或所接电源较多时，负荷较大时。缺点是在倒母线时，隔离开关作为操作电器，增加了故障几率，降低了供电可靠性。且采用的隔离开关较多，增加了投资，本所35KV出线回数是只有4回，不宜采用。
经过比较分析，单母线分段接线经济，也可以保证足够的可靠性，灵活性，因此35KV侧电气主接线采用单母分段接线。
3、10kV侧电气主接线方案
根据原始资料可知，10kV侧出线为24回，回路数较多，可采用单母分段或双母线接线。
由于单母分段虽然可以保证当一条母线检修或者故障时其他母线的正常工作，但由于负荷回路较多所以不能保证足够的安全供电。因此10KV侧主接线采用双母线接线方式。

4 短路电流计算
电力系统的设计和运行都必须考虑到可能发生的故障和不正常运行方式。因为它们会破坏电气设备的正常运行和用户的正常供电。短路是电力系统经常发生的故障，短路电流直接影响电气设备的安全，危及电力系统的安全稳定运行，计算短路电流的目的是为了在电气装置的设计中选择电气设备，选择限制短路电流的方式和分析电力系统的故障。
4.1 短路电流的概述
为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受任意突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击，同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地使有关短路器跳闸。继电保护装置的整定和短路器的选择，也需要准确的短路电流数据。
最大短路电流应用在设备热稳定校验，开关电器开断电流及继电保护整定等，而冲击电流应用在设备的动稳定校验；最小运行方式的最小短路电流作为继电保护灵敏度校验；短路容量应用在开关电器的开断能力校验。
短路过程是一种暂态过程，影响电力系统暂态过程的因素很多，若在实际计算中把所有的因素多考虑，是十分复杂。因此，在满足工程要求的前提下，为了简化计算，通常采取一些合理的假设，采用近似的方法对短路电流进行计算。计算出的短路电流比实际稍大，但最大误差一般不超过1%~15%，这对工程准确度来说是允许的。
短路故障分为对称短路和不对称短路。三相短路是对称短路，造成的危害最为严重，但发现的机会较少。其他短路为不对称短路，包括单相短路、单相接地短路、两相短路、两相短路接地.其中虽然三相接地短路发生的机会最少,但产生的短路电流最大，故只计算本变电所中的三相短路这一类故障。
4.2 短路计算点的选择
在正常接线方式中，通过电器设备的短路电流最大的点称为短路计算点。本站短路计算点可选择在：110kV母线上、35kV母线上、10kV母线上3个短路计算点，如果10kV母线上的短路电流较小，且配电装置采用高压开关柜，出线为电缆，为保证系统的稳定性不加出线电抗器，所以不对10kV出线电抗器后做短路电流就算。
4.3 短路电流计算方法
采用运算曲线法求取任意时刻的短路电流可以从以下步骤进行：
(1) 画出以标幺值电抗表示的等值电路图（取Sd=100MVA，Ud=Uav），原始网络中所有的负荷均以为是断开的（直接接地在短路点处的大容量电动机除外）。
(2) 进行等值的网络简化，最终要简化成各个电源与短路点之间都是只经过一个电抗直接相连。这个相连电抗就称为该电源对短路点的“转移电抗”。
(3) 将“转移电抗”分别换算成一各自的电源总容量为基准容量的新标幺值，即为各电源到短路点的“计算阻抗”Xca。
(4) 将各电源供给的短路电流标幺值乘以各自的电源基准值（分别以各自的电源总容量和短路点平均电压为基准值算出），就得到短路点处由各电源供给的短路电流周期分量有名值。
(5) 将电源点供出的电路电流有名值相加，就得到了短路点总的三相短路电流有名值；同样可求出三相短路冲击电流有名值。
4.4 短路电流计算结果
按照任务书的要求和主接线的性质，通过计算（计算书附后），现将选择的各短路点的短路电流列于表4-1。
表4－1 短路电流计算结果

5 电气设备的选择与校验
电气设备选择是变电站电气设计的主要内容之一,正确地选择电气设备是使电气注解县和配电装置达到安全,经济运行的重要条件。在进行电气选择时,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,并注意节省投资,选择合适的电气。
尽管电力系统中各种电气的作用和工作条件不一样,具体选择方法也不同,但对它们的基本要求却是一致的,电气要能可靠的工作,必须接正常工作条件进行选择,并接短路状态来校验热稳定和动稳定。
一、电气设备选择的一般原则
1.应满足正常运行、检修、短路和过电压情况的要求，并考虑远景的发展；
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.与整个工程的建设标准应协调一致；
5.同类产品应尽量减少品种；
6.选用的新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。
二、电气设备校验的一般原则
1.电气设备在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验，校验短路电流一般取最严重情况的短路电流。
2.用熔断器保护的电气设备可不校验热稳定。
3.短路的热稳定条件
≤
——短路电流周期分量热效应，；
——次暂态短路电流，；
——时周期分量有效值，；
——时周期分量有效值，；
——短路持续时间，。
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：
≤ ≤
式中， ——短路冲击电流幅值及其有效值
——允许通过动稳定电流的峰值和有效值
5.1母线
母线选择的一般原则要考虑持续工作电流、经济电流密度、短路热稳定校验、短路动稳定校验等方面。常用导体材料有铜，铝，铝合金，铜的电阻率低，强度大，抗腐蚀能力强，是很好的导体材料，但它的用途广，价格高，因此铜导体只用于持续工作电流大的场所，铝的电阻率虽比铜大，但密度小，我国铝储量丰富，价低，因此，一般选铝和铝合金材料为导体材料。
1、母线截面的选择
配电装置汇流母线的截面按长期允许电流选择，所选截面的长期允许电流大于装设回路中最大持续工作电流，即：
Iy＞Imax Iy＞KIye
Iye——基准环境条件下的允许电流；
K ——综合系数
2、电晕电压校验
110kV及以上母线应进行电晕电压校验。因为电晕放电将引起电晕损耗通讯干扰及金属腐蚀等不利现象。进行电晕电压校验时应满足电晕临界电压大于母线安装处的最高工作电压。
3、热稳定校验
热稳定最小允许截面Smin Smin= /c
所选择母线截面，热稳定校验满足：S＞/c
S——所选择的母线截面 mm2 Qd——短路电流效应kA2.s C——热稳定系数
4、动稳定校验
当跨距大于2时 M=F（3）l/10
F（3）——三相短路时中间相母线上的最大动力，N
l:绝缘之间的距离，m
母线材料的计算应力：σjs=M/W
σjs ——计算应力 Pa
W——母线截面抗弯距 m
母线空防时： W=b2h/6m3 母线平放时 W=bh3/6m3
所得计算条件应满足：σjs=[σjs]+[ σ] 母线材料的最大允许应力。
因此，1）110KV母线的选择：
采用经济电流密度导线截面，Sj=Imax/J(mm2)J—导线的经济电流密度。
已知：Ug=110kv 总，容量S=2X100MVA，
Igmax=1.05x(55/0.85+35/0.85)/110√3=0.584kA=584A
由Tmax=（17X3800+16X3500）/（17+16）=3654h
查表得J=1.05，Sj= Igmax/J=584/1.05=556.19mm2，考虑以后发展，允许选用稍大于经济截面的导线，因此110KV母线选用为：LGJQ-700，查表知IY=1500A（+700C）。
110KV母线的校验：
a.按最大工作电流校验 KQ=〔（70-28）/（70-25）〕1/2=0.97
（KQ：温度修正系数，华北地区，年度最高月平均最高气温为+300C）
IYKQ=1500X0.97=1455＞Imax=1.05X2X100/ J3=1102A满足要求
b.短路热稳定校验：应满足S＞I00tk1/2/C
c.比值，铝取5T 由前面计算可知：I00=5.02KA=5020A， tk=1.56s
s=160mm2＞5020x1.561/2/87=72.1 mm2 满足要求
2）35KV母线的选择：
采用经济电流密度选择导线截面，Sj=Imax/J(mm2)
已知：Ug=35kv Igmax=(1.05x55/0.85)/35√3=1.120KA=1120A
由Tmax=3800h，查表得J=1.1，因此，Sj= Igmax/J=1120/1.1=1018mm2
因此，35KV母线选用为：LGJQ-500X2，查表知IY=950X2=1900A
35KV母线的校验：
a.按最大工作电流校验KQ=0.97
IYKQ=1900X0.97=1843＞Imax=1.05X100000/ 35J3=1732.1A满足要求
b.短路热稳定校验：应满足S＞I00tk1/2/C
由前可知：I00=7560A， tk=1.56s
s=500X4=2000mm2＞7560x1.561/2/87=108.5 mm2 满足要求
3）10KV母线的选择：
已知：Ug=10kv Igmax=(1.05x35/0.85)/10J3=2.496KA=2496A
由Fmax=3500h 查表得J=0.84 因此，Sj= Igmax/J=2496/0.84=2971mm2
10KV母线选用为：LMY-125X10X3条，查表知IY=3725A（+700C）
10KV母线的校验：
a. IYKQ=3725X0.97=3613.25＞Imax=1.05X100000X0.5/ =3031A满足要求
b.短路热稳定校验：应满足S＞I00tk1/2/C
由前可知：I00=29260A， tk=1.56s
s=2500mm2＞29260x1.561/2/87=420 mm2 满足要求
c.动稳定校验：最大机械应力：gmax=17.3ich2βX10-3X L2/aw(N/cm)
本设计中w=0.167bh2 ,其中b为母线厚度（cm），h为母线宽度。
L=140cm，a=40cm，w=0.167X2X12.52=52.19
最大机械应力：Sm1x=17.3ich2βX10-3X L2/aw(N/cm)
=17.3X44.22X1X10-3X1402/52.19×40
=317.3(N/cm)
查表知：铝质硬母线SY=6860(N/cm) SY=Smax满足要求
表5－1 各电压等级母线选择
电压等级
母线型号
110kV
LGJQ-700
35kV
LGJQ-500X2
10kV
LMY-125X10X3
5.2 断路器的选择
断路器作为切断和接通正常情况下高压电路中的空载电流和负荷电流，还可以在系统发生故障事与保护装置及自动装置相配合，迅速切断故障电源，防止事故扩大，保证系统的安全运行。
在选择断路器时，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。
4.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。
在确定断路器参数时，应满足：
1.断路器的额定电压不小于装设电路所在电网的额定电压。
2.断路器的额定电流不小于通过断路器最大持续工作电流。
3.断路器的额定关合电流不小于短路冲击电流。
4.断路器的断流能力，一般可按断路器的额定开断电流大于或等于断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值来选择，即≥。
5.动稳定应满足条件是短路冲击电流应不大于断路器的电动稳定电流（峰值），即 ≤。
6.热稳定应满足条件是短路热效应应不大于为路器在Ts时间的允许热效应，即 ≤。
同时，考虑到拟建变电站的可靠性、经济性、方便运行维护和实现变电站的无人值班化目标。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。少油断路器由于其油量少、体积小、防爆性能好、耗用钢材少、可频繁操作、使用寿命和检修周期长，动作快，燃弧时间短、与开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，价格便宜等特点。因而被广泛用于10～110kV的电压等级中。所以，10kV侧采用真空断路器。
在本设计中，由于110KV进线:Imax=2x1.05Ie=2x1.05x100000/(110)=1102.2A，主变35KV进线: Imax=1.05Ie=1.05x100000/(x35)=1732.1A，35KV分段: Imax=1.05Ie=1.05x100000/(35)=1732.1A，35KV进线:假定100-300A。主变10KV进线: Imax=1.05Ie=1.05x100000x0.5/(10)=3031.1A
10KV出线: 假定Imax=100-1000A
根据上述选择条件和短路电流计算结果表初步选择的短路器及其参数见表5-2：
表5-2断路器及其参数
对所选断路器进行校验如下：
(1)动稳定校验:校验公式:ies≥ich
110KV: ies=50KA＞ich=9.022KA满足动稳定要求
35KV: ies=63KA＞ich=13.862KA满足动稳定要求
10KV进线分段: ies=80KA＞ich=39.645KA满足动稳定要求
10KV出线: ies=63KA＞ich=39.645KA满足动稳定要求
(2)热稳定校验:
a. 110kv断路器
设备保护动作时间:tpr=1.5s 固有分闸时间:tm=0.04s
灭弧时间:ta=0.02s
开断计算时间:tk=tpr+ta+tm=1.5+0.04+0.02=1.56s
同期合量热效应:
QP=I''2tk=5.022x1.56=39.31KA2S
由于tk=1.56s＞1s(以下相同,不在重复)因此,不考虑非周期分量热效应,短路电流引起的热效应: QK= QP=39.31 KA2S
It2t=202x4=1600 KA2S
It2t= QK满足热稳定要求
b. 35kv断路器
开断时间: tk=1.56s
短路电流引起的热效应QK= QP=7.562X1.56=89.16 KA2S
It2t=252x4=2500 KA2S＞QK满足热稳定要求
c. 10KV断路器
开断时间: tk=1.55s
短路电流引起的热效应QK= QP=29.262X1.55=1327 KA2S
10KV进线分段:It2t=31.52x4=3969 KA2S＞QK满足热稳定要求
10KV出线It2t=252x4=2500 KA2S＞QK满足热稳定要求
计算参数与断路器实际参数对照见表5-3:
表5-3计算参数与断路器实际参数对照
由上表可知所有断路器均满足要求。
5.3 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。
在选择隔离开关时，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，易于鉴别设备是否与电网隔开。
2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，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。
在确定隔离开关参数时，应遵循以下原则：
1.隔离开关的额定电压应大于装设电路所在电网额定电压。
2.隔离开关的额定电流应大于装设电路最大持续工作电流。
3.动稳定校验应满足的条件为：≤。
4.热稳定校验应满足的条件为：≤。
5.根据对隔离开关操作控制的要求，选择配用的操动机构。
在本设计中，根据配电装置的布置特点和作用要求等因素，进行综合的技术经济比较后确定了各电压等级的隔离开关型号如表5-4所示。
表5－4 各电压等级隔离开关的选择
用途
型号
额定电压(kV)
额定电流(A)
额定峰值耐受电流(kA)
额定短时耐受电流(kA)
110K
GW4-110IDW
110
1250
50
20(4S)
35KV
GW4-35W
35
2500
63
25(4S)
10kV
GN-10
10
600
52
20(4s)
对所选择的隔离开关进行校验如下：
1）110kv侧隔离开关的校验
1.电压： ，=110KV，≥，满足要求。
2.电流：A ，A，＜ ，满足要求。
3.动稳定校验：=9.022kA，=80kA，<， 满足要求。
4.热稳定校验： KA2·S
取t=1.2s KA2·S
< ，满足要求。
2）35kv侧隔离开关的校验
1.电压： ，=35KV，≥，满足要求。
2.电流：A ，Ie=1250A，＜ ，满足要求。
3.动稳定校验：=13.862kA，=80kA，<， 满足要求。
4.热稳定校验： KA2·S
取t=1.2s KA2·S
< ，满足要求。
3）10kv侧隔离开关的校验
1.电压： KV，=10KV，≥，满足要求。
2.电流：A，Ie=600A，＜，满足要求。
3.动稳定校验：=39.645KA，=52KA，< ，满足要求。
4.热稳定校验：KA2·S
取t=1.2s KA2·S
<，满足要求。
5.4 电流互感器的选择
电流互感器的作用为了保证电力系统安全经济运行,必须对电力设备的运行情况进行监视和测量.但一般的测量和保护装置不能直接接入一次高压设备,而需要将一次系统的大电流按比例变换成小电流,供给测量仪表和保护装置使用。
在选择电流互感器时，要遵循以下选择原则：
1）、电流互感器的额定电压不小于安装地区的电网额定电压。
2）、额定电流不小于流过电流互感器的长期最大负荷电流。
3）、35KV以上一般采用屋外式，10KV采用屋内式。
4）、动稳定校验：流过电流互感器最大三相冲击电流与额定电流振幅比，应小于等于动稳定倍数Kdw即ich≤J2I1nkdw或者流过电流互感器最大三相冲击、电流小于等于动稳定电流ies即ich≤ies
5）、热稳定校验：产品归除的1秒钟热稳定倍数比，或1秒钟热稳定电流，要求最大三相或二相短路电流，发热不小于允许发热，即Qk≤I1nkt或Qk≤It2．
在选择电流互感器的型式时，根据安装地点选择户内或户外，安装使用条件等选用电流互感器的型式。6—10kV室内配电装置，可选用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流户感器；35kV以上配电装置，一般选用油锓瓷箱式绝缘结构的电流互感器。同时还要考虑环境条件的影响，如环境温度，最大风速，相对湿度等。

表5-5 所选电流互感器及其参数

对所选电流互感器进行校验，如下：
(1)动稳定校验：校验公式：ies≥ich
110KV：ies=80KA＞ich=9.022KA满足动稳定条件
35KV：ies=80KA＞ich=13.862KA满足动稳定条件
ies=187.5X1500A=281.25KA＞ich=13.862KA满足动稳定条件
10KV：ies=250KA＞ich=39.645KA满足动稳定条件
ies=80KA＞ich=39.645KA满足动稳定条件
(2)稳定校验：
a.110kv侧TA
计算开断时间：
tk=tpr+tin=1.5+0.02+0.04=1.56s
短路电流引起的热效应：
Qk=Qp=5.022x1.56=39.31 KA2S
It2=31.52=992.25 KA2S＞39.31 KA2S= Qk满足热稳定条件
b. 35kv侧TA
计算开断时间：
tk=tpr+tin=1.5+0.02+0.04=1.56s
短路电流引起的热效应：
Qk=Qp=7.562x1.56=89.16 KA2S
It2=31.52=992.25 KA2S＞89.16 KA2S= Qk满足热稳定条件
c．10kv侧TA
开断时间tk=1.55s
短路电流引起的热效应：Qk=Qp=29.262x1.55=1327 KA2S
It2=402=1600 KA2S＞1327KA2S= Qk满足热稳定条件
It2=1002=10000 KA2S＞1327KA2S= Qk满足热稳定条件
计算参数与TA实际参数对照见表5-6：
表5-6计算参数与TA实际参数对照

由上表可知所有TA均满足要求。
5.5 电压互感器
电压互感器作为一种电压变换装置，有电压变换和隔离两重作用，它将高压回路或低压回路的高电压转变为低电压（一般为100V），供给仪表和继电保护装置实现测量、计量、保护等作用
在选择电压互感器时，应根据额定电压，确定使用户内或户外结构型式。一般110KV及以上电压等级采用三个单相电压互感器，接成Y/Y/△-12，根据不同用途确定电压互感器等级，它的精确度等级分0.2，0.5，1.0，3.0，其中，0.2用语精密测量，0.5级和1.0级一般用于发配电设备的测量和保护，计量电度表应用0.2级，3.0级用于非精细测量，