110kV变电所电气一次部分初步设计

学士学位论文

110kV变电所电气一次部分初步设计

摘 要

变电所是输变电领域的核心部分。变电所包含众多设备，具备转换电压等级、将电力

进行长距离输送等多项功能。随着电力系统供电范围的不断扩大，人们对电能质量要求逐

渐提高。随着人类文明的高速发展，变电所无论在城市或者农村都具有核心价值。所以，

对人类来讲，设计和建造一座优质的变电所，变得越来越重要。本次毕业设计为设计一座

110kV变电所，首先，依据各类相关技术要求及条例，选择出不同电压等级相对应的接线

方式。主要依据是：经济可靠、运行灵活，再与实际要求对比，选取符合现场条件最佳的

接线方式。其次，根据指导书中要求，通过计算设计中的稳态电流和各处的短路冲击电流

值，来进行设备选择和校验。最后进行变电所防雷设计，配电装置设计和总平面设计。

关键词：变电所；电气一次主接线；一次电气设备；二次电气设备；防雷设计；配电设计

Abstract

The substation is the core part of the power transmission and transformation field. The

substation consists of a large number of equipment, with a variety of functions such as

switching voltage levels and transmitting power over long distances. With the continuous

expansion of the power supply range of the power system, people's demand for power quality is

gradually improved. With the rapid development of human civilization, substation has its core

value in both urban and rural areas. Therefore, it is more and more important for human beings

to design and build a high-quality substation. This graduation project is to design a 110kV

substation. First, according to various relevant technical requirements and regulations, the

wiring modes corresponding to different voltage levels are lected. The main basis is:

economic and reliable, flexible operation, and then with the actual requirements, the lection

of the best field conditions in line with the wiring mode. Secondly, according to the

requirements in the instruction book, the equipment lection and verification are carried out by

calculating the steady-state current in the design and the short-circuit impact current values in

various places. Finally, lightning protection design of substation, distribution device design and

general plane design.

Key words: substation; Primary electrical wiring; Primary electrical equipment; Secondary

electrical equipment; Lightning protection design; The power distribution design

目 录

摘 要 ...................................................................... I

第一章 绪论 ................................................................. 1

1.1设计背景 .............................................................. 1

1.2设计内容 .............................................................. 1

第二章 负荷计算及主变压器的选择 ............................................. 2

2.1概述 .................................................................. 2

2.2负荷计算 .............................................................. 2

2.3主变压器的选择 ........................................................ 3

2.3.1 主变压器台数选择 .................................................. 3

2.3.2 主变压器容量的确定 ................................................ 3

第三章 选择电气主接线 ....................................................... 4

3.1概述 .................................................................. 4

3.2设计原则 .............................................................. 4

3.3设计要求 .............................................................. 4

3.4主接线方案的确定 ...................................................... 5

第四章 短路电流计算 ......................................................... 7

4.1短路电流计算 .......................................................... 7

第五章 电气设备的选择 ...................................................... 10

5.1概述 ................................................................. 10

5.2母线选择 ............................................................. 10

5.2.1 110kV侧母线选择 .................................................. 10

5.2.2 10kV母线选择及校验 ............................................... 12

5.2.3 10KV侧出线选择及校验 ............................................. 13

5.2.4 35kV侧母线选择 ................................................... 13

5.2.5 35KV侧出线选择及校验 ............................................. 14

5.3断路器的选择与校验 ................................................... 14

5.3.1 110kV断路器的选择及校验 .......................................... 14

5.3.2 10kV侧断路器的选择及校验 ......................................... 15

5.3.3 35kV断路器的选择及校验 ........................................... 16

5.4隔离开关的选择与校验 ................................................. 17

5.4.1 110kV侧隔离开关的选择与校验 ...................................... 17

5.4.2 10kV侧进线隔离开关的选择与校验 ................................... 17

5.4.3 10kV侧出线隔离开关的选择与校验 ................................... 18

5.4.4 35kV侧进线隔离开关的选择与校验 ................................... 18

5.4.5 35kV侧出线隔离开关的选择与校验 ................................... 18

5.5电力电容的选择 ....................................................... 19

5.6绝缘子及穿墙套管的选择 ............................................... 19

5.6.1 绝缘子的选择 ..................................................... 19

5.6.2 穿墙套管的选择 ................................................... 20

5.7熔断器的选择 ......................................................... 21

5.8电流互感器的选择 ..................................................... 23

5.8.1 110kV侧电流互感器的选择 .......................................... 23

5.8.2 10kV侧电流互感器的选择 .......................................... 24

5.8.3 10kV侧出线电流互感器的选择 ....................................... 24

5.8.4 35kV侧电流互感器的选择 .......................................... 24

5.8.5 35kV侧出线电流互感器的选择 ....................................... 25

5.9电压互感器的选择 ..................................................... 25

5.10所用变的选择 ........................................................ 26

5.10.1 10kV所用变的选择 ................................................ 26

5.10.2 35kV所用变的选择 ................................................ 26

第六章 配电装置设计 ........................................................ 28

6.135V、110V配电装置设计 .............................................. 28

KK

6.210V配电装置设计 ..................................................... 28

K

第七章 防雷设计 ............................................................ 30

7.1受防雷装置保护的设备 ................................................. 30

7.2避雷针的设计 ......................................................... 30

参考文献 ................................................................... 32

致 谢 ..................................................................... 33

第一章 绪论

1.1 设计背景

中国经济发展的日益强盛与国民生产生活水平的不断升高，人们对用电要求也逐渐

升高。国家的各项战略性计划：如西电东送计划等，来拉动人们日益增长的需求。同时

随着输电设备的快速发展，城网、农网建设改造的重要目标成为供电可靠性时，相应的

，更加重要的110kV及以上电压等级的电气设计对于电网建设来说，越来越关键，我们本

次研究的就是如何设计好此类课题。

[1]

1.2 设计内容

此次设计的主要工作是高压一次部分设计，同时选取配套的设备。本次设计主要工作

有：设计一次电气主接线，选取对应电气设备、短路计算等，最后确定最佳方案。具体

[2]

分为一下几方面:

1) 此次设计采用多种不同方案进行对比；

2) 从各个主要关注点切入进行对比各种方案的优缺点；

3) 探讨选择适用于此次设计的主变；

4) 短路点选择和相应电流值计算；

5) 依据结果选择适合于此变电所的主要设备；

6) 比较方案确定最终方案；

7) 避雷针设计；

8) 弱电装置设计；

1

第二章 负荷计算及主变压器的选择

2.1 概述

变压器是变电所中最为重要的设备，用于输电送电、高低压转换等，此次设计要求

我们考虑终端变电所建成后5-10年内当地用电规划和居民用电量变化情况，相应考虑到

未来10到20年的当地用电情况发展。尽量避免设计上、技术上的不合理操作，导致后续

停电问题产生。因此，保证变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证是选择合适容量

的变压器的重要保证。

根据变压器的分类可以分为干式变压器油和浸式变压器，在我们选择时要充分考虑

变电所的特点和原始基础资料以及经济性等其他特性来选择主变压器。

2.2 负荷计算

当系统最大负荷时我们可以计算出最大工作电流。

原终端所负荷计算：

Pmax=15MVA

n



S

i1

jsi

=15000kVA

n

S

js

=K（1+x%） (kVA)

t



S

jsi

i1

=0.9×15000×(1+10%)

=14850kVA

其中：——当年负荷计算

S

js

K——取0.9

t

X%——线损率取10%

SS

js•zdjs•zd

=

e

mn%

=14850



e

105%

=24483.5kVA

m：此系数表示年负荷增长率5%

2

n: 此系数表示年限10年

2.3 主变压器的选择

2.3.1 主变压器台数选择

我们从材料中获取本次所设计的变电所是城市工业区110kV终端变电所，主要电压为

110KV。电能通过110KV母线分配到35KV、10KV母线，再由35KV、10KV母线分配到各负载

。所以，对于台数的选择，我们率先考虑的肯定是供电可靠性。

装设两台主变压器是一般变电所中的设计标准。但为了保证整个系统供电可靠性，

以及目前发展现状考虑，其中一台三相变压器运行，预留一台备用。三相变压器运行时

经济可靠、也大大减少投资，同时可使变压器较长时间内在接近满负荷状态下运行下，

能使所发电量充分被利用。

2.3.2 主变压器容量的确定

根据我国结合国外的案例经验，我们通常依据建成5到10年当地用电量增加变化

选择，所选择的变压器容量计算公式为：

≥0.75×·zd

S

js

即：≥0.75×26899.2

根据各产品厂商提供的产品数据，我们可选择SZ11-25000/110(KVA)型变压器，

相关技术参数如下：

表3-1 主变压器型号及参数

额定电压（kV） 损耗（kW） 短路电压（%）

额定容

变压器型号 电流

量（kVA）

高中低空高高中

压 压 压 载 中 低 低

12138.10.

±25±5

×22×

.5% 2.5

%

高中

高中

低 低

220 223 171 200 2500 17 7 2.5

4 /110

短路

空载

（%）

SZ11-25000 10.

3

第三章 选择电气主接线

3.1 概述

电气主接线组成可依据其功能传输电力的电路设备构成大电流、高电压的电力系统

网络绘成。主接线图是发输变电系统中非常重要的一部分，我们可以通过它清晰直观的

了解一次回路的连接方式。电气主接线主要要求是：灵活性、可靠性。主接线对一次设

备的选择、机电系统控制形式的拟定都有极其重要的价值。

3.2 设计原则

设计110kV变电站主接线时，总原则是：①符合设计任务指导书相对应规定；②符合

国家、电网规程条款；③结合具体特点，每台主变分别接110kV进线一条，出线侧接35kV

线路四条、10kV线路五条，设计出具体图纸。因此，应作以下考虑：

1) 知道变电所的重要价值

2) 选择相对应的变压器

3) 确定电气接线对应电压

[4]

3.3 设计要求

首先满足供电的平稳性其次满足检修接线方便灵活和运行用电经济性的共同要求。

3.3.1 可靠性

1) 满足单一设备检修不影响其他设备运行；

2) 减少检修和故障损失；

3) 尽可能免除单一设备故障造成全部设备陪停的情况。

3.3.2 灵活性

1) 退备用与投入设备操作流程简单；

2) 方便各类设备的检修不对其它设备造成影响；

3) 考虑到未来的扩建性。

3.3.3 经济性

主接线灵活性具体要求有：

4

1) 不复杂，保证主接线简单清晰，控制和保护同样要简单；

2) 占地少，主接线要尽可能减少占地，推广使用高度集成设备；

3) 失电少，容量和数量得主要要求是经济的合理性，尽可能减少电能损失。

[5-7]

3.4 主接线方案的确定

方案一：中低压两侧：单母线接线

此种方案特点是各出线侧母线为共用一条母线，如下图：

优点：只有一组母线、接线简单、设备少，操作简单、便于扩建，同时断路器及隔离开

关使用最少，约使用断路器15组，隔离开关30组，经济性最好；

缺点：停电范围大，当隔离开关、母线检修时必须全部停电。

方案二：中低压两侧：单母线分段

优点：1、当母线故障或检修时只会停一段母线间的电，剩余母线可以继续运行，大大提

高了供电可靠性和灵活性。

2、操作性也较为方便、灵活，由母联断路器控制，操作难度不大。

缺点：1.单段母线检修时，该段母线上的负荷都应停电。

2.此方案约使用断路器20组，隔离开关40组，资金投入较大。

方案三：中低压两侧：单母分段带旁路

优点：各出线侧有两条母线，通过旁路断路器转换，方便检修母线操作。

缺点：1、操作三个方案中最为复杂，出错概率高

2、此方案约使用断路器31组，隔离开关73组，三个方案中资金投入最大。

如图所示：

5

根据以上方案对比，因为要考虑经济性等条件此类变电所出线还多，单母分段带旁路接

线所使用设备最多，经济性最差，同时操作最为复杂，出错率最高，考虑到操作安全性

，故不考虑。但由于单母分段模式的供电可靠性和单母线方式相比明显更可靠。

同时考虑到经济性，单母分段较单母线接线设备增加不多，但大大增加了可靠性与灵活性。

通过综合考虑，此次设计中采用方案二。

6

第四章 短路电流计算

4.1 短路电流计算

f

1

f

2

ff

4

f

5

fff

67

8

ff

9

f

10

f

3

11

12

4.1.1根据原始资料已知条件

SV

BB

=100MVA ，=，=0.04（最大运行方式），=0.06（最小运行方式）,

V

av

XX

smaxsmin

U%

s1

=-0.75 ,=11.25 ,=6.75

U%U%

s2s3

4.1.2 各段线路的电抗标幺值为

X

T1

= × =× =-0.03

S

U ﹪

s1

0.75100

B

S

N

100

10025

S

B

100

=0.4×20×=0.05 =0.4×L×

2

2

V

B

121

X

L1

0

其它点电抗标幺值计算同上得电抗标幺值如下图所示

表4-1 该系统最小运行方式下计算的短路电流

XX

TL

10

XX

T2L2

XX

T3L3

7

X

L1

-0.04 0.44 0.28 0.06 10.87 12.71 9.07

7.24 10.87 0.41 0.55 0.66 0.82

X

L4

XXXXX

L5L6L7L8L9

当f点短路时，计算得：

1

I

d1max

*

==9.091

1

(xx)

maxl*

*

s

B

3U

B

I

dmax

(3)

1

=

I

d1max

*

(3)

=4.338

I

ch1

=2.55×=11.062kA

I

dmax

1*

II

dmaxdmax

(2)(3)

1*1*

3

3



===3.757kA

2

2

2. 当系统最大运行状态时，计算：

f

1

点短路时

I

d1max

*

==11.111

1

(xx)

maxl*

*

s

B

3U

B

I

dmax

(3)

1

=

I

d1max

*

(3)

=5.302

I

ch1

=2.55×=13.520kA

I

dmax

1*

II

dmaxdmax

(2)(3)

1*1*

3

3



===4.59

2

2

以下各点得短路计算值如下表所示

表4-2 短路电流计算

短路点 三相短路电流 冲击电流 二相短路电流

最大运行最小运行最大运行最小运行最大运行最小运

方式 方式 方式 方式 方式 行方式

f5.301 4.337 13.521 11.061 4.591 3.756

1

f 16.657 15.705 42.477 40.051 14.425 13.601

2

f 2.940 2.831 7.401 7.216 2.546 2.450

3

f 0.488 0.488 1.246 1.246 0.422 0.422

4

f0.422 0.417 1.078 1.065 0.365 0.361

5

f 0.582 0.582 1.486 1.486 0.504 0.504

6

f 0.725 0.721 1.850 1.835 0.736 0.623

7

8

f 0.488 0.488 1.246 1.246 0.422 0.422

8

f1.647 1.611 4.201 4.111 1.422 1.395

9

f 1.427 1.401 3.640 3.574 1.236 1.213

10

f 1.271 1.248 3.238 3.184 2.804 1.081

11

f 4.166 4.100 10.625 10.457 3.608 1.212

12

9

第五章 电气设备的选择

5.1 概述

选择好相适应的电气设备可以保证高效、安全地运行。随着新型设备的不断发展，我

们也可根据实际需求来采用更合适的设备。

选择设备时，首要考虑的是我们的选择依据是额定电流和额定电压，还要保证设备不

会遭受短路电流造成的影响，还得考虑电动力和热效应对设备的影响。所以我们应该在正

常条件下进行选择，在短路条件下进行效验。

5.2 母线选择

110kV侧选择管状母线，可以防止电晕影响，因为管母可以消除电场且散热性好,35kV

、10kV配电装置，我们可以选择矩形母线。因为矩形母线比圆形母线更容易冷却，也就是

散热性好。导线的选择应遵循以下规则：

（1）选择母线的形式：钢芯铝绞线的各项参数性能较于单股铝母线更好，无论是机械强

度还是电场强度性能，所以采用钢芯铝绞线更为合理。

（2）放置形式：水平放置相间距离： a =0.25m L=1m

5.2.1 110kV侧母线选择

选择母线截面：

Sm

j

I

gzd



J

2

式中： 经济截面 ，

S

j

m

2

I

gzd

：电路在正常工作情况下长期最大工作电流A

J：经济电流密度 ，A/

m

2

最大长期工用电流=1.05=

I

gzd

I

e

1.05Se

3V

N

1.05

3U

e

Igzd

==137.7(A)

因为最大利用小时数：(h/a)>5000h/a

t

dz

取J=0.9×10A/m

62

10

Igzd

2

=153.08(mm) =

J

当=25℃时选取截面为153.08mm钢芯铝绞线LGJ-185,

θ

2

其技术数据见表5-1所示。

S

j

标称截面

（mm）

185 28×2.7 7×2.3 180.00 34.20 19.20 7.30

2

结构尺寸（mm） 计算截面（mm） 计算外径（mm）

铝股 钢芯 铝股 钢芯 电线 钢芯

2

校验钢筋铝绞线的热稳定性：

I

最小允许截面积 =×

S

zx

tK

dzj

C

圆形铝和铜母线直径在20mm以下时=1；截面超过以上个数值时值可查设计手册

KK

jj

，本母线=1.1。

K

j

现场实际环境温度为37℃，母线放置方法：平放，母线计算温度为25℃，允许最高温

度为70℃。

温度修正系数为

K=0.857

正常温度下母线可以通过的最大电流 =186A

I

y

当温度为36℃时，可以通过的电流：

II

yy



=K×=158.37A

正常工作母线可通过的最大温度：

137.777

2

)(

=61.977℃ 37+（70－37）×

158.36

热稳定校验：

变电站的带电运行部分C=87×10

6

主保护动作时间=1.5s,

t

b

全分闸时间包括断路器固有分闸时间和燃弧时间

tt

fg

t

hu

)

(

取=00.4，=0.04；短路时间 t=++=1.58s>1s

tt

gg

ttt

hubhu

所以来源于短路电流得分周期分量必须考虑。

∵ 〉 ∴校验系统热稳定性可按三相短路时进行。

II

(3)(2)

β

″=1,t=1.58s

查的等值曲线为

t

z

=1.3s

11

t

dz

==1.3s

t

z

S

zx

=×=69.474mm<185 mm

I



tK

dzj

22

C

根据热稳定性的要求，钢芯铝绞线LGJ-185 满足要求。

5.2.2 10kV母线选择及校验

Igzd

==1515.544(A)

1.05Se

3V

N

最大利用小时数：(h/a)<3000h/a

t

zd

取J=1.65×10A/m

62

Igzd

S

j

==459.255(mm)

2

J

表5-2 母线截面表

最大允许电流（A） 集肤效应

母线截面

()

mm

2

35℃ 40℃ 25℃

竖放 平放 竖放 平放 竖放 平放

1

2411 2×(80×10) 2238 1951 2121 1808 1966

K

f

母线平放时=1515.543，计算环境温度θ=25℃，根据相关数据，选择2×(80×10)(mm

I

gzd

0

2

)的铝母线=890A温度修正系数为：

I

y



y



k





y0



7037

0.86

7025

根据以上原理，校验与110kV校验相同

按热稳定条件计算，根据表5-2得 C=95×10所需最小母线截面为：

6

S

zx

=×=209

I



tK

dzj

mm1600mm

22

C

通过计算可知满足热稳定要求。

动稳定校验：

该母线所经受的电动力为：

F=1.73×10××=104.0522N

7

该母线能负载的最大弯矩

12

L

2

I

ch

a

M==10.406（Nm）

相应截面系数：

FL

10

bh

2

W==213.334×10(m)

-63

6

该110KV母线所承受最大计算应力为：

M

δzd==0.048×10Pa〈 95

6

10Pa

6

〉

W

该型号母线满足动稳定要求。

5.2.3 10KV侧出线选择及校验

Igzd

==147.312(A)

1.05Se

3V

N

计算得最大利用小时数：(h/a)<5000h/a

t

zd

取J=0.9×10A/m

62

Igzd

S

j

==163.678(mm)

2

J

当θ

=25℃时选取母线截面为163.679mm钢芯铝绞线LGJ-185,

2

其技术数据见表5-3所示。

标称截面

2

（mm）

185 28×2.88 7×2.4 181.01 34.44 18.00 7.55

结构尺寸（mm） 计算截面（mm） 计算外径（mm）

铝股 钢芯 铝股 钢芯 电线 钢芯

2

C=87×10按热稳定条件所需最小母线截面为：

6

时，

I



×=9.514mm<185mm =

tK

dzj

2 2

C

钢芯铝绞线LGJ-185满足热稳定性的要求

S

zx

5.2.4 35kV侧母线选择

根据最大利用小时数： (h/a)<3000h/a

t

zd

取J=1.15×10A/m

62

Igzd

S

j

==376.533(mm)

2

J

查=25℃时选取截面为376.533mm钢芯铝绞线LGJ-400,

θ

2

其技术数据见表5-4所示。

标称截面

2

（mm）

400 395.05 28.05 11.10 72.22 28×4.25 19×2.21

结构尺寸（mm） 计算截面（mm） 计算外径（mm）

铝股 钢芯 铝股 电线 钢芯

13

2

钢芯

室温下母线允许最大电流 =800A

I

y

当环境温度为35℃时母线允许的电流为：

II

y0y

=K×=0.852×800=684.52A

校验同110kV侧母线校验相同

I

S

zx

=× =7.420



tK

dzj

mm480mm

22

C

所以钢芯铝绞线LGJ-400满足热稳定性的要求

5.2.5 35KV侧出线选择及校验

Igzd

==46.938(A)

1.05Se

3V

N

因为最大利用小时数：(h/a)<5000h/a

t

zd

取J=0.9×10A/m

62

Igzd

S

j

==52.156(mm)

2

J

查=25℃时，母线选取截面为52.154mm钢芯铝绞线LGJ-70,

θ

2

其技术数据见表5-5所示。

标称截面

2

（mm）

70 6×3.9 1×3.82 68.05 11.35 11.42 3.85

结构尺寸（mm） 计算截面（mm） 计算外径（mm）

铝股 钢芯 铝股 钢芯 电线 钢芯

2

校验与35kv侧母线校验相同。

查表5-5 C=99×10按热稳定条件所需最小母线截面为：

6

I



×=11.905 =

tK

dzj

mm70mm

22

C

所以我们选择的LGJ-70型线缆符合要求。

S

zx

5.3 断路器的选择与校验

5.3.1 110kV断路器的选择及校验

(1) 按额定电流和额定电压选择

U

e

≥

U

w

在此计算式里 —断路器安装地点的额定电压为110kV,所以选为 110kV

U

w

U

e

I

e

≥

I

gzd

14

I

gzd

==137.788(A)

1.05S

e

3U

e

SW5-110G/1200型高压少油断路器技术数据

型号 额定电额定断流容额定断根限通热稳定固有合闸

量（MVA） 流量过电流 电流分闸时间压（KV） 电 流

6KV （KA） 时间（s） （A） （KA）

有峰

5秒

（s）

值 效

值

SW5-110G/1200 110 1200 3000 15.7 42 - (15.7)40.041 0.25

秒

(2) 校验：

I

dt

==5.320kA＜I=15.8k(A)

I



ekd

所以满足额定开断电流的要求

1) 热稳定校验

根据短路计算时间

t

=++=0.06+0.04+0.04=0.14(s)

tt

bhu

t

g

选择SN3-10G/1200型高压少油断路器技术数据

由于=1 ,从文件中可知短路电流周期分量等值时间为=0.8s，所以短路电流发热等值



"

t

z

时间为 = =0.8(s)

t

dz

t

z

110kV侧短路时短路发热量为

2

I



×=5.320×0.8(kA)＜×=15.8×5(kAs)

t

dz

2222

s

I

r

2

t

由计算结果得：满足热稳定的要求

2) 动稳定校验

所通过断路器的极限电流 =41(kA)＞=13.520(kA)

I

j

I

ch

根据计算，此型规格断路器满足动稳定要求

5.3.2 10kV侧断路器的选择及校验

(1) 10kV侧断路器根据规定的额定电流和额定电压进行筛选

15

U

e

≥

U

w

—10kV是此处安装地点的额定电压,所以为 10kV

U

w

U

e

I

e

≥

I

gzd

I

gzd

===147.311(A)

1.05S

e

1.052430

310

3U

e

I

dt

==5.320kA＜I=29k(A)

I



ekd

选择ZN5-10/1000型高压少油断路器技术数据

型号 额定电额定断流容额定断根限通过热稳定电固有合闸时

量电流 间（s） 压（KV） 电 流量（MVA） 流流（KA） 分闸

时间（A） 6KV （KA）

5秒

（s）

峰值 有

效

值

ZN5-10/1000 10 1000 1000 24.8 63.4 24.8(4) 0.04 0.10

通过计算，该断路器满足热稳定要求

动稳定校验：

I

j

=63.4(kA)（极限峰值）＞=(13.520)kA

I

ch

由计算结果得：该断路器满足动稳定要求。

5.3.3 35kV断路器的选择及校验

(1) 按照原始材料中额定电流和额定电压选择

U

e

≥

U

w

式中 —35kV是此处安装地点的额定电压,所以选为 35kV

U

w

U

e

I

e

≥

I

gzd

I

gzd

===46.939(A)

1.05S

e

1.052710

335

3U

e

查农村发电厂变电所电气一次设计手册附表得

16

选择SW2-35型高压少油断路器技术数据

型号 额定电额定断流容额定断根限通过电热稳定电固有分合闸时间

量流 流（KA） 闸时间（s） 压（KV） 电 流量（MVA） 流

（s） （A） 6KV （KA）

5秒

0.02 SW2-35 35 1500 1500 24.8 63.4 39.2 24.8(4)秒 0.04

峰值 有效

值

2

I



×=2.941×0.8〈×=24.8×4

t

dz

I

r

2

t

同理：此型号断路器满足了设备的热稳定要求

动稳定校验

I

j

=63.4(kA)＞=7.400kA

I

ch

由计算式可知此类隔离开关对于动稳定条件是满足的

因此35kV侧与出线侧断路器的选择是一致的。

5.4 隔离开关的选择与校验

5.4.1 110kV侧隔离开关的选择与校验

(1) GW16—110/600型隔离开关符合我们户外110kV的要求。

型号 额定电额定电极限通过电流 5s热合闸分闸

压 流 稳定时间 时间

600 54 29KA GW16—110/600 110 14KA 0.06s 0.1s

峰值 有效值

电流

2

I

r

2

×>×=14>5.320

t

I



t

dz

22

同理：满足热稳定要求

动稳定校验

I

j

=55(kA)＞=13.520(kA)

I

ch

满足要求

5.4.2 10kV侧进线隔离开关的选择与校验

(1) GN2—10T/2000型隔离开关满足户外10kV的要求。

号 额定电压 额定电流 极限通过电流 10s合闸分

峰值 有效值

热稳时间 闸

定电时

流 间

17

GN2—10KV 2000A 55 85KA 36KA 0.06s 01s

10T/2000

2

I

r

2

×>×=36>16.658

t

I



t

dz

22

同理：满足热稳定要求

动稳定校验

I

j

=85(kA)＞=42.478(KA)

I

ch

由计算式可知此类隔离开关对于动稳定条件是满足的

5.4.3 10kV侧出线隔离开关的选择与校验

GN4—10T/600型隔离开关

型号 额定电压 额定电流 极限通过电流 10s合闸分闸

峰值 有效值

热稳时间 时间

定电

流

36KA GN4—10KV 600A 51KA 0.06s 0.1s

10T/600

2

I

r

2

×>×=36>16.658

t

I



t

dz

22

同理：满足热稳定要求

动稳定校验

I

j

=52(kA)＞=42.478(KA)

I

ch

由计算式可知此类隔离开关对于动稳定条件是满足的

5.4.4 35kV侧进线隔离开关的选择与校验

(1) 根据已知条件进行选择屋外GW5-35GD/1000型隔离开关。

GW7-35GD/1000 的技术数据

型号 额定电额定电极限通过电流 5s热合闸分闸

压 流 稳定时间 时间

1000A 29KA GW7-35GD/1000 35KV 14kA 0.06s 0.1s

峰值 有效值

电流

2

I

r

2

×>×=14>2.941

t

I



t

dz

22

同理：满足热稳定要求

动稳定校验

I

j

=29(kA)＞=7.400(KA)

I

ch

由计算式可知此类隔离开关对于动稳定条件是满足的

5.4.5 35kV侧出线隔离开关的选择与校验

此处选择屋外GW5-35GD/600型隔离开关。

18

GW6-35GD/600 的技术数据

额定电额定电极限通过电流 5s热合闸分闸

压 流 稳定时间 时间

GW6-35GD/600 35KV 600A 29KA 14KA 0.06s 0.1s

峰值 有效值

电流

同理：经校验符合动热稳定要求。

5.5 电力电容的选择

电力电容器的合理选择，可有效降低降低线路的功率损耗。

当达到所定功率因数（无功补偿后）

cosφ=0.9, cosδ=0.75是无功补偿前的功率因数。

电力电容采用三相三角形接线

P=S

cosδ=* cosδ=6899.2×0.75=20174.4kVA

S

js.zd

补偿为 =×(tgδ－tgφ)=24483.5×(0.882－0.484)=9744.433kvar

Q

bso

P

2

CC

xx

×=3×2Л×50××× 电容器其容量为 =3W

101010

323

Q

bso

U

线

C

x

=/3×2Л×5=517.220uF

Q

bso

根据已知材料及相关参数，可选BFM11-1200-3W型电力电容器

技术数据见表5-9所示。

表5-9 BFM11-1200-3W型电力电容器参数

额定电压额定容量额定电容

型 号 内部接线结构

（kV） （kvar） （uF）

BFM10-1200-3W 11 1200 94.75 YN

由此可知，每相可并联的电容器的个数为：

n

=/=517.220/94.75= 5.46 取1个

C

x

C

e

所以，此次一共需要16台

5.6 绝缘子及穿墙套管的选择

5.6.1 绝缘子的选择

110kV侧瓷绝缘子的选择

绝缘子我们用替代性能更好的横担绝缘子，选用瓷质绝缘子容易清洗且具有良好的

绝缘水平，相应的可减少线路工作量，减少相应的配套器材，更好地利用各项设备，且

19

其结构简单，安装连接方便。

110kV侧悬式绝缘子的选择

选择LXWP—120钟罩型防污悬式玻璃绝缘子

LXWP—120的技术数据

泄露距离 工频实验电压有效值不小于 50%全波冲击机电试验负荷

湿闪络 击穿电压

不小于450mm 45kV 120kV 不小于120kV 不小于120kV

闪络电压幅值 破坏值

泄露距离选择同上

n

==3.9

dU

s

此次设计选择5片因考虑到一片故障的情况。

10kV侧支柱绝缘子的选择

根据实际安装地点，我们选择户内绝缘子，在由额定电压10kV处选择联合胶装ZN-10/400

型的绝缘子。

其抗弯破坏负荷为=400×9.8=3920N,高度=120mm

F

p

H

母线所受的最大电动力

F

zd

=1.73×××=1.73××××=2.37N

101010

776

1

L

2

i

ch

(1.851)

2

0.25

a

式中 —穿墙套管端部至最近一个支柱绝缘子的距离。=1m

LL

H

1

--绝缘底部到导线水平中心线的距离

h

=+12+=120+12+50=182cm

H

1

H

2

182

绝缘子帽所受到得力：=×=2.37×=35.95N

F

F

zd

K

z

120

绝缘子的允许负荷：0.6=0.6×3920=2352N>F=35.95

F

p

满足动稳定

5.6.2 穿墙套管的选择

根据设计说明书参数，依据条件有：额定电压、装设地点、最大长期工作电流进行选

择

I

g.zd

=1515.544A

选择10kV屋外用的CLWB-11/2000型铝体穿墙套管

技术数据如下：

额定电压=10kV, 额定电流=2000A, 最大负荷电动力==7350N,

UI

ee

F

p

5s的热稳定电流为=20A, 套管长度=0.362m.

I

r

L

2

20

穿墙套管在=35℃时的允许电流

θ

I

y



=×=2000×1.06=2121.32A

I

e

8035

40

II

yg.zd



=2121.32A>=1515.544A

热稳定性校验：

I

r

2

×t=×5=2000kAs

20

2

2

I

2

×=×0.83=57.4725kAs

t

dz

(8.3213)

2

2

I(8.3213)

r

22

×t=×5=2000kAs>×=×0.83=57.4725kAs

20

2

22

I

2

t

dz

所以此类型套管满足热稳定性要求

动稳定性校验：

套管的允许负荷为0.6=0.6×7350=4410N

F

p

套管瓷帽受得力为

F

=1.73×××

10

7

=1.73××××=130.575N

1010

76

(LL)

12

2

i

ch

2a

(10.362)

(16.658)

2

2*0.25

0.6=0.6×7350=4410N>=130.575N

F

p

F

式中 —穿墙套管端部至最近一个支柱绝缘子的距离。=1m

LL

11

LL

22

--套管长度， =0.362m

0.6=0.6×7350=4410N> =130.575N

F

p

F

所以此类型套管满足动稳定性的要求

同理：与35KV侧绝缘子的选择

选择X-4，5C型支柱绝缘子

5.7 熔断器的选择

(1) 保护35kV侧所用变的熔断器的选择

I

g.zd

=1.05=1.05×=0.82A

I

eb

50

337

50

337

I

erj

=×=1.5×=1.17A

KI

beb

S

d

==×37×1.52×3.239=316MVA

33

U

p

i

ch

21

由此可选RW5–35型户外交流高压跌落式熔断器

表5-11 RW7–35/100–400型户外跌落式熔断器参数

型 号 额定电压额定电流（A） 切断电流切断容量（MVA）

RW7–35/100

–400

（kV） （kA）

35 100 100

500

熔件电流规格化可选用 =50A

I

erj

额定电流为 =100A>=50A>=0.82A

III

e.r.qerjg.zd

所以满足额定电流选择的条件。

额定切断容量 =500MVA>=316MVA

S

ekd

S

d

所以该型号户外跌落式熔断器满足额定断流容量的选择条件。

保护10kV侧所用变熔断器的选择：

由此可选RN:1–10型户内管形熔断器

表5-12 RN1–10型户内管形熔断器参数

型 额定电压（kV） 额定电流（A） 切断电流（kA） 切断容量（MVA）

号

RN1–10 40 12 200

10

额定电流为 =40A==20A>=2.89A

III

e.r.qerjg.zd

通过计算结果可知，满足额定电流选择的条件。

额定切断容量=200MVA>=51.17MVA

S

ekd

S

d

所以该型户外管型熔断器满足额定断流容量的选择条件。

保护35kV侧电压互感器的熔断器的选择

三相短路容量 ==×37×1.52×3.239=316MVA

S

d

33

U

p

i

ch

所以选择RW11-35/0.5型户外高压熔断器，技术数据见表5-13所示

表5-13 RW11-35/0.5型户外高压熔断器参数

型 号 额定电压（kV） 额定电流（A） 切断电流（kA） 切断容量

RW11–35 0.5 8 400

35/0.5

同理：满足额定电流选择的条件。

额定切断容量=400MVA>=316MVA

S

ekd

S

d

保护10kV侧电压互感器的熔断器的选择

22

三相短路容量 =，=×10.5×1.52×1.851=51.17MVA

S

d

33

U

p

i

ch

由此可选RN1–6型户内管形熔断器，技术数据见表5-14所示。

表5-14 RN1–6型户内管形熔断器参数

型 号 额定电压（kV） 额定电流（A） 切断电流（kA） 切断容量（MVA）

RN2–10 10 7 20 200

额定切断容量 =200MVA>=51.17MVA

S

ekd

S

d

此类户内管型熔断器的额定开断电流大于次暂态短路电流的有效值

通过计算结果可知，满足选择的要求。

电力电容的熔断器的选择：

为保证电容器的熔断器的熔件在合闸时不应熔断。熔件的额定电流应按如下计算：

K

c

--系数 取1.3—1.8

I

ec

--电力电容器的额定电流

I

ec

===17.3A

S

e

3U

e

1003

310

I

erj

=×=1.5×17.3=25.95A

KI

cec

10kV是熔件的额定电压,所以RN2-10型户内高压熔断器是比较合适的。

技术数据见表5-15所示。

表5-15 RN2-10型户内高压熔断器

型 号 额定电压（kV） 开断电流（kA） 额定电流（A） 切断容量（MVA）

RN2-10 10 40 250 200

熔断器的额定电流>

II

erqerj

该型熔断器符合要求。

5.8 电流互感器的选择

5.8.1 110kV侧电流互感器的选择

原始数据相关参数要求，选择LB1—110型电流互感器。

查《电力工程设计手册》得技术特性如表5-16

表5-16 LB1—145户外电流互感器的技术数据

型号 额定电压 额定一次电额定二次电1s热稳定倍动稳定倍数

LB1-110 110 2×75 5 20 50

流(A) 流(A) 数(kA) (kA)

23

电流互感器的校验

热稳定校验

2

（×）×=（150×75）×1＞×=5.320×1.58

I

1e

k

r

222

t

I



t

dz

满足热稳定要求

动稳定校验

内部动稳定校验

22

××=×150×50=106.06(kA)＞=13.520(kA)

I

1e

kI

dch

从此计算式可知内部动稳定是满足的。

5.8.2 10kV侧电流互感器的选择

依据已知条件进行计算。

LFZJ3—10型电流互感器适用于此处设计

表5-17 LFZJ3—10的技术数据

型号 额定电压 额定一次电额定二次电2s热稳定倍动稳定倍数

LFZJ3-10 10 1200-1500 5 40 100

流(A) 流(A) 数(kA) (kA)

热稳定校验

2

（×）×=（1500×40）×2＞×=5.320×1.08

I

1e

k

r

222

t

I



t

dz

满足热稳定要求

动稳定校验

内部动稳定校验

22

××=×1500×100=212.132(kA)＞=42.478(kA)

I

1e

kI

dch

满足内部动稳定要求。

5.8.3 10kV侧出线电流互感器的选择

此处选择LDZ1—10型电流互感器

表5-18 LDZ1—10 的技术数据

型号 额定电压 额定一次电额定二次电2s热稳定倍动稳定倍数

流(A) 流(A) 数(kA) (kA)

LDZ1-10 10 150-200 5 16 40

校验同理

经校验满足要求

5.8.4 35kV侧电流互感器的选择

根据技术参数中的原始参数。

选择LDB-35型电流互感器

表5-19 LDB-35 的技术数据

24

型号 额定电压 额定一次电额定二次2s热稳定动稳定倍

(kV) 流(A) 电流(A) 倍数（kA） 数(kA)

LDB-35 35 750/5 5 30 75

校验同理

经校验满足要求

5.8.5 35kV侧出线电流互感器的选择

根据技术参数中的已知量选择LAN-35型电流互感器

表5-20 LAN-35 的技术数据

型号 额定电压额定一次电额定二次2s热稳定动稳定倍

(KV) 流(A) 电流(A) 倍数（kA） 数(kA)