110kV变电站专业课程设计.doc

广西大学

课程设计论文

课题 110kV变电站

电气一次某些初步设计

学 院 广西大学行健文理学院
专业年级 电气工程及其自动化 X级X班
学 号 103817XXXX
姓 名 FM

指引教师
完毕时间 12 月 30 日

目录

一、引言  - 2 -
1.1 变电站作用  - 2 -
1.2 变电站设计重要原则和分类  - 3 -
二、设计有关资料 - 4 -
2.1、本站与系统互联状况 - 4 -
2.2、有关负荷状况 - 4 -
三、电气主接线设计及主变压器选取 - 5 -
3.1 变电站电气主接线设计原则 - 5 -
3.2主变压器选取 - 6 -
3.3 电气主接线选取  - 8 -
四、短路电流计算 - 11 -
4.1 短路危害  - 11 -
4.2 本变电站短路电流计算 - 11 -
五、重要电气设备选取 - 15 -
5.1断路器及校验 - 15 -
5.2隔离开关 - 18 -
5.3母线选取与校验 - 20 -
5.4 10KV电缆选取与校验 - 22 -
5.5电压互感器选取 - 23 -
5.6电流互感器选取 - 23 -
六、重要参照文献、资料： - 24 -
七、110KV降压变电站电气主接线 - 25 -
一、引言 
1.1 变电站作用 
一、变电站在电力系统中地位 
电力系统是由变压器、输电线路、用电设备构成网络，它涉及通过电或机械方式连接在网络中所有设备。电力系统中这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分派（电力传播线、配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们变化系统运营状态，犹如步发电机励磁调节器，调速器以及继电器等。 
变电站是联系发电厂和顾客中间环节，起着变换和分派电能作用。变电所依照它在系统中地位，可分为下列几类：

（1）枢纽变电站；位于电力系统枢纽点，连接电力系统高压和中压几种某些，汇集各种电源，电压为330—500kv变电站，成为枢纽，全所停电后，将引起系统解列，甚至出项瘫痪。 
（2）中间变电站：高压侧以互换潮流为主，其系统变换功作用。或使长距离输电线路分段，普通汇聚2—3个电源，电压为220—330kv，同步又降压供本地供电，这样变电站起中间环节作用，因此叫中间变电站。全所停电后，将引起区域电网解列。 
（3）地区变电站：高压侧普通为110—220kv，向地区顾客供电为主变电站，这是一种地区或都市重要变电站。全所停电后，仅使该地区中断供电。 
（4）终端变电站：在输电线路终端，接近负荷点，高压侧电压为110kv，经降压后直接向顾客供电变电站，即为终端变电站。全所停电后，只是顾客受到损失。 

二、电力系统供电规定 
（1）保证可靠持续供电：供电中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备安全，形成十分严重后果。停电给国民经济导致损失远远超过电力系统自身损失。因而，电力系统运营一方面足可靠、持续供电规定。 
（2）保证良好电能质量：电能质量涉及电压质量，频率质量和波形质量这三个方面，电压质量和频率质量均以偏移与否超过给定数来衡量，例如给定容许电压偏移为额定电压正负5%，给定容许频率偏移为正负0.2—0.5%HZ等，波形质量则以畸变率与否超过给定值来衡量。所有这些质量指标，都必要采用一切手段来予以保证。 
（3）保证系统运营经济性：电能生产规模很大，消耗一次能源在国民经济一次能源总消耗占比重约为1/3 ，并且在电能变换，输送，分派时损耗绝对值也相称可观。因而，减少每生产一度电能损耗能源和减少变换，输送，分派时损耗，又极其重要意义。 
1.2 变电站设计重要原则和分类 
变电站设计原则是：安全可靠、技术先进、投资合理、原则统一、运营高效、，努力做到统一性与可靠性、先进性、经济性、适应性、灵活性、时效性和和谐性协调统一。
1.  统一性：建设原则统一，基建和生产原则统一，外部形象提示公司公司文化特性。
2. 可靠性：主接线方案安全可靠。
3. 经济性，按照利益最大化原则，综合考虑工程初期投资与长期运营费用，追求设备寿命期内最佳经济效益。
4. 先进性：设备选型先进合理，占地面积小，注重环保，各项技术经济可比指标先进。
5. 适应性：综合考虑不同地区实际状况，要在系统中具备广泛适应性，并能在一定期间内对不同规模，不同形式，不同外部条件均能适应。
6. 灵活性：规模划分合理，接口灵活，组合方案多样，规模增减以便，可以运营于不同状况环境下。
7. 时效性：建立滚动修改机制，随着电网发展和技术进步，不断更新、补充和完善设计。
8. 和谐性：变电站整体状况与变电站周边人文地理环境相协调 。

变电站设计分类按照变电站原则方式、配电装置型式和变电站规模3个层次进行划分。 

（1） 按照变电站布置方式分类。
110kv变电站分为户外变电站、户内变电站和半地下变电站3类。在变电站设计中，户外变电站是指最高电压级别配电装置、主变布置在户外变电站；户内变电站是指配电装置布置在户内，主变布置在户内、户外或者户内变电站。半地下变电站是指主变布置在地上，其他重要电气设备布置在地下建筑内变电站；地下变电站是指主变及其她重要电气设备布置在地下建筑内变电站。 

（2） 按配电装置型式分类。
110kv配电装置可再分为常规敞开式开关设备和全封闭式组合电气2类进行设计。 

（3） 按变电站规模进行分类。
例如户外AIS变电站，可按最高电压级别出线回路数和主变台数、容量等不同规模分为终端变电站、中间变电站和枢纽变电站。 

二、设计有关资料
2.1、本站与系统互联状况
该变电站通过双回110kV线路与100公里以外系统相连接，系统容量为1250MVA，系统最小电抗（即系统最大运营方式）为0.2（以系统容量为基准），系统最大电抗（即系统最小运营方式）为0.3。

2.2、有关负荷状况
（1）10kV某些最大负荷
电压级别
负荷名称
容量（MW）
负荷性质
线路类型
距离（km）
10kV
901线
2.8
1
架空线
1.5
902线
3.2
2
电缆
1.1
903线
2.4
2
架空线
2.2
糖厂
1.3
2
架空线
1.8
机械厂
0.9
3
架空线
2
市政
1.1
3
架空线
1.6

（2）35kV某些最大负荷
电压级别
负荷名称
容量（MVA）
负荷性质
距离（km）
35kV
301线
9.2
1、2
10
302线
10.3
1、2
9.5
303线
7.5
3
11
304线
8
3
8.5

三、电气主接线设计及主变压器选取
电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电站电气某些主体构造，直接影响着配电装置布置、继电保护装置、自动装置和控制方式选取，对运营可靠性、灵活性和经济性起决定性作用。 
3.1 变电站电气主接线设计原则
1、 接线方式：
对于变电站电气接线，当能满足运营规定期，其高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器接线，如线路—变压器组或桥型接线等。若能满足继电保护规定期，也可采用线路分支接线。在110—220kV配电装置中，当出线为2回时，普通采用桥型接线，当出线不超过4回时，普通采用单母线接线，在枢纽变电站中，当110—220kV出线在4回及以上时，普通采用双母线接线。在大容量变电站中，为了限制6—10kV出线上短路电流，普通可采用下列办法：
1）变压器分列运营。
2）在变压器回路中装置分裂电抗器。
3）采用低压侧为分裂绕组变压器。
4） 出线上装设电抗器。 

2、断路器设立：
依照电气接线方式，每回线路均应设有相应数量断路器，用以完毕切、合电路任务。 

3、为对的选取接线和设备，必要进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷平衡。
当缺少足够 资料时，可采用下列数据：
1） 最小负荷为最大负荷60—70%，如重要农业负荷时则取20—30%；
2）负荷同步率取0.85—0.9；
当馈线在三回如下且其中有特大负荷时，可取0.95—1；
3）功率因数 普通取0.8；
4）线损平均取5%。 

3.2主变压器选取
主变容量普通按变电站建成近期负荷5～规划选取，并恰当考虑远期10～负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与都市规划相结合，从长远利益考虑，依照地区供电条件、负荷性质、用电容量和运营方式等条件综合拟定。 在有一、二级负荷变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。
装有两台及以上主变压器变电所，当断开一台时，别的主变压器容量不应不大于60%所有负荷，并应保证顾客一、二级负荷。
1） 相数 
容量为300MW及如下机组单元接线变压器和330kV及如下电力系统中，普通都应选用三相变压器。由于单相变压器组相对投资大，占地多，运营损耗也较大。同步配电装置构造复杂，也增长了维修工作量。 
2）绕组数与构造 
电力变压器按每相绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁构造分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。 
在发电厂或变电站中采用三绕组变压器普通不多于3台，以免由于增长了中压侧引线构架，导致布置复杂和困难。 
3）绕组接线组别 
变压器三绕组接线组别必要和系统电压相位一致。否则，不能并列运营。电力系统采用绕组连接有星形“Y”和三角形“D”。 
在发电厂和变电站中，普通考虑系统或机组同步并列以规定限制3次谐波对电源等因素。依照以上原则，主变普通是Y，D11常规接线。 
4）调压方式 
为了保证发电厂或变电站供电质量，电压必要维持在容许范畴内，通过主变分接开关切换，变化变压器高压侧绕组匝数。从而变化其变比，实现电压调节。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带负荷切换，称为有载调压。 
普通，发电厂主变压器中很少采用有载调压。由于可以通过调节发电机励磁来实现调节电压，对于220kV及以上降压变压器也仅在电网电压有较大变化状况时使用，普通均采用无激磁调压，分接头选取根据详细状况定。 
5）冷却方式 
电力变压器冷却方式随变压器型式和容量不同而异，普通有自然风冷却、逼迫风冷却、逼迫油循环水冷却、逼迫油循环风冷却、逼迫油循环导向冷却。

依照以上变压器选取原则，结合原始资料提供信息，分析后决定本变电站用2台三相三绕组变压器，并采用YN，yn0,d11接线。
由原始资料可知，P10=11.7MW，S35=35MVA
设负荷同步率系数K1取0.85，线损平均取5%，即K2=1.05，功率因数cosφ取0.8。
则10kV和35kV 综合最大负荷分别为：
S10MAX=K1K2P10/cosφ=0.85×1.05×11.7÷0.8=13.05（MVA）
S35MAX=K1K2S35=0.85×1.05×35=31.24（MVA）
每台变压器额定容量为：
SN=0.6SM=0.6（S10MAX+S35MAX）=0.6×（13.05+31.24）=28.79（MVA）
由此查询变电站设计参照资料选得变压器参数如下表：
型号及容量KVA
额定电压高/中/低kV
损耗（kW）
阻抗电压（%）
空载电流（%）
综合投资（万元）
空载
短路
高-中
高-低
中-低
高-中
高-低
中-低
SFSL7-31500/110
121/38.5/11
46
207
207
165
18
10.5
6.5
1
32.86
检查：当一台主变不能正常工作时，只有一台主变工作且满载则，S1=31500KVA,占总负荷比例为31.5/44.24=71.20%，且尚未计及变压器事故过负荷40%能力，因此所选变压器满足规定。
则本变电站基本框架如下图：

3.3 电气主接线选取 
根据原始资料，通过度析，依照可靠性、灵活性和经济性规定，得到如下方案：
高压侧（110kV侧）有2回进线，采用单母线分段接线方式；
中压侧（35kV侧）有4个负荷，其中2个为一类负荷，初期设计需6回出线，最后可拓展2回备用，共8回出线，可以采用双母线接线方式、单母线分段接线方式；
低压侧（10kV侧）有6个负荷，其中1个为一类负荷，初期设计需7回出线，最后可拓展3回浮现，共10回出线，可以采用单母线分段接线方式。
如下图，现对35kV侧2种接线方案进行比较：
方案一： 方案二：

方案一：双母线接线方式
长处：
供电可靠性高，调度灵活，扩建以便，便于检修和实验。 
缺陷：
使用设备器件多，特别是隔离开关，接线也较复杂，配电装臵复杂，投资较多，经济性较差，且操作复杂，运营人员在操作中容易发生误操作。 
合用范畴：
出线带电抗器6～10kV出线；35～60kV出线超过8回或连接电源较多，负荷较大时；110～220kV出线超过5回时。
方案二：单母线分段接线方式
长处：
1、用断路器把母线分段后，对重要顾客可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。 
2、当一段母线故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电，故障时停电范畴小，供电可靠性提高。 
3、扩建时需向两个方面均衡扩建。 
4、接线简朴清晰，操作以便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，为后来发展和扩建奠定了基本。
缺陷：
1、当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时，该母线回路都要在检修期间停电。 
2、当出线为双回路时，常使架空线路浮现交叉跨越。
合用范畴：
合用于6～10kV线路出线16回及如下，每段母线所接容量不适当超过25MW；35～60kV线路出线4～8回；110～220kV线路出线少于4回时。
分析：本次设计中35KV侧有2个一类负荷，出线需要为双回路才干保证其可靠性，用方案二会使架空线路浮现交叉跨越，总共设计浮现才8回，若用方案一不但经济性差，并且占地广，加上该电压测负荷量不是很大，共35MVA，因此综合考虑用方案二，即35kV线路用单母线分段接线方式。
最后各电压侧接线方式拟定方案如下表：
电压级别
负荷名称
负荷性质
接线方式
进/出线回数
110kV
系统电源

单母线分段
进2回
2回
35kV
301线
1、2
单母线分段
出2回
8回
302线
1、2
出2回
303线
3
出1回
304线
3
出1回
备用

出2回
10kV
901线
1
单母线分段
出2回
10回
902线
2
出1回
903线
2
出1回
糖厂
2
出1回
机械厂
3
出1回
市政
3
出1回
备用

出3回
在设计电气主接线时，将35kV、10kV系统顾客负荷比较均衡分派给I、II段母线，并将其I类负荷顾客分接于两段母线上，以减少事故对重要顾客影响。
本变电站最后拟定接线方式如图：

四、短路电流计算
4.1 短路危害 
（1）通过故障点短路电流和所燃起电弧，使故障元件损坏。 
（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力作用，引起她们损坏或缩短她们使用寿命。 
（3）电力系统中某些地区电压大大减少，破坏顾客工作稳定性或影响工厂产品质量。 
（4）破坏电力系统并列运营稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统崩溃。 
4.2 本变电站短路电流计算
用标幺值进行计算，基准容量SB=100MVA，线路每相每公里电抗值X0=0.4Ω/km基准电压UB取各级平均电压，平均电压为1.05额定电压：
额定电压（kV）
110
35
10
平均电压（kV）
115
37
10.5
由于本变电站所用三绕组变压器为降压变压器，因此其各电压侧阻抗电压正好与变压器铭牌标示相反，即：
阻抗电压%
Ud1-2%
Ud1-3%
Ud2-3%
10.5
18
6.5
系统等值网络图如下：

其中，三绕组变压器电抗标幺值：
UT11%=UT21%=1/2（Ud1-2%﹢Ud1-3%﹣Ud2-3%）=0.5×（10.5﹢18﹣6.5）=11
UT12%=UT22%=1/2（Ud1-2%﹢Ud2-3%﹣Ud1-3%）=0.5×（10.5﹢6.5﹣18）=﹣0.5
UT13%=UT23%=1/2（Ud2-3%﹢Ud1-3%﹣Ud1-2%）=0.5×（6.5﹢18﹣10.5）=7
则：
XT11*=XT21*=UT11%/100·SB/SN=11÷100×100÷31.5＝0.3492
XT12*=XT22*=0
XT13*=XT23*=UT13%/100·SB/SN=7÷100×100÷31.5＝0.2222
线路电抗标幺值：
XL1*=XL2*=X0·l·SB/UB2=0.4×100×100÷1152=0.3025
系统电抗标幺值，由于规定三相短路电流，因此用最大运营方式下系统电抗：
XS*=XSmin·SB/SS=0.2×100÷1250=0.016
由此得到含短路点等值网络简化图如下：

1）110kV侧（K1点）发生三相短路时：
等值网络图如下：

此时短路点总电抗标幺值为：
X∑110*=XS*+XL*=0.016+0.3025÷2=0.16725
电源对短路点计算阻抗为：
XBS110=X∑110*·SS/SB=0.16725×1250÷100=2.09
通过查“水轮发电机运算曲线数字表”得：
I(0)“*=0.509 I(1)“*=0.525 I(2)“*=0.525 I(4)“*=0.525
110kV侧基准电流为：
IB110=SS/√3UB110=1250÷√3÷115=6.28（kA）
短路电流有名值为：
I(0)“=I(0)“*·IB110=0.509×6.28=3.20（kA）
I(1)“=I(1)“*·IB110=0.525×6.28=3.30（kA）
I(2)“=I(2)“*·IB110=0.525×6.28=3.30（kA）
I(4)“=I(4)“*·IB110=0.525×6.28=3.30（kA）
冲击电流为：
icj=2.55·I(0)“=2.55×3.20=8.16（kA）
2）35kV侧（K2点）发生三相短路时：
等值网络图如下：

此时短路点总电抗标幺值为：
X∑35*=XS*+XL*+XT1*+XT2*=0.016+0.3025÷2+(0.3492+0)÷2=0.34185
电源对短路点计算阻抗为：
XBS35=X∑35*·SS/SB=0.34185×1250÷100=4.27>3.45
当XBS>3.45时，求短路电流不用查表法，用倒数法：
I“*=I∞*=1/XBS35=1÷4.27=0.2342
35kV侧基准电流为：
IB35=SS/√3UB35=1250÷√3÷37=19.51（kA）
短路电流有名值为：
I“=I“*·IB35=0.2342×19.51=4.57（kA）
冲击电流为：
icj=2.55·I“=2.55×4.57=11.65（kA）

2）10kV侧（K3点）发生三相短路时：
等值网络图如下：

此时短路点总电抗标幺值为：
X∑10*=XS*+XL*+XT1*+XT3*=0.016+0.3025÷2+(0.3492+0.2222)÷2=0.45295
电源对短路点计算阻抗为：
XBS10=X∑10*·SS/SB=0.45295×1250÷100=5.66>3.45
当XBS>3.45时，求短路电流不用查表法，用倒数法：
I“*=I∞*=1/XBS10=1÷5.66=0.1767
10kV侧基准电流为：
IB10=SS/√3UB10=1250÷√3÷10.5=68.73（kA）
短路电流有名值为：
I“=I“*·IB10=0.1767×68.73=12.14（kA）
冲击电流为：
icj=2.55·I“=2.55×12.14=30.96（kA）
最后本变电站短路电流计算成果如下表：
短路点
系统最大运营方式下三相短路电流
0s短路电流（kA）
1s短路电流（kA）
2s短路电流（kA）
4s短路电流（kA）
稳态短路电流（kA）
冲击电流（kA）
K1（110KV）
3.20
3.30
3.30
3.30

8.16
K2（35KV）

4.57
11.65
K3（10KV）

12.14
30.96

五、重要电气设备选取
5.1断路器及校验
当前，使用得最多是少油断路器，六氟化硫断路器和空气断路器。
1、110KV断路器选取：
1） 电压Ug（电网工作电压）≤UN（断路器额定电流）；
UN≥110kV
2）电流IgMAX（最大工作电流）≤IN（断路器额定电流）。
IN≥IgMAX=SZmax/√3UN=44.29MVA÷√3÷110kV=232.49A
3） 开断电流：Idt≤Ikd。
Ikd≥3.20kA
4） 动稳定：Ich≤IMAX。
IMAX≥8.16kA
由以上条件查“35~500kV高压断路器技术数据表”选出断路器如下：
型号
额定电压（kV）
额定电流（A）
开断容量（MVA）
额定开端电流（kA）
极限通过电流（kA）
热稳态电流（kA）
固有分闸时间（s）
合闸时间（s）
峰值
4s
SW3-110G/1200
110
1200
3000
15.8
41
15.8
0.07
0.4
5）热稳定校验：I∞2tdZ≤It2t。
由上表，断路器分闸时间为0.07s，设过流保护动作时间2s，则t=0.07+2=2.07（s），
β=I“/I∞=1，通过查短路电流周期分量发热等值时间曲线可得tdZ=1.67。
则：
I∞2tdZ=3.302×1.67=18.19，It2t=15.82×4=998.56＞18.19
因此所选取断路器满足规定。

2、35kV断路器选取：
1）电压Ug（电网工作电压）≤UN（断路器额定电流）；
UN≥35kV

2）电流IgMAX（最大工作电流）≤IN（断路器额定电流）。
IN≥IgMAX=SZmax/√3UN=31.24MVA÷√3÷35kV=515.33A
3）开断电流：Idt≤Ikd。
Ikd≥4.57kA

4）动稳定：Ich≤IMAX。
IMAX≥11.65kA
由以上条件查“35~500kV高压断路器技术数据表”选出断路器如下：
型号
额定电压（kV）
额定电流（A）
开断容量（MVA）
额定开端电流（kA）
极限通过电流（kA）
热稳态电流（kA）
固有分闸时间（s）
合闸时间（s）
峰值
有效值
4s
SW2-35/600
35
600
400
6.6
17
9.8
6.6
0.06
0.12

5）热稳定校验：I∞2tdZ≤It2t。
由上表，断路器分闸时间为0.06s，设过流保护动作时间2s，则t=0.06+2=2.06（s），
β=I“/I∞=1，通过查短路电流周期分量发热等值时间曲线可得tdZ=1.67。
则：I∞2tdZ=4.572×1.67=34.87，
It2t=6.62×4=174.24＞34.87
因此所选取断路器满足规定。

3、10kV断路器选取：
1）电压Ug（电网工作电压）≤UN（断路器额定电流）；
UN≥10kV

2）电流IgMAX（最大工作电流）≤IN（断路器额定电流）。
IN≥IgMAX=SZmax/√3UN=13.05MVA÷√3÷10kV=753.44A

3）开断电流：Idt≤Ikd。
Ikd≥12.14kA

4）动稳定：Ich≤IMAX。
IMAX≥30.96kA
由以上条件查“10kV高压断路器技术数据”选出断路器如下：
型号
额定电压（kV）
额定电流（A）
额定开端电流（kA）
极限通过电流（kA）
热稳态电流（kA）
固有分闸时间（s）
合闸时间（s）
峰值
2s
SN10-10I/630
10
630
16
40
16
0.05
0.2

5）热稳定校验：I∞2tdZ≤It2t。
由上表，断路器分闸时间为0.05s，设过流保护动作时间2s，则t=0.05+2=2.05（s），
β=I“/I∞=1，通过查短路电流周期分量发热等值时间曲线可得tdZ=1.67。
则：
I∞2tdZ=12.142×1.67=246.08，It2t=162×2=512＞246.08
因此所选取断路器满足规定。

5.2隔离开关
隔离开关选取技术条件与断路器相似。对110kV，35kV出线线路侧隔离开关选用带接地刀闸。
1、110kV隔离开关选取：
1）电压Ug（电网工作电压）≤UN（断路器额定电流）；
UN≥110kV
2）电流IgMAX（最大工作电流）≤IN（断路器额定电流）。
IN≥IgMAX=SZmax/√3UN=44.29MVA÷√3÷110kV=232.49A
3）开断电流：Idt≤Ikd。
Ikd≥3.20kA
4）动稳定：Ich≤IMAX。
IMAX≥8.16kA
由以上条件查变电站设计参照资料选出户外隔离开关如下：
型号
额定电压（kV）
额定电流（A）
动稳定电流（kA）
热稳态电流（kA）
GW4-110
110
600
50
15.8(4)
GW4-110D
110
600
50
15.8(4)
5）热稳定校验：I∞2tdZ≤It2t。
由上表，隔离开关分闸时间为0.07s，设过流保护动作时间2s，则t=0.07+2=2.07（s），β=I“/I∞=1，通过查短路电流周期分量发热等值时间曲线可得tdZ=1.67。
则：
I∞2tdZ=3.302×1.67=18.19，It2t=15.82×4=998.56＞18.19
因此所选取隔离开关满足规定。

2、35kV隔离开关选取：
1）电压Ug（电网工作电压）≤UN（断路器额定电流）；
UN≥35kV
2）电流IgMAX（最大工作电流）≤IN（断路器额定电流）。
IN≥IgMAX=SZmax/√3UN=31.24MVA÷√3÷35kV=515.33A
3）开断电流：Idt≤Ikd。
Ikd≥4.57kA
4）动稳定：Ich≤IMAX。
IMAX≥11.65kA
由以上条件查变电站设计参照资料选出户外隔离开关如下：
型号
额定电压（kV）
额定电流（A）
动稳定电流（kA）
热稳态电流（kA）
GW2-35
35
600
50
14(5)
GW2-35D
35
600
50
14(5)
5）热稳定校验：I∞2tdZ≤It2t。
由上表，隔离开关分闸时间为0.06s，设过流保护动作时间2s，
则t=0.06+2=2.06（s），β=I“/I∞=1，通过查短路电流周期分量发热等值时间曲线可得tdZ=1.67。
则：
I∞2tdZ=4.572×1.67=34.87，
It2t=142×5=980＞34.87
因此所选取隔离开关满足规定。

3、10kV隔离开关选取：
1）电压Ug（电网工作电压）≤UN（断路器额定电流）；
UN≥10kV
2）电流IgMAX（最大工作电流）≤IN（断路器额定电流）。
IN≥IgMAX=SZmax/√3UN=13.05MVA÷√3÷10kV=753.44A
3）开断电流：Idt≤Ikd。
Ikd≥12.14kA
4）动稳定：Ich≤IMAX。
IMAX≥30.96kA
由以上条件查变电站设计参照资料选出户内隔离开关如下：
型号
额定电压（kV）
额定电流（A）
动稳定电流（kA）
热稳态电流（kA）
GN8-10
10
1000
75
30(5)
5）热稳定校验：I∞2tdZ≤It2t。
由上表，断路器分闸时间为0.05s，设过流保护动作时间2s，则t=0.05+2=2.05（s），
β=I“/I∞=1，通过查短路电流周期分量发热等值时间曲线可得tdZ=1.67。
则：
I∞2tdZ=12.142×1.67=246.08，
It2t=302×5=4500＞246.08
因此所选取隔离开关满足规定。

5.3母线选取与校验
1) 软母线
110kV，35kV配电装置母线采用钢芯铝绞线。
2） 硬母线
10kV母线采用硬母线。

1、110kV母线选取：
1） 按最大工作电流选取导线截面S：IgMAX≤KθIY：
IgMAX=SZmax/√3UN=44.29MVA÷√3÷110kV=232.49A
Kθ取0.89，则：
IY≥232.49÷0.89=261.22（A）
查“钢芯铝绞线长期容许载流量表”可选出导线：
导线型号：LGJ-95
导体最高容许温度
钢芯铝绞线长期容许载流量（A）
70o
330
80o
352

2) 热稳定校验：S≥Smin=I∞/C·√tdZ
C取87，tdZ取1.67，I∞=3.30kV则：
Smin=I∞/C·√tdZ=3300÷87×√1.67=49.02（mm2）＜95mm2
因此所选取母线满足规定。

2、35kV母线选取：
1）按最大工作电流选取导线截面S：IgMAX≤KθIY：
IgMAX=SZmax/√3UN=31.24MVA÷√3÷35kV=515.33A
Kθ取0.89，则：
IY≥515.33÷0.89=579.02（A）
查“钢芯铝绞线长期容许载流量表”可选出导线：
导线型号：LGJ-240
导体最高容许温度
钢芯铝绞线长期容许载流量（A）
70o
610
80o
613

2）热稳定校验：S≥Smin=I∞/C·√tdZ
C取87，tdZ取1.67，I∞=4.57kV则：
Smin=I∞/C·√tdZ=4570÷87×√1.67=67.88（mm2）＜240mm2
因此所选取母线满足规定。

3、10KV母线选取：
1）按最大工作电流选取导线截面S：IgMAX≤KθIY：
IgMAX=SZmax/√3UN=13.05MVA÷√3÷10kV=753.44A
Kθ取0.89，则：
IY≥753.44÷0.89=846.56（A）
查“矩形铝导体长期容许载流量表”可选出导体：
导体尺寸h×b（mm2）：单条平放63×6.3
矩形铝导体长期容许载流量（A）
872

2）热稳定校验：S≥Smin=I∞/C·√tdZ
C取87，tdZ取1.67，I∞=12.14kV则：
Smin=I∞/C·√tdZ=12140÷87×√1.67=180.33（mm2）＜63×6.3=396.9（mm2）

3) 动稳定校验：σmax≤σy
σy取69×106 pa
对单条矩形母线：
σmax=1.73·ich2·βL2/（aw）×10-8 pa
上式中ich=30.96kA，
L=1.2m，
w=0.167bh2（m3），
a=0.25m,
β=1，
b=6.3mm，
h=63mm。
则：
σmax=1.73×30.962×1×1.22÷（0.25×0.167×0.0063×0.0632）×10-8=22.87（pa）
可见σmax远不大于σy。
因此所选取母线满足规定。

5.4 10KV电缆选取与校验
1）按额定电压选取：Ugmax≤UN
UN≥10kV
2） 按最大持续工作电流选取电缆截面S： Igmax≤kIy
由本变电站设计资料可知10kV电缆线路负荷为3.2MW，
则SZmax=K1K2PZ/cosφ=0.85×1.05×3.2÷0.8=3.57（MVA）
Igmax=SZmax/√3UN=3.57MVA÷√3÷10kV=206.11A
取导体最高容许温度+80oC，实际温度为+35oC下，查表得校正系数k=0.905。
则：Iy≥206.11÷0.905=227.75（A）
查“10kV电力电缆长期容许载流量表”可得：
缆芯截面（mm2）
电缆长期容许载流量（A）
空气中敷设
直接敷设
土壤热阻系数为80o
120
205（185）
215
150
235（210）
245
括号内数字合用于裸铅（铝）包电缆。
3）按经济电流密度选取电缆截面：S=Igmax/J
Igmax=SZmax/√3UN=3.57MVA÷√3÷10kV=206.11A
由于该电缆负荷为二类负荷，因此J取铝芯电缆最大负荷运用小时数3000~5000数值1.73。
则S=206.11÷1.73=119.14（mm2）
查“10kV电力电缆长期容许载流量表”可得：
缆芯截面（mm2）
电缆长期容许载流量（A）
空气中敷设
直接敷设
土壤热阻系数为80o
土壤热阻系数为120o
120
205（185）
215
185
150
235（210）
245
215
括号内数字合用于裸铅（铝）包电缆。
4）热稳定校验：S≥Smin=I∞/C·√tdZ
设断路器跳闸时间为0.1s，保护动作时间为0.1s。
因此t=0.1+0.1=0.2
在β”=1时，查“短路电流周期分量发热等值时间曲线”图得tZ=0.17s。
因此tdZ=tZ+0.05β”=0.22s，C=95。
则Smin=I∞/C·√tdZ=12140÷95×√0.22=59.94（mm2）
因此上述2种电缆截面均满足规定。

5） 按容许电压降校验：△U%=√3IgmaxρL/（UeS）×100＜5%
式中ρ=0.029Ωmm2/m，L为电缆长度，取1100m。

对120mm2电缆校验：
△U%=√3IgmaxρL×100/UeS
=√3×206.11×0.029×1100×100÷10000÷120=0.95%＜5%
因此该电缆缆芯面积负荷规定。

对150mm2电缆校验：
△U%=√3IgmaxρL×100/UeS
=√3×206.11×0.029×1100×100÷10000÷150=0.76%＜5%
因此该电缆缆芯面积负荷规定。