毕
业
设
计(论文)
110kV降压变电所电气一次系统设计
系
别
电力工程系
专业班级
电气08K5班
学生姓名
严
丽
胡永强
指导教师
二〇一二年六月
摘要
随着经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求也日益提
高。国家提出了加快城网和农网建设及改造、拉动内需的发展计划，城网
110kV变电站的建设迅猛发展。
如何设计城网110kV变电站，是成网建设、改造中需要研究和解决的一个重要课题。
变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂与用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的中间环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。
本次设计建设一座110kV降压变电站。首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较。选取灵活的最优接线方式。
其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三项短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。
最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验。
关键词：变电站；电气主接线；短路电流；设备选择；校验
原始数据
1、变电站类型：110kV降压变电所
2、电压等级：11010kV
3、负荷情况：
最大25MW，最小16MW，Tmax=5000小时，cosφ=0.85负荷性质：工业生产用电
4、出线情况：(1)110kV侧：2回（架空线）
LGJ—18528km；
(2)
10kV侧：12回（电缆）。
5、系统情况：(1)系统经双回线给钢厂供电；
(2)
系统110kV母线短路电流标幺值为33（SＢ
＝100MVA）
6、环境条件：(1)最高温度40℃，最低温度-25℃，年平均温度20℃；
(2)土壤电阻率
ρ<400欧米；
(3)当地雷暴日
40日年。
电气主接线的设计与选择
2.1概述
主接线是变电站电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接
线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的主要环节。主接线
的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切
相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较
大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。
2.2主接线设计的基本要求
发电厂的电气主接线应根据变电所在电力系统中的地位、发电厂的规
划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件参数、设备特点等条件，并应
综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩
建等要求。对于主接线设计的基本要求，概括的说应包括可靠性、灵活性
和经济性三个方面。
2.2.1可靠性
安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接
线最基本要求。主接线能可靠地工作，以保证对用户不间断供电。
评价电气主接线可靠性的标志是：
1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；
2）断路器或母线故障以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运
的回路数和停运时间，并要求保证对全部一级负荷和大部分二级负荷的供
电；
3）尽量避免变电所全部停运的可能性。
2.2.2灵活性
电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转
换。
灵活性要求应包括以下几个方面：
1)
操作的方便性。在服从可靠性的基本要求条件下，接线简单，操作方便，便于运行人员掌握，不至于在操作过程中出差错；
2)
调度的方便性。
调度运行中应可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式、检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；
3)
扩建的方便性。
可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。
4）检修的方便性。
可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进
行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电。
2.2.3经济性
主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。
经济性主要从以下几个方面考虑：
1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电
压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于
运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格
合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简
单电器；
2）占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节
省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变
压器，以简化布置。
3）电能损失少：
经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免
两次变压而增加电能损失。
2.3主接线的选择
原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压
器台数、容量以及母线结构等的不同考虑，最终确定出在技术上合理、经
济上可行的最终方案。
2.4主接线方案选择
2.4.1电压110kV侧接线
（1）采用单母线分段接线
图2-1110kV单母线分段接线
优点：①供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以缩小母线故
障（或检修）的停电范围。
一组母线故障后，另一组母线能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。②扩建方便，可向双母线的左
右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会
引起原有回路的停电。③运行灵活性高，变压器既可以并列运行，也可以
分列运行
[2][4]。[2]熊信银，朱永利．发电厂电气部分[M]．北京：中国电力出版社，2009．[4]石磊．
110kV降压变电所电气部分设计
[D]．兰州：理工大学电气工程学院，2009．
缺点：在一段母线故障或检修期间
,该母线上所有回路均需停电。
（2）采用内桥形接线
图2-2110kV内桥形接线
优点：内桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单。高压电器少，布置简单，造价低，经适当布置可较容易地
过渡成单母线分段或双母线分段接线。在高压线路运行操作频繁并且不承
担电网穿越功率的城网变电站这种情况下
,比较适合用这种接线方式。
缺点：在变压器发生故障或切除、投入时
,要使未发生故障的线路短时
停电且操作复杂。运行灵活性和可靠性较差。
（3）《电力工程设计手册》规定：110kV～220kV配电装置出线回路不超过2回时一般选用单母线接线或单母线分段接线。
《电力系统课程设计参考资料》规定：在满足运行要求的条件下，变电所高压侧尽可能考虑采用断路器较少或不用断路器的接线。在具有两台主变压器的变电所
中，当35kV～220kV线路为双回时，若无特殊要求，该电压级主接线均采用桥形接线。故选择单母线分段接线和内桥形接线两个方案进行技
[3]术经济比较
。[3]西北电力设计院．电力工程设计手册
[M]．上海：
2.4.2电压10kV侧接线
（1）采用双母线接线
图2-310kV双母线接线
优点：①供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以不停电
轮流检修任意一组母线。一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组母
线隔离开关时只需停该回路。②调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任
意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变
化的需要。③扩建方便可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两
组母线的电源和负荷的平均分配。
缺点：设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易发生误操作。
（2）采用手车式高压开关柜单母线分段接线
10kV图2-410kV手车式高压开关柜单母线分段接线
《
35～110kV变电所设计规范》
规定，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。本变电站10kV侧线路为14回，可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分段接线两种方案
[5]。[5]江苏省电力设计院．
35～110kV
变电所设
计规范[M]．北京：中国电力出版社，1988．
与（1）相比，（2）简单清晰，调度灵活，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小。采用手车式高压开关柜，断路器检修问题可不用
复杂的旁路设施来解决，大大缩短了用户的停电时间，保证了供电可靠性。
这也是目前10kV电压等级最为常见的接线形式。
根据钢厂调研的数据及具体情况的考虑，设计出的主接线图如下：
12回
110kV10kV图2-5主接线图
此方案：110kV侧位内桥形接线，10kV侧单母分段接线。
内桥接线的任一线路投入、断开、检修或路障时，都不会影响其他回
路的正常运行，但当变压器投入、断开、检修或故障时，则会影响另一回
线路的正常运行。桥形接线中使用断路器台数少，其配电装置占地也少，能满足变电所可靠性要求，具有一定的运行灵活性，桥形接线适用于线路
为两回、变压器为两台变电站。
变压器的选择
3.1概述
在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之
一，其担任着变换网络电压进行电力传输的重要任务，同时兼顾电力系统
负荷增长情况。在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身
特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主
变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。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
【】。
3.2主变压器台数的选择
由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是郊区
110kV降压变电所，它是以110kV受功率为主。把所受的功率通过主变传输
10kV母线上，再
将电能分配出去。因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。
为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变
电所中一般装设两台主变压器。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。
适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一
台主变压器可承担
60%～80%的负荷保证全变电所的正常供电。
故选择两
台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。
3.3主变压器容量的选择
变电所主变容量一般按
5～10年规划负荷选择，并适当考虑远期10～
2年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所最大负荷给定，所以应按最大总负荷来选择主变的容量，根据变电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所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时
间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变
压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的60%～80%，该变电所是
按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电所的总装容量为：
当一台变压器停运时，可保证对70%负荷的供电。因此主变压器的容
量为：
本设计任务中110kV侧电源为无限大系统，该侧的出线负荷功率由该无限大系统供给，不需通过主变传送。10kV侧的最大负荷25MW，最小负荷
16MW，功率因素为0.85，需要从110kV侧系统通过主变来传送。因此，在正常运行情况下，主变传送的最大总容量为25MW。
已知10kV侧最大负荷为25MW，5，由计算可知单台主变的最大容量为：
PS总
S10kv10kv250.8529.412MVAcos
10kv则
=0.7×=0.7×29.412=20.59MVA所以，选择两台
25MVA的变压器并列运行。
3.4主变压器型式的选择
1、相数的选择
当不受运输条件限制时，在
330kV以下的变电所均应选择三相变压
器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情
况来选择。
单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装
置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。
本次设计的变电所，位于市郊区，负责工农业生产及城乡用电，不受
运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。
2、绕组数的选择
在具有两种电压等级的变电所，应选择双绕组变压器
本次所设计的变电所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小，故不选择自耦变压器。
分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%。虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。
普通双绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求，又能满足调度的灵活性。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电所，选择普通双绕组变压器。
3、调压方式的选择
为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，110kV及以上网络电压应符合以下标准：
1)枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位
置及电网电压降而定，可为电网额定电压的1～1.3倍，在日负荷最大、最
10%，事故后不应
小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过
低于电网额定电压的95%。
2)电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变
电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%～
100%。
调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在
±5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达
30%。
由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。
4、连接组别的选择
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运
行。
5、主变压器冷却方式的选择
主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循
环水冷却，虽然散热效率高，具有节约材料减少变压器本体尺寸等优点，但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护
工作量较大。综上所述，本设计选择强迫油循环风冷却。
3.5主变压器的最终确定
确定所选变压器型号：SFL-25000，其技术数据如下表：
表3-1主变压器SFL-25000技术数据
型
容
号
量
SFL-2500025MVA11kVY031.119010.5低压侧额定电压
连接组
损耗
（kW）
空载
短路
阻抗电压（%）
空载电流（%）
综合投资（万元）
0.71短路电流计算
4.1概述
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
1、短路电流计算目的[7][7]李光哲．220kV降压变电站电气一次部分设计
[D]．广东：广东工业大学，2007．
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）接地装置的设计，也需用短路电流。
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，而不应按照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。
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
[8]。[8]
黄纯华．发电厂电气部分课程设计参
考资料[M]．北京：水利电力出版社，1987．
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：SB=100MVA
基准电压：Uav（kV）
10.51155、短路电流计算的步骤
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短路电流计算
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。
4.3.1计算系统与各元件电抗
取基准容量SB=100MVA，基准电压为Uav。
变压器阻抗电压：
则变压器电抗为：
XT*
U
k%S10.5100B
0.42100SN10025系统及线路阻抗：
系统110kV侧母线短路电流标幺值为
33，则110kV
侧母线短路电抗为；110kV侧2回架空线为LGJ-185，长度为28km，查
表得电抗为0.395，则2线路电抗值为，其标么值为
Xl*11.0610011520.084。
4.3.2等值网络及短路电流的计算
0.03030.084110kV0.084f20.420.4210kVf1图4-1等值网络图
1)f1点短路时：
短路电流标幺值：
I"f1*
X*10.030310.0840.423.542I"
""I*SB23Uav3.542100310.519.473kA短路电流有名值：
f1冲击电流：
全电流最大有效值：
短路容量：
2)
f2点短路时：短路电流标幺值：
短路电流有名值：
冲击电流：
全电流最大有效值：
短路容量：
ich2.55I"1f2.5519.473k4A9.65629.404kA
Ich
1.51I""
1.5119.473S
3UI"f131119.473371.010MVA
I"f2*
X11*0.03030.08413.831I"""f2I*SB3Uav13.8311006.944kA
3115ich
2.55I"f22.556.94417.707kA
Ich
1.51I""
1.516.94410.485kA
S
3UI"f231216.9441455.310MVA
防雷设计
5.1防雷保护的设计
变电所的雷害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路
后产生的雷电波沿线路向变电所侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针
和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采
取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。
避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配
电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电
所。
避雷器的作用：专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个
放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器
先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。
5.2主变中性点放电间隙保护
为了保护变压器中性点，尤其是不接地高压器中性点的绝缘，通常在
变压器中性点上装设避雷器外，还需装设放电间隙，直接接地运行时零序
电流保护起作用，动作接地变压器，避雷器作后备；变压器不接地时，放
电间隙和零序过电压起保护作用，大气过电压时，线路避雷器动作，工程
过电压时，间隙保护动作。因氧化锌避雷器残压低，无法与放电间隙无法
配合，故选用阀型避雷器。
5.3避雷器的选择
110kV接避雷器的选择及校验：
由Un=110kV，查书选FCZ-110，如下表所示：
表7-1FCZ-110的技术数据
工频放电电压(kV)型号
额定电压(kV)
灭弧电压(kV)126不小于
255不大于
290FCZ-11110检验：
1）灭弧电压：
其中为导线对地相电压，为系数（当导线对地相电压最大时为
1）
因为
=1×110=64.71kV，=126kV所以
2)工频放电电压下限：
因为
=255kV，3.5=3.5×110=226.47kV则可选此型号。
所以
10kV母线接避雷器的选择及校验
由kV，查书选FZ-10型，如下表所示：
表7-2FZ-10的技术数据
额定电压
型号
组合方式
(kV)
灭弧电压
(kV)
12.7工频放电电压
(kV)不小于
26不大于
FZ-10单独元件
检验：
10311)灭弧电压：
因为
=10=5.882kV，=12.7kV所以
2)工频放电电压下限：
因为
=26kV，=3.5×10=20.59kV则可选此型号。
所以
避雷器型号一览表：
表7-3各电压等级选用避雷器型号
额定电压
型号
灭弧电压
(kV)12612.7工频放电电压(kV)不小于
25526不大于
29031组合方式
(kV)110单独元件
10FCZ-110FZ-15.4避雷针的选择
避雷针的设计一般有以下几种类型：
1)单支避雷针的保护；
2)两针避雷针的保护；
3)多支避雷针的保护；
在对较大面积的发电厂和变电所进行保护时
,采用等高避雷针联合保
,采用四支避雷针。被保护
护要比单针保护范围大。因此，为了对本站覆盖
变电所总长66.2m,宽63.5m,查手册，门型架构高
15m。避雷针的摆放如下
图所示：
63.5mm2.66图7-1避雷针保护图
＝＝
63.5m;＝＝66.2m
＝m
式中：)；p为高度影响系数（时，p=1;时，）所以，需要避雷针的高度h为:<30m，p=1。
四只避雷针分成两个三只避雷针选择。
验算:首先验算123号避雷针
对保护高度:
1﹑2号针之间的高度：＝28.1－63.57＝19.03m＞15m
2﹑3号针之间的高度：＝28.1－66.27＝18.64m＞15m
1﹑3号针之间的高度:＝28.1－7＝15m
由上可见,对保护物的高度是能满足要求的。
对保护宽度:
1﹑2号针的保护宽度：＝1.5(－)＝1.5(19.03－15)＝4.03＞2﹑3号针之间的宽度：＝1.5(－)＝1.5(18.64－15)＝3.64＞0由此可见,对保护物的宽度是能满足要求的。
所以，123针是满足要求的。
由于4个避雷针的摆放是长方形,所以，134针也是满足要求的，即四支高度选为30m的避雷针能保护整个变电所。
在hx=15m处，每根避雷针半径：rx=(1.5h-2hx)p=(1.5×30-2×15)
×1=15m
接地网的设计
6.1设计说明
变电站需要有良好的接地装置，以满足工作安全和防雷保护接地要
求。一般做法是根据安全和工作接地的要求，敷设一个统一的接地网，然
后再在避雷针和避雷器下面增加接地体，以满足防雷接地的要求。总的接
地电阻为水平接地体接地电阻和垂直接地体接地电阻的并联等效阻值。一
般要求总的接地电阻,才能保证运行的安全。
6.2接地体的设计
工程实用的接地体主要由扁钢、圆钢、角钢或钢管组成，埋入地表下
0.5—1m。水平接地体多用扁钢，宽度一般为20—40mm，厚度不小于4mm，或者用直径不小于6mm的圆钢。垂直接地体一般用（--）或钢管，长度一
般为2.5m。
6.3接地网的计算
1）垂直接地体：
式中：l是接地体长度（m）d是接地体直径（m）。当采用扁钢时
d=d2,b为扁钢的宽度。当采用角钢时d=0.84b，b是角钢每边宽度。
当有n根垂直接地体时，总接地电阻可按并联电阻计算：
式中：称为利用系数，它表示由于电流互相屏蔽而使接地体不能充分利用的程度，一般为0.65—0.8。
2）水平接地体：
（11-3）
式中：L是接地体的总长度（m）；）；A是表示因受屏蔽影响接地体电
阻增加的系数。其数值如下表
表11-1因受屏蔽影响接地体电阻增加的系数
序号
12345678接
地
体
形式
屏蔽系0.380.480.871.6912.145.278.81数
本次设计采用先在地下深为
h的水平面上敷设方格形状的水平接地
体，如下图所示：（俯视图）
图8-1接地网俯视图
调整水平接地体的间距可以改变水平接地电阻的阻值，然后再在两水
平接地体的相交处敷设垂直接地体，如下图所示（侧视图）
图8-2接地体侧视图
设
水
平
接
地
体
的间
距
为4m，则
应
敷
设
水
平
接
地
体
63.5/41546066.2/463.5,161516根（[]为取整符号），由于
46466.2，所以接地网比变电站小一点。水平接
地体埋设深度取
h=0.8m,采用宽度为30mm,厚度为4mm的扁钢；垂直接
地体采用的角钢，长度为
2.5m，垂直接地体的电阻阻值：
d0.84b取得
0.840.040.0336m
水
平
接
地
体
的电
阻
值
：
L
521556143821604m0.04/20.02mdb/2取A=2.14得：
总的接地电阻阻值为以上两个电阻的并联：
满
足
要
求。
当间距取5m时算得不符合要求，若间距取得比
济性的要求，所以取
4m最好。
4m
小，则不符合经
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[M]．中国水利水电出版
社，2000．
致谢
在整个毕业设计的过程中，特别感谢胡永强老师给与的指导与帮助。
从毕业题目的选取到最后论文的完成，曾多次与老师讨论交流，许多问题
在老师的教导下都迎刃而解，更重要的是在交流中学到了思考问题的角度
和解决问题的方法。
在论文收集资料和撰写过程中，我也得到了同学的热心帮助和指导，在此向他们表示衷心的感谢。
本文参考了许多专家、学者的研究成果和大量报刊、杂志的相关资料，在
此一并表示感谢。
110kV降压变电站一次系统设计毕业论文（完整版）
XXX大学
毕业设计(论文)110kV降压变电站一次系统设计
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指导老师：
（本论文有完整的逻辑框架，内容详实，WORD格式/A4大小稍作修改可直接使用，顺利毕业无忧！）
XXX大学教务处制
2019年05月25日
目录
摘要..............................................................................................................................................................................II引言.(1)1电气主接线方案的选择(1)1.1电气主接线设计(1)1.1.1主接线的设计原则(1)1.1.2主接线的设计要求(1)1.1.3拟定主接线方案(2)1.1.4原始资料(5)1.1.5拟定方案(5)1.2电气主接线方案的确定(5)1.2.1主接线方案的可靠性比较(5)1.2.2主接线方案的灵活性比较(8)IAbstract..............................................................................................................
1.2.3主接线方案的经济性比较(8)1.2.4主接线方案的确定(7)2变压器的确定(8)2.1主变压器容量、台数及型号的选择(8)2.1.1主变压器的选择(8)2.2所用变压器容量、台数及型号的选择(12)2.2.1所用变压器台数及容量的确定(12)2.2.2所用电源引接方式(13)2.2.3所用变的选择(13)3短路电流计算(13)3.1短路电流计算的目的(13)3.2短路电流计算的一般规定(13)3.2.1计算的基本情况(13)3.2.2接线方式(14)3.2.3计算容量(14)3.2.4短路种类(14)3.3短路电流计算(14)3.3.1选择计算短路点(14)3.3.2画等值网络图(14)3.3.3计算.............................................................................................错误！未定义书签。
4设备的选择与校验(18)4.1设备选择的原则和规定(19)4.1.1设备选择的一般原则(19)4.1.2设备选择的有关规定(19)4.2导线的选择和校验(20)4.2.1导线的选择(21)4.2.2导线的校验(23)4.3断路器的选择和校验(19)4.3.1断路器选择的技术条件(19)
4.3.2断路器型式和种类的选择(25)4.3.3断路器的选择和校验(25)4.4隔离开关的选择和校验(27)4.4.1隔离开关的选择及校验原则(27)4.4.2隔离开关的选择及校验(28)4.5互感器的选择及校验(29)4.5.1电压互感器的选择(29)4.5.2电流互感器的选择(30)4.5.3电流互感器的校验(31)4.6避雷器的选择及校验(32)4.6.1型式(32)4.6.2金属氧化物避雷器选择原则(32)5屋内外配电装置设计(34)5.1配电装置的设计要求(34)5.1.1配电装置应满足的基本要求(34)5.1.2配电装置的安全净距(34)5.2.1屋外配电装置选择原则(35)5.2.2屋外配电装置选择(29)5.2.310kV屋内配电装置选择(29)6防雷及接地系统设计(29)6.1防雷系统(29)6.1.1hx=11m的保护范围(29)6.1.2hx=7m的保护范围(36)6.2变电站接地装置................................................................................错误！未定义书签。
6.2.1接地装置要求.............................................................................错误！未定义书签。
6.2.2接地网的扁钢尺寸要求(38)6.2.3接地装置选择(38)7变电站总体布置(38)
7.1总体规划(38)7.2总平面布置(38)7.2.1总平面布置的主要内容(38)7.2.2总平面布置的基本原则(39)参考文献(40)致谢(41)附录...............................................................................................................错误！未定义书签。
ContentsAbstract..........................................................................................................................................IIIntroduction.(1)1Thechoiceofelectricalmainwiringscheme(1)1.1Electricalmainwiringdesign(1)1.1.1Designprincipleofmainwiring(1)1.1.2Mainwiringdesignrequirements(1)1.1.3Mainwiringscheme(2)1.1.4Source(4)1.1.5Plan(5)1.2Determinationofelectricalmainwiringscheme(5)1.2.1Reliabilitycomparisonofmainwiringscheme(5)1.2.2Theflexibilityofmainwiringscheme(7)1.2.3Economiccomparisonofmainwiringschemes(7)1.2.4Determinationofmainwiringscheme(7)2Determinationoftransformer(8)2.1Themaintransformercapacityandnumberandtypeselection(8)2.1.1Selectionofmaintransformer(8)2.2Volume,numberandtypesoftransformerusedinthechoiceof(10)2.2.1Bydeterminethenumberandcapacityoftransformers
(10)2.2.2Leadconnectionmode(11)2.2.3Variableselectionused(11)3Calculationofshort-circuitcurrent(11)3.1Thepurposeofshort-circuitcurrentcalculation(11)3.2Generalrulesforcalculationofshort-circuitcurrent(12)3.2.1Basicsituationofcalculation(12)3.2.2Connectionmode(12)3.2.3Computationalcapacity(12)3.2.4Short-circuittype(12)3.2.5Short-circuitcalculationpoint(12)3.3Calculationofshort-circuitcurrent(12)3.3.1Selecttheshort-circuitpoint(12)3.3.2Drawingequivalentnetworkdiagram(12)3.3.3Calculation(12)4Selectionandverificationofequipment(16)4.1Theprincipleandregulationsofequipmentselection(16)4.1.1Generalprinciplesforequipmentselection(16)4.1.2Therelevantprovisionsofthechoiceofequipment(17)4.2Wireselectionandverification(17)4.2.1Wireselection(17)4.2.2Calibrationofwire(19)4.3Selectionandverificationofcircuitbreaker(19)4.3.1Technicalconditionsforselectingcircuitbreakers(19)4.3.2Choiceoftypeandtypeofcircuitbreaker(21)4.3.3Selectionandverificationofcircuitbreaker(21)4.4Isolationswitchselectionandverification(22)4.4.1Isolationswitchselectionandcalibrationprinciple(22)4.4.2Isolationswitchselectionandverification(23)4.5Selectionandverificationoftransformer(24)
4.5.1Thechoiceofvoltagetransformer(24)4.5.2Thechoiceofcurrenttransformer(24)4.5.3Calibrationofcurrenttransformer(25)4.6Selectionandverificationofarrester(26)4.6.1Type(26)4.6.2Metaloxidearresterselectionprinciple(26)5Designofpowerdistributionequipmentinsideandoutsidethehouse(27)5.1Distributionequipmentdesignrequirements(27)5.1.1Basicrequirementsfordistributionequipment(27)5.1.2Distributiondevicesecurityclearance(28)5.2Distributionequipmentselectionandlayout(28)5.2.1Selectionprincipleofdistributionequipmentoutsidethehouse(28)5.2.2Outdoordistributionequipmentselection(30)5.2.310kVpowerdistributiondeviceselection(30)6Lightningprotectionandgroundingsystemdesign(29)6.1Lightningprotectionsystem(29)6.1.1Hx=11mprotectionrange(29)6.1.2Hx=7mprotectionrange(30)6.2Substationgroundingdevice(31)6.2.1Earthingdevicerequirements(31)6.2.2Groundingflatsizerequirements(31)6.2.3Earthingdeviceselection(31)7Substationgenerallayout(31)7.1Overallplanning(31)7.2Generallayout(31)7.2.1Maincontentsoftotalplanelayout(31)7.2.2Basicprinciplesofgenerallayout(31)Reference(33)
Thank(34)Appendix(35)110KV降压变电站一次系统设计
摘要：本文是对110kV变电站电力系统进行总体分析，然后进行计算和初步设计，确定了变电站电气一次系统主接线的形式。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级。本次设计进行了电气主接线的设计和选择、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、互感器、避雷器等）、各电压等级配电装置设计、防雷保护接地系统设计和变电站总体布置。本设计以《电力工程电气设计手册》、《35～110kV高压配电装置设计规范》等规范规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部为国家推荐的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。
关键词：一次系统变压器短路电流设计
110kvstep-downsubstationsystemdesignAbstractThisarticleistooverallof110kvsubstationofpowersystemanalysis,andthenthecalculationandpreliminarydesign,determinestheelectricsubstationmainwiringintheformofasystem.Thesubstationequippedwithtwosetsofthemaintransformer,stationNaZhuwiringisdividedinto110kv,35kvand10kvvoltagegradethree.Thedesignofthemainelectricalwiringdesignandselection,short-circuitcurrentcalculation,themainelectricalequipmentselectionandcalibration(includingcircuitbreaker,isolatingswitch,currenttransformer,lightningarrester,etc.),thevoltageleveldistributionequipmentdesign,lightningprotectiondesignandgeneralarrangementofsubstationgroundingsystem.Thisdesignisto"electricalengineeringelectricaldesignmanual","35~110kvhigh-voltagepowerdistributionequipmentdesigncodespecificationssuchasdisciplineasthebasis,thecontentofthe
designinconformitywiththerelevanteconomicandtechnologicalpoliciesofthestate,theselectedequipmentforallcountriesrecommendnewproducts,advancedtechnology,reliableoperation,economicandreasonableKeywords:primarysystem;transformer;short-circuitcurrent;design引言
变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。
本次设计为110kV变电站一次系统初步设计，所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本文在撰写的过程中，得到老师和同学大力协助和建议，在此致以衷心的感谢。
由于时间所限，设计书难免存在不足之处，敬请各位老师批评指正并提出宝贵意见。
1电气主接线方案的选择
1.1电气主接线设计
在发电厂和变电站中，发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互
感器、避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成了电能
生产、汇集和分配的电气主回路，这个电气回路被称为电气一次系统，又称为电气主接线。
电气主接线是变电站设计的主体，采用何种主接线形式，与电力系统原始资料，变
电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关，并且对电气设备选择、配
电装置布置、继电保护的控制方式的拟定等都有直接的影响。因此，电气主接线的设计
必须根据电力系统、变电站的具体情况，全面分析，正确处理好各方面的关系，通过技
术经济比较，合理地选择主接线方案。
1.1.1主接线的设计原则
以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确地掌
握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。
1.1.2主接线的设计要求
1.1.2.1可靠性：
供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，主接线首先必须满足
这一可靠性的要求。
（1）断路器检修时,能否不影响供电。
（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。
（3）变电站全部停电的可能性。
（4）满足对用户的供电可靠性指标的要求。
1.1.2.2灵活性：
（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，且不影响对用户的供电。
（3）扩建要求。应留有发展余地，便于扩建。
2.1.2.3经济性：
（1）投资省。主接线应力求简单，有时应采取限制短路的措施，继电保护和二次回路不过分复杂；
（2）占地面积小。主接线设计应使配电装置占地较少；
（3）电能损失小。应避免迂回供电。主变压器的型号、容量、台数的选择要经济合理。
1.1.3拟定主接线方案
主接线的基本形式，概括地可分为两大类：
（1）有汇流母线的接线形式：单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线或旁路隔离开关。
（2）无汇流母线的接线形式：变压器—线路单元接线、桥形接线、角形接线等。
1.1.3.1几种接线方式
1.1.3.1.1单母线接线
优点：接线简单清晰，设备少，投资省，运行操作方便，且便于扩建。
缺点：可靠性及灵活性差。
适用范围：只有一台主变压器，10kV出线不超过5回，35kV出线不超过3回，110kV出线不超过2回。
1.1.3.1.2单母线分段接线
优点：
（1）用断路器把母线分段后，对重要用户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。
缺点：
（1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间停电。
（2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。C扩建时需两个方面扩建。
适用范围：适用于6~10kV配电装置出线6回及以下，35~60kV
配电装置出线4~8回，110~220kV配电装置少于4回时。
1.1.3.1.3双母线分段接线。
由于当进出线总数超过12回及以上时，方在一组母线上设分段断路器，根据原始资料提供的数据，此种接线方式过于复杂，故不作考虑。
1.1.3.1.4双母线接线。
优点：供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于检修和试验。
缺点：使用设备多，特别是隔离开关，配电装置复杂，投资较多，且操作复杂容易发生误操作。
适用范围：出线带电抗器的6~10kV出线，35~60kV配电装置出线超过8回或连接电源较多，负荷较大时，110kV~220kV出线超过5回时。
1.1.3.1.5增设旁路母线的接线。
由于6~10kV配电装置供电负荷小，供电距离短，且一般可在网络中取得备用电源，故一般不设旁路母线；35~60kV配电装置，多为重要用户，为双回路供电，有机会停电检修断路器，所以一般也不设旁路母线；采用单母线分段式或双母线的110~220kV配电装置一般设置旁路母线，设置旁路母线后，每条出线或主变间隔均装设旁路隔离开关，这样一来，检修任何断路器都不会影响供电，将会大幅度提高供电可靠性。
优点：可靠性和灵活性高，供电可靠。
缺点：接线较为复杂，且操作复杂，投资较多。
适用范围：
（1）出线回路多,断路器停电检修机会多；
（2）多数线路为向用户单供，不允许停电，及接线条件不允许断路器停电检修时。
1.1.3.1.6变压器—线路单元接线。
优点：接线简单，设备少，操作简单。
缺点：线路故障或检修时，变压器必须停运；变压器故障或检修时，线路必须停运。
适用范围：只有一台变压器和一回线路时。
1.1.3.1.7桥形接线：分为内桥和外桥两种。
（1）内桥接线：连接桥断路器接在线路断路器的内侧。
优点：高压断路器数量少，四回路只需三台断路器，线路的投入和切除比较方便。
缺点：1）变压器的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路暂时停运；2）出线断路器检修时，线路需长时间停运；3）连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行。
适用范围：容量较小的变电站，并且变压器容量不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。
（2）外桥接线：连接桥断路器接在线路断路器的外侧。
优点：设备少，且变压器的投入和切除比较方便。
缺点：1）线路的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，且影响一台变压器暂时停运；2）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运；3）连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行。
适用范围：容量较小的变电站，并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较低的情况，当电网中有穿越功率经过变电站时，也可采用此种接线。
1.1.3.1.8角形接线
由于保证接线运行的可靠性，以采用3~5角为宜。
优点：
（1）投资少，断路器数等于回路数；
（2）在接线的任一段发生故障时，只需切除这一段及其相连接的元件，对系统影响较小；
（3）接线成闭合环形，运行时可靠、灵活；
（4）每回路都与两台断路器相连接，检修任一台断路器时都不致中断供电；
（5）占地面积小。
缺点：在开环、闭环两种运行状态时，各支流通过的电流差别很大，使电器选择困难，并使继电保护复杂化，且不便于扩建。
适用范围：出线为3~5回且最终规模较明确的110kV以上的配电装置中。
综上所述八种接线形式的优缺点，结合原始资料所给定的条件进行分析，拟定主接
线方案。
1.1.4原始资料
1.1.4.1电压等级：110/35/10kV1.1.4.2出线回路数：
110kV侧2回（架空线）LGJ-300/35km35kV侧6回（架空线）
10kV侧12回（其中电缆4回）
1.1.4.3负荷情况
＝
35kV侧：最大38/MW，最小20MW，max6000hT=，cos0.85＝
10kV侧：最大27MW，最小18MW，max6000hT=，cos0.85负荷性质：工农业生产及城乡生活用电
1.1.4.4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3000MVA。
（3）系统110kV母线电压满足常调压要求。
1.1.4.5环境条件：
年最高温度：39℃
年最低温度：-15℃
海拔高度：100m雷暴日数：30日/年
ρ<欧.米
土质：粘土、土壤电阻率251.1.5拟定方案
结合所提供的数据，权衡各种接线方式的优缺点，将各电压等级适用的主接线方式列出：
1.1.5.1110kV只有两回出线，且作为降压变电站，110kV侧无交换潮流，两回线路都可向变电站供电，亦可一回向变电站供电，另一回作为备用电源。所以，从可靠性和经济性来定，110kV部分适用的接线方式为内桥接线和单母线分段两种。
1.1.5.235kV部分可选单母线分段及单母线分段兼旁路两种。
1.1.5.310kV部分定为单母线分段。
1.1.5.4拟定两种主接线方案：
方案I：110kV采用内桥接线，35kV采用单母线分段接线，10kV为单母线分段接线。
方案II：110kV采用单母线分段接线，35kV采用单母线分段兼旁路接线，10kV为单母线分段接线。
绘出方案I、方案II的单线图如下图。
#2主变#1主变10kV出线710kV出线810kV出线1010kV出线910kV出线1110kV出线1210kV出线610kV出线510kV出线310kV出线410kV出线210kV出
线
135kV出线Ⅳ35kV出线Ⅴ35kV出线Ⅵ35kV出线Ⅲ35kV出线Ⅱ35kV出线Ⅰ110kV出线Ⅱ110kV出线I35kV10kV110kV图1-1方案I接线图
图1-2方案II接线图1.2电气主接线方案的确定1.2.1主接线方案的可靠性比较
110kV侧：
方案I：采用内桥接线，当一条线路故障或切除时，不影响变压器运行，不中断供电；桥连断路器停运时，两回路将解列运行，亦不中断供电。且接线简单清晰，全部失35kV出线Ⅳ110kV
10kV35kV110kV出线I110kV出线Ⅱ35kV出线Ⅰ35kV出线
Ⅱ35kV出线Ⅲ35kV出线Ⅴ35kV出线Ⅳ10kV出线110kV出线210kV出线410kV出线310kV出线510kV出
线610kV出线1210kV出线1110kV出线910kV出线1010kV出线810kV出线7#1主变
#2主变
电的可能性小，但变压器二次配线及倒闸操作复杂，易出错。
方案II：采用单母线分段接线，任一台变压器或线路故障或停运时，不影响其它回路的运行；分段断路器停运时，两段母线需解列运行，全部失电的可能稍小一些，不易误操作。
35kV侧：
方案I：单母线分段接线，检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不致失电，另一段母线上其它线路需停运。
方案II：单母线分段兼旁路接线，检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；当任一母线故障检修时，旁路断路器只可代一回线路运行，本段母线上其它线路需停运。
10kV侧：由于两方案接线方式一样，故不做比较。
1.2.2主接线方案的灵活性比较
110kV侧：
方案I：操作时，主变的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，扩建方便。线路的投入和切除比较方便。
方案II：调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建。
35kV侧：
方案I：运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当开关或二次检修时线路要停运，影响供电。
方案II：运行方式复杂，调度操作复杂，但可以灵活地投入和切除变压器和线路，能满足在事故运行方式，检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。
10kV侧：两方案相同。
1.2.3主接线方案的经济性比较
将两方案主要设备比较列表如下：
表1-1两种方案设备比较表
项目方案主变压器
（台）
110kV断
路器（台）
110kV隔离
开关（组）
35kV断路
器（台）
35kV隔离
开关（组）
10kV设备
I238816相同II2510827相同
从上表可以看出，方案I比方案II少两台110kV断路器、两组110kV隔离开关，11组35kV隔离开关，方案I占地面积相对少一些（35kV侧无旁路母线），所以说方案I比方案II综合投资少得多。
1.2.4主接线方案的确定
对方案I、方案II的综合比较列表，对应比较一下它们的可靠性、灵活性和经济性，从中选择一个最终方案（因10kV侧两方案相同，不做比较）。
表1-2两种方案综合比较列表
通过以上比较，经济性上第I方案远优于第II方案，在可靠性上第II方案优于第I方案，灵活性上第I方案远不如第II方案
该变电站为降压变电站，110kV母线无穿越功率，选用内桥要优于单母线分段接线。又因为35kV及10kV负荷为工农业生产及城乡生活用电，在供电可靠性方面要求不是太方案
项目
方案I方案II可
靠
性
（1）简单清晰，设备少
（2）35kV母线故障或检修时，将导致该母线上所带3回出线全停
（3）任一主变或110kV线路停运时，均不影响其它回路停运
（4）各电压等级有可能出现全部
停电的概率不大
（5）操作简便，误操作的机率小
（1）简单清晰，设备多
（2）35kV母线检修时，旁路断路
器要代该母线上的一条线路，给重
要用户供电，任一回路断路器检修，均不需停电
（3）任一主变或110kV线路停运时，均不影响其它回路停运
（4）全部停电的概率很小
（5）操作相对简便，误操作的机
率大
灵
活
性
（1）运行方式简单，调度灵活性强
（2）便于扩建和发展
（1）运行方式复杂，操作烦琐，特别是35kV部分
（2）便于扩建和发展
经
济
性
（1）高压断路器少，投资相对少
（2）占地面积相对小
（1）设备投资比第I方案相对多
（2）占地面积相对大
高，即便是有要求高的，现在35kV及10kV全为SF6或真空断路器，停电检修的几率极小，再加上电网越来越完善，N+1方案的推行、双电源供电方案的实施，第I方案在可靠性上完全可以满足要求，第II方案增加的投资有些没必要。
经综合分析，决定选第I方案为最终方案，即110kV系统采用内桥接线、35kV系统采用单母分段接线、10kV系统为单母线分段接线。
2变压器的确定
2.1主变压器容量、台数及型号的选择
2.1.1主变压器的选择
2.1.1.1主变容量和台数的确定原则
主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。
在有一、二级负荷的变电站中宜装设两台变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变。如变电站可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变。对大城市郊区的一次变电站，在中压侧构成环网的情况下，宜装设两台变压器。
装设两台及以上主变的变电站，当断开一台时，其余主变的容量不应小于70-80%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。
电力潮流变化大和电压偏移大的变电站，在普通变压器不能满足电力系统和用户对电压质量的要求时，应采用有载调压变压器。
主变压器容量一般按照变电站建成后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。
对引入至负荷中心、具有直接从高压将为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。
2.1.1.2主变压器台数的确定
主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。由于本变电站出线较多，负荷较重，为了提高供电可靠性，尽量减少由于停电带来的损失，因此，本变电站安装两台主变压器。
2.1.1.3调压方式的确定：
据设计任务书中：系统110kV母线电压满足常调压要求，且为了保证供电质量，电
化工职业学院
毕业设计（论文）
题目：110KV降压变电所一次系统的设计
摘要
变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。
这次设计以110kV降压变电所为主要设计对象，分析变电站的原始资料确定变电所的主接线；通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路计算的结果，对变电所的一次设备进行了选择和校验。同时完成防雷保护及接地装置方案的设计。
关键词:变电所电气主接线；短路电流计算；一次设备；防雷保护
目录
前言----------------------------------------------------6第一章原始资料分析-------------------------------------1.1本所设计电压等级--------------------------------1.2电源负荷地理位置情况----------------------------第二章电气主接线设计-----------------------------------2.1主接线接线方式----------------------------------2.2电气主接线的选择--------------------------------11第三章所用电的设计-------------------------------------133.1所用电接线一般原则------------------------------133.2所用电接线方式确定------------------------------133.3备用电源自动投入装置----------------------------13第四章短路电流计算-------------------------------------164.1短路计算的目的----------------------------------164.2短路计算过程------------------------------------16第五章继电保护配置-------------------------------------245.1变电所母线保护配置------------------------------245.2变电所主变保护的配置----------------------------24第六章防雷接地-----------------------------------------266.1避雷器的选择------------------------------------266.2变电所的进线段保护------------------------------26.3接地装置的设计----------------------------------2结论----------------------------------------------------31致----------------------------------------------------32参考文献------------------------------------------------33前言
本次设计题目为110KV变电所一次系统设计。此设计任务旨在体现对本专
业各科知识的掌握程度，培养对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习三年以来的学习结果。
此次设计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。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主接线，然后又通过负荷计算及供电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，在根据最大持续工作电流及短路计算结果，对设备进行了选型校验，同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此对继电保护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置的设计，最后对整体进行规划布置,从而完成110kV变电所一次系统的设计。
第一章原始资料分析
1.1本所设计电压等级
根据设计任务本次设计的电压等级为：110/35KV1.2电源负荷地理位置情况
1、电源分析
与本所连接的系统电源共有3个，其中110KV两个，35KV一个。具体情况如下：
1）110KV系统变电所
该所电源容量(即110KV系统装机总容量)为200MVA(以火电为主)。在该所等电压母线上的短路容量为650MVA，该所与本所的距离为9KM。以一回路与本所连接。
2）110KV火电厂
该厂距离本所12KM，装有3台机组和两台主变，以一回线路与本所连接，该厂主接线简图如图1.1：
图
1.1110KV火电厂接线图
3）35KV系统变电所
该所距本所7.5KM.以一回线路相连接，在该所高压母线上的短路容量为
250MVA.。
以上3个电源，在正常运行时，主要是由两个110KV级电源来供电给本所。35KV变电所与本所相连的线路传输功率较小，为联络用。当3个电源中的某一电源出故障，不能供电给本所时，系统通过调整运行方式，基本是能满足本所重要负荷的用电，此时35KV变点所可以按合理输送容量供电给本所。
2、负荷资料分析
1）35KV负荷
表1.135KV负荷参数表
用户名称
化工厂
铝厂
水厂
容量（MW）
3.54.31.8距离（KM）
15135备注
Ⅰ类负荷
Ⅰ类负荷
Ⅰ类负荷
注：35KV用户中，化工厂，铝厂有自备电源
2）10KV远期最大负荷
3）本变电所自用负荷约为60KVA；
4）一些负荷参数的取值：
负荷功率因数均取cosφ=0.85，负荷同期率
Kt=0.9c，年最大负荷利用小时数Tmax＝4800小时/年，表中所列负荷不包括网损在，故计算时因考虑网损，此处计算一律取网损率为5%，各电压等级的出线回路数在设计中根据实际需要来决定。各电压等级是否预备用线路请自行考虑决定。
第2章
电气主接线设计
电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。
2.1主接线接线方式
2.1.1单母线接线
优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。
缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。
适用围：
35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。
2.1.2单母线分段接线
优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。
适用围：
35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。
2.1.3单母分段带旁路母线
这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35-110KV的变
电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。
2.1.4桥型接线
1、桥形接线
优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。
适用围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。
2、外桥形接线
优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。
适用围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。
2.1.5双母线接线
优点：
1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。
2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。
3）扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。
4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
缺点：
1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。
2）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。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
适用围：6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV
配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110-220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。
2.1.6双母线分段接线
双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。
2.2电气主接线的选择
2.2.135kV电气主接线
根据资料显示,由于35KV的出线为4回，一类负荷较多，可以初步选择以下两种方案：
1）单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器，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。
2）双母接线接线
表2.235KV主接线方案比较
方案项目
技术
方案Ⅰ单母分段带旁母
①单清晰、操作方便、易于发展
②可靠性、灵活性差
③旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电
④扩建时需向两个方向均衡扩建
方案Ⅱ双母接线
①供电可靠
②调度灵活
③扩建方便
④便于试验
⑤易误操作
经济
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
①设备多、配电装置复杂
②投资和占地面大
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。
2.2.2110kV电气主接线
根据资料显示，由于110KV没有出线只有2回进线，可以初步选择以下两种方案：
1）桥行接线,根据资料分析此处应选择桥接线。
2）单母接线。
表2.2110KV主接线方案比较
方案项目
技术
方案Ⅰ桥接线
方案Ⅱ单母分段
经济
①简单清晰、操作
②线清晰简单
②调度灵活，可靠性方便、易于发展
不高
②可靠性、灵活性差
①占地少
①备少、投资小
②使用的断路器少
经比较两种方案都具有接线简单这一特性。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。可选用投资小的方案Ⅰ
第3章
所用电的设计
变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决因建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。
3.1所用电接线一般原则
1)满足正常运行时的安全,可靠,灵活,经济和检修,维护方便等一般要求。
2)尽量缩小所用电系统的故障影响围,并尽量避免引起全所停电事故。
3)充分考虑变电所正常,事故,检修,起动等运行下的供电要求,切换操作简便。
3.1.1所用变容量型式的确定
站用变压器的容量应满足经常的负荷需要，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台所变压器停运时，其另一台变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。由于S站=60KVA且由于上述条件所限制。所以，两台所变压器应各自承担30KVA。当一台停运时，另一台则承担70%为42KVA。
故选两台50KVA的主变压器就可满足负荷需求。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逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。
表
3.1S9-50/10变压器参数表
电压组合
型号
S9-50/10高压
10±5%空连接载组标高压分损低压
号
接围
耗
10;6.3;60.4Y,yn00.17负载损耗
0.87空载阻抗电电压
流
2.843.2所用电接线方式确定
所用电的接线方式，在主接线设计中，选用为单母分段接线选两台所用变压器互为备用，每台变压器容量及型号相同，并且分别接在不同的母线上。
3.3备用电源自动投入装置
3.3.1备用电源自动投入装置作用
备用电源自动投入装置目标：为消除或减少损失，保证用户不间断供电。
BZT定义：当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动的将备用电源投入或将用电设备自动切换到备用电源上去，使用户不至于停电的一种自动装置简称备自投或BZT装置。
3.3.2适用情况以及优点
1）发电厂的厂用电和变电所的所用电。
2）有双电源供电的变电所和配电所，其中一个电源经常断开作为备用。
3）降压变电所装有备用变压器和互为备用的母线段。
4）生产过程中某些重要的备用机组
采用BZT的优点：
提高供电的可靠性节省建设投资，简化继电保护装置，限制短路电流，提高母线残压。
3.3.3BZT的工作过程及要求[2]BZT装置应满足的基本要求：
1）工作母线突然失压，BZT装置应能动作。
2）工作电源先切，备用电源后投。
3）判断工作电源断路器切实断开，工作母线无电压才允许备用电源合闸。
4）BZT装置只动作一次，动作是应发出信号。
5）BZT装置动作过程应使负荷中断供电的时间尽可能短。
6）备用电源无压时BZT装置不应动作。
7）正常停电时备用装置不启动。
8）备用电源或备用设备投入故障时应使其保护加速动作。
BZT装置应由低电压启动部分和自动重合闸部分组成，低电压启动部分是监视工作母线失压和备用电源是否正常；自动重合闸部分在工作电源的断路器断开后，经过一定延时间将备用电源的断路器自动投入。
变电所BZT装置工作过程：
1）110KV侧BZT：当某一条110KV母线故障导致母线失压，故障侧断路器切断工作电源，非故障侧母线与桥型母线上BZT动作，将故障侧设备自动切换到非故障侧。
2）35KV侧BZT:当某一条35KV母线故障导致母线失压，故障侧断路器切断工作电源，BZT动作，将故障侧设备自动切换到非故障侧。
3）10KV侧、所用电BZT：当某一条10KV母线或所用电母线故障导致母线失压，故障侧断路器断开，BZT动作，母联断路器合闸，将故障侧负荷切换到非故障侧。
第4章
短路电流计算
在电力系统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，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。
4.1短路计算的目的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）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。
4.2短路计算过程
4.2.1110KV短路电流计算
1）根据资料,110KV火电厂的阻抗可归算为以下
图4.1110KV火电厂接线图
图4.2110KV火电厂阻抗图
在短路计算的基本假设前提下，选取SB=100MVA，UB=UAV
"X1=X2=X3=Xd*?100SB=0.135?=0.43225SN0.8各绕组等值电抗
US(1-2)%取17％，US(2-3)%取6％，US(3-1)%取10.5％
1US1%=（US(1-2)%+US(3-1)%?US(2-3)%）21=（17?10.5?6)?10.7521US2%=（US(1-2)%+US(2-3)%?US(3-1)%）21=（17?6?10.5)?6.2521US3%=（US(2-3)%+US(3-1)%?US(1-2)%）21=(6?10.5?17)??0.252X4?X5?X6?X7?10.75100Us1%SB?===0.17?10060100SNUS1%SB?0.2510?=???0.004100SN1006图4.3110KV火电阻抗最简图
X8=X1//X2//X3=0.144X9=(X4+X6)//(X5+X7)=0.0875X10=X9+X8=0.232即火电厂的阻抗为0.232。
2)又根据资料所得,可将变电所视为无限大电源所以取
”E"?1S变110?I*?SB
”I*?S变110650??6.5SB100E"1?”??0.154I*6.5X变110同理:因35KU变电所的短路容量为250MVAS变35250??2.5KA
所以I?SB100”*
X变35E"1?”??0.4I*2.5火电厂到待设计的变电所距离12KM，阻抗为每千米0.4欧
X=Xl?SB100?12?0.4??0.03222U115110KV变电所到到待设计的变电所距离9KM，阻抗为每千米0.4欧
X=Xl?SBSB100=X??9?0.4??0.02l222UU11535KV变电所到到待设计的变电所距离7.5KM，阻抗为每千米0.4欧
X=Xl?SB100?7.5?0.4??0.2122U37待设计变电所中各绕组等值电抗
1US1%=（US(1-2)%+US(3-1)%?US(2-3)%）21=（6.5?17?10.5)?6.521US2%=（US(1-2)%+US(2-3)%?US(3-1)%）21=（6.5?10.5?17)?021US3%=（US(2-3)%+US(3-1)%?US(1-2)%）21=(10.5?17?6.5)?10.52XT1?Us1%SB10.5100=??0.525?10020100SNXT2?XT3?Us2%SB010?=??100SN10020Us3%SB6.510?=??0.325100SN1002该变电所的两台型号规格一样所以另一个变压器的阻抗和XT1，XT2，XT3相同。
根据主接线图可简化为以下图型
图4.4主接线阻抗简化图
当K1点发生短路时将图四可转化为以下图行
图4.5K1点短路阻抗图
X13?X1?X3?0.232+0.032=0.264X14?X2?X4?0.154+0.027=0.181X15?X5//X6?0.263X16?X7//X8?0.163X17?X9//X10?X18?X11?X12?=0.219+0.4=0.61又因为E1是有限大电源(将0.263改为0.264)250.8?0.24所以Xjs?0.264?1003?查短路电流周期分量运算曲线取T=0S,可得I1*"E21I???5.525X140.181"2*"E31I???1.134X15?X17?X180.263?0?0.619"3*"?4.324""I"f?(I1"*?I2*?I3*)?IB=(4.324+5.525+1.134)×10=5.514KA3?115冲击系数取1.8Iim?2?I"f?kim?2×5.514×1.8=14.034KA""S?(I1"*?I2*?I3*)?SB=(4.324+5.525+1.134)×100=1098.3MV.A4.2.235KV侧短路计算
根据图四进行Y??变换
图4.6星三角形转化图
图4.7K2点短路阻抗图
X19?=X13?X15?X13?X14?X14?X15X140.264?0.263?0.264?0.181?0.181?0.263=0.9100.181X20??X13?X15?X13?X14?X14?X15X130.264?0.263?0.264?0.181?0.181?0.263=0.6250.264X21??X13?X15?X13?X14?X14?X15X150.264?0.263?0.264?0.181?0.181?0.263=0.6270.263250.8?0.910×0.9375=0.853Xjs?0.910?1003?查计算曲线取T为0S,可得I1*"E21I???1.6X200.625"2*"E31I???1.616X180.619"3*"?1.225""I"f?(I1"*?I2*?I3*)?IB
=(1.225+1.6+1.616)?10=6.930KA3?115Iim?2?I"f?kim?2×6.93×1.8=17.638KA""S?(I1"*?I2*?I3*)?SB=(1.225+1.6+1.616)×100=444.1MV.A
第5章
继电保护配置
继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。
5.1变电所母线保护配置
1、110KV、35KV线路保护部分：
1)距离保护
2)零序过电流保护
3)自动重合闸
4)过电压保护
2、10KV线路保护：
1)10kV线路保护：采用微机保护装置，实现电流速断及过流保护、实现三相一次重合闸。
2)10kV电容器保护：采用微机保护装置，实现电流过流保护、过压、低压保护。
3)10kV母线装设小电流接地选线装置
5.2变电所主变保护的配置
电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，而本次所设计的变电所是110kv降压变电所，如果不保证变压器的正常运行，将会导致全所停电，影响变电所供电可靠性。
5.2.1主变压器的主保护
1、瓦斯保护
对变压器油箱的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。
2、差动保护
对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。
5.2.2主变压器的后备保护
1、过流保护
为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变
压器部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。
2、过负荷保护
变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。
3、变压器的零序过流保护
对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。
第6章
防雷接地
变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复会严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。
变电所的雷害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电所侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护围之，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。
对侵入波防护的主要措施是变电所装设阀型避雷器，以限制侵入变电所的雷电波的幅值，防止设备上的过电压不超过其中击耐压值，同时在距变电所适当距离装设可靠的进线保护。
避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。
避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。
6.1避雷器的选择
6.1.1避雷器的配置原则
1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器。
2）旁路母线上是否应装设避雷器，应在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。
3）220KV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。
4）220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。
5）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。
6.1.2避雷器选择技术条件
1、型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按下表选择如表8.1:表
6.1避雷器型号选择表
型号
FSFZFCZ型式
应用围
配电用普通阀型
10KV以下配电系统、电缆终端盒
电站用普通阀型
3-220KV发电厂、变电所配电装置
电站用磁吹阀型
1、330KV及需要限制操作的220KV以及以下配电
2、某些变压器中性点
用于旋转电机、屋
旋转电机用磁吹阀型
FCD型号含义：
F——阀型避雷器；
S——配电所用；Z——发电厂、变电所用；
C——磁吹；D——旋转电机用；J——中性点直接接地
2、额定电压UN：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。
6.2变电所的进线段保护[8]为使避雷器可靠的保护变压器，还必须设法限制侵入波陡度和流过避雷器的冲击电流幅值。因为避雷器的残压与雷电流的大小有关，过大的雷电流致使UR过高，而且阀片通流能力有限，雷电流若超过阀片的通断能力，避雷器就会坏。因此，还必须增加辅助保护措施配合避雷器共同保护变压器，这一辅助措施就是进线段。
如果线路没有进线段保护，雷直击变电所附近导线时，流过避雷器的雷电流幅值和陡度是有可能超过容许值的。因此，为了限制侵入波的陡度和幅值，使避雷器可靠动作，变电所必须有一段进线段保护。本设计中采用的是在进线进线1～2km围装设避雷器。
6.3接地装置的设计
接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与相连，使该物体或节点与保持等电位，埋入地中的金属接地体称为接地装置。
6.3.1设计原则
1、由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中R≤2000/I是非常困难的。现
行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到0.5Ω，而是允许放宽到5Ω，但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用5Ω，接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施;考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3-10kV避雷器不应动作或动作后不应损坏;应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求,施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。2、在接地故障电流较大的情况下，为了满足以上几点要求，还是得把接地电阻值尽量减小。接地电阻的合格值既不是0.5Ω，也不是5Ω，而应根据工程的具体条件，在满足附加条件要求的情况下，不超过5Ω都是合格的。
6.3.2接地网型式选择及优劣分析
220kv及以下变电站地网网格布置采用长孔网或方孔网，接地带布置按经验设计，水平接地带间距通常为5m-8m。除了在避雷针（线）和避雷器需加强分流处装设垂直接地极外，在地网周边和水平接地带交叉点设置2.5m-3m的垂直接地极，进所大门口设帽檐式均压带，接地网结构是水平地网与垂直接地极相结合的复合式地网。
长孔与方孔地网网格布置尺寸按经验确定，没有辅助的计算程序和对计算结果进行分析，设计简单而粗略。因为接地网边缘部分的导体散流大约是中心部分的3-4倍，因此，地网边缘部分的电场强度比中心部分高，电位梯度较大，整个地网的电位分布不均匀。接地钢材用量多，经济性差。在220kV及以下的变电工程中采用长孔网或方孔网，因为入地故障电流相对较小，地网面积不大，缺点不太突出。而在500kV变电站采用，上述缺点的表现会十分明显，建议500kV变电站不采用长孔或方孔地网。
6.3.3降低接地网电阻的措施
1、利用地质钻孔埋设长接地极
根据接地理论分析，接地网边缘设置长接地极能加强边缘接地体的散流效果，可以起到降低接地电阻和稳定地网电位的作用。如果用打深井来装设长接地极，则施工费很高，如利用地质勘察钻孔埋设长接地极，施工费将大大节省。但需注意：利用地网边缘的地质钻孔，间距不小于接地极长的两倍；钻孔要伸入地下含水层方可利用，工程中我们曾经进行过实测，未插入到含水层的长接地极降阻效果差。
2、使用降阻剂在高土壤电阻率区的接地网施工中使用降阻剂，无论是变电
还是发电工程例子都很多。20世纪的70年代到80年代，使用较多的是膨润土降阻剂和碳基类降阻剂。据了解，多个使用降阻剂的工程，接地完工后测量接地电阻情况都不错，但由于缺乏长期的跟踪监测，对降阻剂性能的长效性和对接地极材料的腐蚀性的信息返回少。确实也有质量差的降阻剂，降阻效果不能持久，对接地网造成腐蚀，引起各地对降阻剂使用意见分岐。
3、利用地下水的降阻作用,深井接地,引外接地。
当变电站附近有低土壤电阻率区（水塘、水田、水洼地……），可以敷设辅助接地网与所主接地网连接，这种方式叫引外接地。这也是降低接地电阻的有效措施。
4.扩大接地网面积我们知道，在均匀分布的土壤电阻率条件下，接地电阻与接地网面积的平方成反比，接地网面积增大，则接地电阻减小，因此，利用扩大接地网面积来降低接地电阻是可能预见的有效降阻措施。
6.3.4接地刀闸的选择
1、110KV侧接地刀闸的选择：
根据系统电压可以选择JW2-110型接地刀闸。
表6.2JW2-110型接地刀闸参数表
型号
额定电压最高工作长期通流全波（8/20?s）全波冲击对地耐压（KV）
30.5动稳定电
流峰值
(kA)10040热稳定
电流
2S(kA)Ue(kV)电压
能力
(A)JW2-10110KV126600根据系统电压可以选择JW-35型接地刀闸。
表6.3JW2-35型接地刀闸参数表
型号
额定电压Ue(kV)最高
长期
工作电压
通流
能力
(A)全波（8/20?s）全波冲击对地
动稳定电
流峰值(kA)
热稳定电流2S(kA)耐压（KV）
JW-35并联。
35KV37．5——
——
520结论
变电所设计是一个思维创造和运用的过程，在这个过程中，我做到了学以致用，使设计思维在设计中得到锻炼和发展。在相关资料的帮助下能结合自己的思路去设计，有许多地方是不懂的，但在师傅的指导和帮助下得以解决。
在设计期间，自己动手查阅了大量的资料，一方面充分的检阅了自己的设计能力，丰富了自己在电气设计特别是变电所设计方面的知识，为自己从事该专业工作打下了坚实的基础；另一方面，最大的收获是学到了变电所的设计步骤，还学会了如何使用资料。
“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，设计虽然完成了，但我只是掌握了变电所设计中很少的一部分知识，还有很多深奥的专业知识等着我们去挖掘、去探索、去学习，我也将在今后的工作学习中不断充实自己，不断完善自己的专业知识，为自己的发展奠定基础。
致
为期三年的化工职业学院的学习即将结束，三年来在老师的精心辅导下，我的理论知识有了很大的提高。为检验三年来的学习成果，此次设计为110kV降压变电站电气一次系统设计。在设计过程中，我根据所学知识实际进行设计,没想到看起来简单的设计，实际干起来却有太多疑问。有时为了弄懂一个数据，除了要一遍遍的查找资料，还要向老师同学屡屡请教,有时还要抱着原来所学过的课程再进行学习。经过两个月的努力，终于有了以下这份毕业设计。虽然设计的容中还存在许多的缺陷，但确是几个月来辛勤劳动的结果。在毕业设计过程中，导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，在此万分感激。
参考文献
[1]电力工业部西北电力.电气工程设计手册电气一次部分[M].中国电力,1998.[2]弋.电气设计手册电气一次部分[M].中国电力
2002[3]学庸编.电力工程电气设备手册（电气二次部分）[M].：中国电力，1996.[4]绳敏编.电力系统课程设计及毕业设计参考资料[M].：中国电力，1995.5.[5]文远芳编.高电压技术[M].：华中科技大学，2001.1.[6]孟祥萍.电力系统分析[M].高等教育,2004.[7]吉来、黄瑞梅.高电压技术[M].
中国水利水电
,2004化工职业学院机电工程系2009级毕业设计（论文）书面答辩用表
机电一体化技术专业学生
马晓炜学生学号8笔答分数
答辩题：
答辩容：
化工职业学院机电工程系2009级毕业设计（论文）书面答辩用表
机电一体化技术专业
学生
马晓炜
学生学号
笔答分数
答辩题：
答辩容：
化工职业学院毕业论文评定及评语
指导教师：窦承继职称：讲师工作单位：化工职业学院机电系对
0级机电一体化技术专业学生马晓炜所完成毕业设计（论文）的评语
指导教师签名：
年月日
化工职业学院
化工学院机电工程系机电一体化技术专业毕业设计答辩小组对
0级机电一体化技术专业学生马晓炜所完成毕业设计（论文）的结论
评审（答辩）组成员：职称
职称
职称
职称
职称
年月日
评审（答辩）组长签名：
毕业设计（论文）
题目名称:110KV变电站设计
院系名称：
班
级：
学
号:学生姓名：
指导教师:
2012年
5月
论文编号：
110KV变电站设计
110KVSubstationDesign
院系名称：电子信息学院
班
级：
学
号：
学生姓名：
指导教师：
2012年
5月
摘要
本文主要进行110KV变电站设计.首先根据任务书上所给系统及线路和所有负荷的参数,通过对所建变电站及出线的考虑和对负荷资料分析，满足安全性、经济性及可靠性的要求确定了110KV、35KV、10KV侧主接线的形式，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，从而得出各元件的参数，进行等值网络化简，然后选择短路点进行短路计算,根据短路电流计算结果及最大持续工作电流，选择并校验电气设备，包括母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等，并确定配电装置.根据负荷及短路计算为线路、变压器、母线配置继电保护并进行整定计算.本文同时对防雷接地及补偿装置进行了简单的分析，最后进行了电气主接线图及110KV配电装置间隔断面图的绘制。
关键词:变电站设计，变压器，电气主接线，设备选择
AbstractThispaperdesigna110KVsubstation.Firstly，accordingtothegavedsystem,electricitylineandtheparametersofload，whichprovidedbytheassignmentbook，throughconsideringthesubstationwhichwillbebuiltandfeeders，analysisingloadmaterials，confirmingtheMainelectricalwiringformof110KV、35KV、10KVsidebasedonsecurity,economyandreliability，thenconformthenumbers，volumeandtypeofthemaintransformerthroughloadcalulationandsupplydistrict,thusgettingtheparametersofallthecomponent，simplifyelectriccircuit，selectshortpointcarryonshortcircuitcalculationsoperationcircuit，selectandcheckoutelectricalequipment,includingbus,breaker，disconnectswitch，voltagetransformer，currenttransformerandsoon,sothatconformthedistributionapparatus。Configuratingrelayprotectionandsetting-calculationfortheelectricityline，transformerandbusaccordingtotheloadandshortcalculations。Atthesametime,thispaperanalysesimplylightningprotectionandgroundingsystem。Finally,twopicturesbedrawedwhichincludeMainelectricalwiringdiagramand110KVPowerdistributionequipment
sectional
drawing
interval.KeyWords：
Substationdesign，Transformer,Mainelectricalwiring,Equipmentelection
目录
1引言.............................................................11。1变电站的作用
...............................................11.2我国变电站及其设计的发展趋势
................................21.3变电站设计的主要原则和分类
..................................51.4选题目的及意义
..............................................51。5设计思路及工作方法
.........................................61。6设计任务完成的阶段内容及时间安排
...........................62任务书...........................................................2.1原始资料
....................................................2。2设计内容及要求
.............................................3电气主接线设计..................................................113.1电气主接线设计概述
.........................................113。2电气主接线的基本形式
......................................143.3电气主接线选择
.............................................144变电站主变压器选择..............................................184.1主变压器的选择
.............................................184.2主变压器选择结果
...........................................205短路电流计算....................................................215。1短路的危害
................................................215.2短路电流计算的目的.........................................215.3短路电流计算方法
...........................................215。4短路电流计算
..............................................225。4.1110kv侧母线短路计算
................................245。4。235kv侧母线短路计算
................................265.4.310kv侧母线短路计算
..................................276电气设备的选择..................................................306。1导体的选择和校验
..........................................306。1。1110kv母线选择及校验
...............................316。1。235kv母线选择及校验
................................326.1.310kv母线选择及校验
..................................336.2断路器和隔离开关的选择及校验
...............................346。2。1110kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
...............356。2。235kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
................376。2。310kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
................396.3电压互感器和电流互感器的选择
...............................416.3.1电流互感器的选择......................................416.3。2电压互感器的选择.....................................437继电保护的配置..................................................457。1继电保护的基本知识
........................................457。2110kv线路的继电保护配置及整定计算........................457。2。1110kV线路继电保护配置
.............................457。2.2110kV线路继电保护整定计算
..........................457.3变压器的继电保护及整定计算
.................................507。3。1变压器的继电保护....................................507.3。2变压器的继电保护整定计算.............................517.4母线保护
...................................................537。5备自投和自动重合闸的设置
..................................557.5.1备用电源自动投入装置的含义和作用......................557.5.2自动重合闸装置........................................558防雷与接地方案的设计............................................568.1防雷保护
...................................................568。2接地装置的设计
............................................569配电装置........................................................589。1配电装置概述
..............................................589.2配电装置类型
...............................................589.3对配电装置的基本要求和设计步骤
.............................589。4屋内配电装置
..............................................599。5屋外配电装置
..............................................5910结束语.........................................................61参考文献...........................................................62致谢...............................................................63附录...............................................................64附录一
电气主接线图
...........................................64附录二110KV屋外普通中型单母线分段接线的进出线间隔断面图......65引言
1.1变电站的作用
一、变电站在电力系统中的地位
电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络,它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的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）、输送和分配（电力传输线、配电网）,消费（负荷）;另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态,如同步发电机的励磁调节器,调速器以及继电器等。
变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：
（1）枢纽变电站;位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源,电压为330—500kv的变电站，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：高压侧以交换潮流为主,其系统变换功的作用.或使长距离输电线路分段，一般汇聚2-3个电源，电压为220—330kv，同时又降压供当地供电，这样的变电站起中间环节的作用，所以叫中间变电站。全所停电后,将引起区域电网解列。
（3）地区变电站：高压侧一般为110—220kv，向地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。全所停电后，仅使该地区中断供电。
（4）终端变电站：在输电线路的终端，接近负荷点,高压侧的电压为110kv，经降压后直接向用户供电的变电站，即为终端变电站。全所停电后，只是用户受到损失。
二、电力系统供电要求
（1）保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备的安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失.因此，电力系统运行首先足可靠、持续供电的要求。
（2）保证良好的电能质量:电能质量包括电压质量，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是否超过给定的数来衡量,例如给定的允许电压偏移为额定电压的正负5％，给定的允许频率偏移为正负0.2—0。5％HZ等，波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些质量指标,都必须采取一切手段来予以保证。
（3）保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3，而且在电能变换，输送，分配时的损耗绝对值也相当可观。因此,降低每生产一度电能损耗的能源和降低变换，输送,分配时的损耗，又极其重要的意义.三、电力系统的额定电压
（1）额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中，各部分电压等级是不同的。三相交流系统中，三相视在功率S=3UI。当输出功率一定时，电压越高,电流越小，线路、电气的载流部分所需的截面积就越小，有色金属的投资也越小,同时由于电流小，传输线路上的功率损耗和电压损耗也较小.另一方面，电压越高,对绝缘水平的要求就越高，变压器、开关等设备的投资也越大。综合考虑这些因素，对应一定的输送功率和输送距离都有一个最为经济合理的输电电压，当从设备制造角度考虑,为保证产品的标准化和系列化，又不应随意确定输电电压.（2）用电设备的额定电压：经线路向用电设备输送电能时,由于用电设备大都是感性负荷，沿线路的电压分布往往是首段高于末端,系统标称电压与用电设备的额定电压取值一致，使线路的实际电压与用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大.（3）变压器额定电压：变压器一次侧接电源,相当于用电设备，二次侧向负荷供电,有相当于电源，因此变压器一次侧额定电压等于用电设备的额定电压，由于变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，额定负载下变压器内部的电压降落约为5％，当供电线路较长时，为使正常运行时变压器二次侧电压较系统标称电压高5％，以便补偿线路电压损失。变压器二次侧额定电压较用电设备额定电压高10％，只有当变压器二次侧与用电设备间电气距离很近时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的1。05倍.
1。2我国变电站及其设计的发展趋势
一、我国变电站的发展趋势
近年来，在我国在经济技术领域中取得了快速发展，特别是计算机网络技术和通信技术的发展，为我国变电站的发展起到了强有力的推动作用，越来越多的新技术新产品应用到变电站方面，具体来说，使我国变电站设计呈现以下发展趋势:1.智能化
智能化变电站的发展是随着高压高精度的智能仪器的出现而逐渐发展的，特别是计算机高速通信网络在实时系统中的开发和应用，使变电站的所有信息采集、传输实现的智能化处理提供的强大的物质和理论基础。智能化主要体现在以下几个方
面：
紧密联结全网。
支撑智能电网。
高电压等级的智能化变电站满足特高压输电网架的要求。
中低压智能化变电站允许分布式电源的接入。
远程可视化.
装备与设施标准化设计，模块化安装。
另外，为了加强对变电站及无人值守变电站在安全生产、防盗保安、火警监控等方面的综合管理水平，越来越多的电力企业正在考虑建设集中式远程图像监控系统,这促使了电力综合监控的网络化发展.以IP数字视频方式，能够对各变电站/所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视，实时、直接地了解和掌握各个变电站/所的情况，并及时对发生的情况做出反应,适应许多地区变电站的需要。
不过我国目前还没用完全实现真正意义山的智能化一次设备，一次设备的智能化仍然需要通过一定的二次设备俩转化实现，一般采用智能终端的模式.目前在国内进行的数字化变电站项目,虽然大多数采用此种方式,但是普遍没有对开关内部的二次回路进行集成化改造，智能终端与开关整合度较低，还有很大的发展空间.2。
数字化
通过采用现代化的精密仪器仪表，以及实时性较高的通信网络,因此在此基础上出现了数字化变电站，数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。
3。
装配化
装配式变电站采用全预制装配结构的建筑形式，大幅缩短了设计及建设周期，减少了变电站占地面积，节约了土地资源。随着国网公司“两型一化"的推广,装配式变电站在全国各地均成功试点，成为今后变电站建设的一种新型模式。
二、我国变电站设计的发展趋势
依据我国的国情，以及我国多年来积累的关于变电站设计的实践和经验,可以看出我国变电站设计的发展趋势有以下几个方面。我国电力建设经过多年的发展,系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高;而随着科学技术的高速发展,制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。
1、变电站接线方案趋于简单化
随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加,变电站接线简化趋于可能。例如,断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少.特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短.为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。
2、大量采用新的电气一次设备
近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降,伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展,性能不断完善,应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高,配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。
这些户外高压和超高压组合电器共同特点是以SF6断路器为核心，与其它高压电气设备进行组合，形式繁多。这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便,价格介于常规电气设备与GIS之间，是电气设备今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。
3、变电站占地及建筑面积减少
随着经济和城市建设的发展，市区的用电负荷增长迅速，而城市土地十分宝贵，地价越来越昂贵。新建的城市变电站必须符合城市的形象及环保等要求，追求综合经济、社会效益，所以建设形式多采用地面全户内型或地下等布置形式，占地面积有效减少。另外，针对一些110kV及以下变电站实现无人值班，设计中取消了与运行人员有关的建筑和设施，建筑面积更是大为减少。
4、变电站综合自动化技术
变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平,降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面,保护本身也需要自检查、故障滤波、事件记录、运行监视和控制管理等功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。
变电站综合自动化技术将会引起电力行业的重视，成为变电站设计核心技术之一。
变电站综合自动化发展趋势主要表现在一下几个方面:⑴全分散式变电站自动化系统。⑵引入先进的网络技术。
总之,变电站综合自动化向着使电力系统的运行和控制更方便、快捷、安全、灵活的方向发展。
1.3变电站设计的主要原则和分类
变电站设计的原则是：安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高效、，努力做到统一性与可靠性、先进性、经济性、适应性、灵活性、时效性和和谐性的协调统一。1。
统一性：建设标准统一,基建和生产标准统一，外部形象提醒公司企业的文化特征。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行费用,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：综合考虑不同地区的实际情况，要在系统中具有广泛的适应性，并能在一定时间内对不同规模，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，规模增减方便，能够运行于不同的情况环境下。7。
时效性：建立滚动修改机制，随着电网的发展和技术的进步，不断更新、补充和完善设计。8.和谐性：变电站的整体状况与变电站周边人文地理环境相协调
变电站设计的分类按照变电站标准方式、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等级的配电装置、主变布置在户外的变电站;户内变电站是指配电装置布置在户内，主变布置在户内、户外或者户内的变电站。半地下变电站是指主变布置在地上,其它主要电气设备布置在地下建筑内的变电站；地下变电站是指主变及其他主要电气设备布置在地下建筑内的变电站。
（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，可按最高电压等级的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。
1.4选题目的及意义
本次设计旨在掌握变电站设计的基本流程。这既是对平时理论知识的考察，更是对所学专业知识的一次实践。通过本次设计，巩固和加深专业课知识,掌握发电厂部分初步设计的过程，而且也可以拓宽知识面，增强工程观念，培养变电站设计的能力，逐步提高解决问题的能力。同时对能源、发电、变电、和输电的电气部分有了详细的概念，能熟练地运用所学专业知识，如短路计算的基本理论和方法，继电保护整定的基本理论和方法,主接线的设计，导体和电气设备的选择以及变压器的选择，防雷接地保护等.1.5设计思路及工作方法
分四步完成：
1.
变电站电气主接线的设计(完成主接线，主变及站变的选择:包括容量计算、台数和型号的选择，绘出主接线）；
2.
短路电流计算及继电保护整定计算；
3.
主要电气设备选择；
4.
配电装置设计。
1。6设计任务完成的阶段内容及时间安排
1234设计（论文)各阶段名称
查阅资料,翻译文献
设计相关的资料并阅读，完成开题报告
实习,并进行开题答辩
及站变的选择（容量计算、台数和型号的选择)56789完成短路计算和继电保护整定计算
完成导体和电气设备的选择
完成防雷接地设计
配电装置设计
第5、6、7、8周
第9、10周
第11周
第12周
起止日期
大四上学期第14、15周
周
大四下学期第1、2周
了解设计内容及要求,熟悉设计题目，收集与大四上学期第16、17、18初步完成电气主接线设计,完成主接线、主变第3、4周
完成毕业设计论文及图纸的绘制，准备答辩
第13、14、15周
任务书
2。1原始资料
一、题目：110KV变电站设计
二、原始资料
(一)建设性质及规模
本所为于某市边缘。除以10KV电压供给市区工业与生活用电外，并以35KV电压向郊区工矿企业及农业供电.其性质为区域变电站。
电压等级：110/35/10KV线路回数：
110KV近期2回，远景发展2回；
35KV近期4回，远景发展2回；
10KV近期9回，远景发展2回；
（二）电力系统接线简图
S1=200MVSx1=0。6~110KV甲交
24301200MVASx2=0.6~
2401852（）
80251512110KVFS市变
图2-1电力系统接线图
附注:1、图中，系统容量、系统阻抗均相当于最大运行方式：
2、最小运行方式下:S1=170MVA，XS1=0。85S2=1050MVA，XS2=0.653、系统可保证本所110KV母线电压波动在±5%以内。
（三）负荷资料
电压
最大负荷
MW近期
远
景
穿越功率
MW近
期
远
景
负荷组成
（％）
一级
二级
三级
自然
线长
（km）
110KV市系一线
市甲线
备用一
备用二
35KV煤矿1煤矿2甲乡镇
乙乡镇
备用1备用21011515202404020230303031225202010201512备注
等级
负荷
名称
力率
Tmax（h)1。521。522230。0.90.2。51.520。0.90.0。均为补偿后值
10KV化肥厂1化肥厂2开关厂
电线电缆厂1电线电缆厂2玻璃厂
机械厂
2.52.54040202020203030.7855000.7855000.7540000。73450022322.52。5112。51。511。53030.734500211130303030.7550000。78400021。53。5食品厂
市区
备用一
备用二
11。52023040.80.8450030003。51.51.22110.70.7（四）地形、地质、水文、气象等条件
所址地区海拔185m，地势平坦，属轻微地震区。
年最高气温+40°C,年最低气温-10°C，年平均气温+12°C，最热月平均最高
温度+34°C。最大风速30m/s,复水厚度为10mm,属于我国第V标准气象区。
线路由系统变电所S1,南墙出发至RM变电所南墙上，全长共12KM，在线路3、7、9、11KM处共转角四次。其角度为28°、6°、90°、78°.全线地质为亚黏土地层，地耐力为2。5kg/cm2，天然容重2。7kg/cm3，土壤电阻率为100Ω.地下水位较低,水质良好，无腐蚀作用。土壤热阻率ρT=120°C/w，土温20°C。
三、设计任务
1、变电所总体分析；
2、负荷分析计算与主变压器选择;3、电气主接线设计；
4、短路电流计算及电气设备选择；
5、配电装置设计；
6、110KV线路保护整定计算；
7、变压器保护整定计算;8、110KV或35KV母线保护整定计算；
四、设计成品
（一）毕业设计说明书一册(包括：电气一次、二次部分）;（二）设计图纸
（1）电气主接线图(#2图）；
（2）110KV配电装置间隔断面图（＃2图)；
2.2设计内容及要求
1、主接线设计：分析原始资料，根据任务数的要求拟出各级电压母线接线方式，选择变压器型式及连接方式，通过技术经济比较选择主接线最优方案。
2、短路电流计算:根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表示出短路电流计算结果。
3、主要电气设备选择。
4、110kV高压配电装置设计。
5、进行继电保护的规划设计.（简略）
6、线保护和变压器主保护进行整定计算。
电气主接线设计
发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备,按一定顺序连接的,用以表示生产、汇集和分配电能的电路，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部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护装置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。
3.1电气主接线设计概述
一、对电气主接线的基本要求
现代电力系统是一个巨大的、严密的整体,各个发电厂、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一下基本要求.（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，能尽快的推出设备。切除故障停电时间短,影响范围就最小，并且再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,便于运行人员掌握。复杂的接线不但不便于操作，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者不必要的停电。
（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,使其尽可能的发挥经济效益。
（5）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，在选择主接线时还应考虑到具有扩建的可能性。
变电站电气主接线的选择,主要取决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。
二、变电站电气主接线的设计原则
电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行和维护的方便，尽可能地节省投资，就进取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。
电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。他与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况,全面分析有关影响因素,正确处理他们之间的关系,合理的选择主接线方案。
在工程设计中,经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的，设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。
(1)接线方式：对于变电站的电气接线,当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路-变压器组或桥型接线等.若能满足继电保护要求时，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，一般采用桥型接线，当出线不超过4回时，一般采用单母线接线，在枢纽变电站中,当110—220kv出线在4回及以上时，一般采用双母线接线。在大容量变电站中，为了限制6—10kv出线上的短路电流，一般可采用下列措施：1。
变压器分列运行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的变压器。4.出线上装设电抗器.(2)断路器的设置：根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。
(3)为正确选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够
的资料时，可采取下列数据：1.最小负荷为最大负荷的60—70％，如主要农业负荷时则取20—30％;2.负荷同时率取0.85—0.9，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取0.95—1；3。
功率因数
一般取0。8；４.线损平均取5％。
三、电气主接线设计步骤
(1）分析原始资料
1.本工程情况
包括变电站类型，设计规划容量（近期,远景）,主变台数及容量，最大负荷利
用小时数及可能的运行方式等。
2.
电力系统状况
包括电力系统近期及远景规划（5-10年），变电站在电力系统中的位置(地理位置和容量位置）和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等.主变压器中性点接地方式是一个综合问题，他与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关,直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器的运行安全以及对通信线路的干扰等。我国一般对35kv及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统，对110kv就以上高压系统,皆采用中性点直接接地系统，有称大电流接地系统.3.
负荷情况
包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷的原始资料是设计主接线的基础数据,电力负荷预测工作是电力规划工作的重要组成部分，也是电力规划的基础.对电力负荷的预测不仅应有短期负荷预测,还应有中长期负荷预测,对电力负荷预测的准确性，直接关系着发电厂和变电站电气主接线设计成果的质量,一个优良的设计，应能经受当前及较长远时间（5—10年）的检验。
4.
环境条件
包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响，特别是我国土地辽阔，各地气象、地理条件相差较大，应予以重视。
5。
设备制造情况
这往往是设计能否成立的重要前提，为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、价格等质量汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可靠性.（2）主接线方案的拟定与选择
根据设计任务书的要求,在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑,可拟定出若干个主接线方案(近期和远景）.依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2—3个技术上相当,有能满足任务书要求的方案，再进行经济比较，结合最新技术，最终确定出在技术上合理、经济山可行的最终方案。
（3）短路电流计算和主要电气设备选择
对选定的电气主接线进行短路电流计算,并选择合理的电气设备。
（4）绘制电气主接线
对最终确定的电气主接线，按照要求,绘图。
3。2电气主接线的基本形式
主接线的基本形式,就是主要电气设备常用的几种接线方式，它以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源回路数不同。且各回馈线中所传输的容量也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，再进出线较多（一般超过4回),采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便,有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置占地面积较小,通常用于进出线回路少,不再扩建和发展的发电厂和变电站.有汇流母线的接线方式可概括为单母线接线和双母线接线两大类，无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。
3.3电气主接线选择
依据原始资料,经过分析，根据可靠性和灵活性经济性的要求，高压侧有4回出线,其中两回备用，宜采用双母线接线或单母线分段接线，中压侧有6回出线,其中两回备用，可以采用双母线接线、单母线分段接线方式,低压侧有11回出线，其中两回备用，可以采用单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线方式，经过分析、综合、组合和比较，提出三种方案：
方案一:110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用双母线接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式。
110kv侧采用双母线接线方式，优点是运行方式灵活，检修母线时不中断供电，任一组母线故障时仅短时停电，可靠性高。缺点是,操作复杂，容易出现误操作，检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电，任一母线故障仍会短时停电，结构复杂，占地面积大，投资大。10kv侧采用单母线分段接线方式，供给市区工业与生活用电，由于一级负荷占25％左右，二级负荷占30％左右，一级和二级负荷占55%左右，采用单母线分段接线方式,优点是接线简单清晰，操作方便，造价低，扩展性好，缺点是可靠性灵活性差。方案一主接线图如下：
图3—1方案一主接线图
方案二:110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式
35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式,优点是，检修任一进出线断路器时，不中断对该回路的供电，和单母线分段接线方式相比，可靠性提高，灵活性增加，缺点是，增设旁路母线后,配电装置占地面积增大，增加了断路器和隔离开关的数目,接线复杂,投资增大。
方案二的主接线图如下：
图3—2方案二主接线图
方案三:110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，10kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式
方案三的主接线图如下：
图3—3方案三主接线图
对于上述三种方案综合考虑：
该地区海拔185m，海拔并不高，对变电站设计没有特殊要求,地势平坦，属平原地带,为轻微地震区，年最高气温+40°C,年最低气温—10°C，年平均气温+12°C，最热月平均最高温度+34°C。最大风速30m/s,复水厚度为10mm，属于我国第V标准气象区。
因此110kv侧采用单母线分段接线方式就能满足可靠性和灵活性及经济性要求,对于35kv及10kv侧,采用单母线分段接线方式.综合各种因素,宜采用第三种方案。
变电站主变压器选择
主变压器的选择：再各级电压等级的变电站中，变压器是主要的电气设备之一。其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器台数、容量和型号是变电站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、利用、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，确定变压器的台数、容量和型号，提高网络的经济运行将具有明显的经济效益。
4.1主变压器的选择
一、主变压器台数的选择
在变电站设计过程中，一般需要装设两台主变压器，防止其中一台出现故障或检修时中断对用户的供电。对110kv及以下的终端或分支变电站,如果只有一个电源,或变电所的重要负荷有中、低压侧电网取得备用电源时,可只装设一台主变压器，对大型超高压枢纽变电站，可根据具体情况装设2-4台主变压器，以便减小单台容量.因此，在本次设计中装设两台主变压器。
二、主变压器容量的选择
1、主变容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10~20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。
2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60％（220kV及以上电压等级的变电所应满足70%)的全部最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷S?和大部分II类负荷S?(220kV及以上电压等级的变电所,在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部I类负荷S?和II类负荷S?)，即
（n?1）SN?(0.6?0.7)Smax和（n?1）SN?S??S?
（4—1）
最大综合计算负荷的计算:
Smax?mPimax??Kt???cos???(1??%)
（4—2）
i??i?1式中，Pimax—各出线的远景最大负荷；
m-出线回路数；
cos?i—各出线的自然功率因数；
Kt—同时系数，其大小由出线回路数决定,出线回路数越多其值越小，一
般在0.8～0。95之间；
?%—线损率,取5％。
因此，由原始材料可得：
35kv侧：
S1?(2?2?3?2.5?1.5?2)/0.9?14.44MVA
10kv侧：
S2?2.5/0.78?2.5/0.78?2.5/0.75?1.5/0.73?
1.5/0.73?1/0.75?1.5/0.78?1.5/0.8?2/0.8?1/0.78?1/0.78?24.053MVA
则总的负荷为：S总?S1?S2?38.493MVA
取Kt=0。85，则：
Smax?0.85?38.493?1.05?34.355MVA
则，SN?0.7Smax?0.7?34.355?24.0485MVA
因此主变容量为：SN?24.0485MVA
三、主变压器型号的选择
1.相数选择
变压器有单相变压器组和三相变压器组。在330kv及以下的发电厂和变电站中，一般选择三相变压器。单相变压器组由三个单相的变压器组成,造价高、占地多、运行费用高.只有受变压器的制造和运输条件的限制时，才考虑采用单相变压器组，因此在本次设计中采用三相变压器组。
2.绕组数选择:在具有三种电压等级的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该
变压器容量的15％以上,或在低压侧虽没有负荷,但是在变电所内需要装无功补偿设备时，主变压器宜选用三绕组变压器。
3.绕组连接方式的选择：变压器绕组的联结方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的联结方式有星形和三角形两种。高压绕组为星形联结时，用符号Y表示，如果将中性点引出则用ＹＮ表示，对于中＼低压绕组则用ｙ及ｙｎ表示；高压绕组为三角形联结时，用符号Ｄ表示，低压绕组用ｄ表示.三角形联结的绕组可以消除三次谐波的影响，而采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统时,三次谐波没有通路，将引起正弦波电压畸变，使电压的峰值增大,危害变压器的绝缘，还会对通信设备产生干扰，并对继电保护整定的准确性和灵敏度有影响.
4.2主变压器选择结果
根据以上计算和分析结果,查《发电厂电气主系统》可得，选择的主变压器型号为：SFSZ9—25000/110。
主要技术参数如下：
额定容量：25000kVA额定电压：高压-110±8×1.25％（kv）;中压—38。5±2×2.5％(kv）;低压—10。5（kv)连接组别：YN/yn0/d11空载损耗：21。8（kw)短路损耗：112。5kw空载电流：0。53%阻抗电压(％）:高中:US(1?2)%?10.5；中低US(2?3)%?6.5；高低US(3?1)%?17.5，因此选择SFSZ9-25000/110型变压器两台。
短路电流计算
5。1短路的危害
（1）通过故障点的短路电流和所燃起的电弧,使故障元件损坏。
（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用,引起他们的损坏或缩短他们的使用寿命。
（3）电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。
（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统瓦解.5。2短路电流计算的目的在变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要环节，其计算的目的主要有以下一个方面:（1）电气主接线的比较
（2）选择、检验导体和设备
（3）在设计屋外髙型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对的安全距离
（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。
5。3短路电流计算方法
在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路.电力系统中,发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠工作，因此作为选择检验电气设备的短路计算中,以三相短路计算为主。三相短路用文字符号k表示.在计算电路图上，将短路所考虑的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点,短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，由于将电力系统当做有限大容量电源，短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化
简，求出求等效总阻抗，在换算成计算电抗，根据计算曲线查出短路电流标幺值，在换算成有名值。
5。4短路电流计算
确定短路点：在本次设计过程中，为了方便选择电气设备及校验，选取的短路点为110kv,35kv及10kv母线。
电力系统接线图为：
S1=200MVSx1=0。6~
110KV
甲交
L2~
L12403L31501852401225L42（80）
FS市变
图5-1电力系统接线图
首先计算电路的参数:选取SB?100MVA，UB?UAV
等值电路如下:
1200MVASx2=0。6110KV
图5-2系统等值网络图
三相变压器：US11%?US21%?1?US(1?2)?US(3?1)?US(2?3)??1?10.5?17.5?6.5??10.75221?US(1?2)?US(2?3)?US(3?1)??1?10.5?6.5?17.5???0.25221?US(2?3)?US(3?1)?US(1?2)??1?17.5?6.5?10.5??6.7522US12%?US22%?
US13%?US23%?**则:XX11?XX21?US11?SB10.75?100??0.43100SN100?25**XX12?XX22?**XX?X13X23?US13?SB6.75?100??0.2100SN100?25*XL1?XL1SB100?4.8??0.036322UAv115SB100?12??0.09022UAv115*XL2?XL2*XL3?XL3SB100?0.5?32??0.12122UAv115SB100?10??0.07562UAv1152*XL4?XL4*XS1?XS1SB100?0.6??0.3UN1200SB100?0.6??0.05UN21200*XS2?XS2计算后等值电路如下
图5-3系统等值网络化简图
5.4。1110kv侧母线短路计算
网络为:
图5—4110kV侧短路的等值电路图
△/Y变换:
图5—5110kV侧短路的等值电路图
Y/△变换：
图5-6110kV侧短路的等值电路图
则有：
图5-7110kV侧短路的等值电路图
*XJS1?X1SN1200?0.384??0.76UB100SN21200?0.2679??1.534UB100*XJS2?X2***查计算曲线数字表可得：I1?0??1.360，I1?1??1.284，I1?2??1.464***I2?0??0.70，I2?1??0.671,I2?2??0.671换算成有名值为:I?0??I1*(0)?I?1??I1*(1)?SN13UAvSN13UAv*?I2(0)?SN23UAvSN23UAv?1.360?2003?115?0.7?12003?115?5.5827KA
*?I2(1)??1.284?2001200?0.671??5.3317KA
3?1153?115I?2??I1*(2)?SN13UAv*?I2(2)?SN23UAv?1.464?2003?115?0.671?12003?115?5.5124KA
Ich?2.55I(0)?2.55?5.5827?14.2359KA
5.4.235kv侧母线短路计算
图5—835kV侧短路的等值电路图
图5-935kV侧短路的等值电路图
Y/△变换:
图5-1035kV侧短路的等值电路图
图5—1135kV侧短路的等值电路图
*XJS1?X1SN1200?0.9074??1.814UB100SN21200?0.6329??7.5948〉3。45UB100*XJS2?X2***查计算曲线数字表可得：I1?0??0.5653，I1?0.5??0.5793,I1?1??0.5793换算成有名值为:I?0??I1*(0)?I?0.5??I1*(0.5)?SN13UAvSN1*?I2(0)?SN23UAvSN2?0.5653?2003?37?11200??4.2297KA7.59483?373UAv*?I2(0.5)?3UAv?0.5793?20011200???4.2734KA3?377.59483?37I?1??I1*(2)?SN13UAv*?I2(1)?SN23UAv?0.5793?20011200???4.2734KA7.59483?373?37Ich?2.55I(0)?2.55?4.2297?10.7857KA
5。4。310kv侧母线短路计算
图5—1210kV侧短路的等值电路图
图5-1310kV侧短路的等值电路图
Y/△变换：
图5—1410kV侧短路的等值电路图
图5-1510kV侧短路的等值电路图
*XJS1?X1SN1200?1.2359??2.471UB100SN21200?0.8620??10.344〉3。45UB100*XJS2?X2***查计算曲线数字表可得：I1，I1?0??0.4135,I1?0.5??0.4151?1??0.4151换算成有名值为：
I?0??I1*(0)?I?0.5??I1*(0.5)?SN13UAvSN1*?I2(0)?SN23UAvSN2?0.4135?11200??10.926KA10.3443?10.53?10.5?20011200???10.9437KA3?3710.3443?372003UAv*?I2(0.5)?3UAv?0.4151?I?1??I1*(1)?SN13UAv*?I2(1)?SN23UAv?0.4151?20011200???10.9437KA10.3443?373?3Ich?2.55I(0)?2.55?10.926?27.8613KA
电气设备的选择
在电力系统中,虽然各种电气设备的功能不同,工作条件各异，具体选择方法和校验项目也不尽相同,但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路条件来校验动、热稳定性。
本设计中，电气设备的选择包括:导线的选择，高压断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择，避雷器的选择。
6.1导体的选择和校验
裸导体应根据具体情况,按导体截面，电晕（对110kV及以上电压的母线），动稳定性和机械强度，热稳定性来选择和校验，同时也应注意环境条件,如温度、日照、海拔等.一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根、双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。
导体的选择校验条件如下:一、导体截面的选择:1、按导体的长期发热允许电流选择
Ial?Imax
（6—1）
当实际环境温度?不同于导体的额定环境温度??时，其长期允许电流应该用下式修正
Ial??KIal(6-2）
式中
K-综合修正系数.不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数为
K??al??(6-3）
?al???
式中,?al—导体的长期发热最高允许温度，裸导体一般为70?C；
??—导体的额定环境温度,裸导体一般为25?C.?F(?al???)
由载流量Ial?可得，正常运行时导体温度?为
R
2Imax
?????
（?al???）2(6-4）Ial?必须小于导体的长期发热最高允许温度70?C
2、按经济电流密度选择
按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小.除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大,长度在20米以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。
经济截面积用下式计算：
I
S?max
J式中，Imax—正常运行方式下导体的最大持续工作电流，计算式不考虑过负荷和事故时转移过来的负荷；
J—经济电流密度，常用导体的J值，可根据最大负荷利用时数Tmax，由经济电流密度曲线中查出来。
按经济电流密度选择的导体截面应尽量接近上式计算出的经济截面积。
二、导体的校验：
1、电晕电压校验
Ucr?Umax
220kV采用了不小于LGJ—300或110kV采用了不小于LGJ—70钢芯铝绞线，或220kV采用了外径不小于?30型或110kV采用了外径不小于?20型的管形导体时，可不进行电晕电压校验。
2、热稳定校验
按最小截面积进行校验
Smin?1QkKs(6—C5）
当所选导体截面积S?Smin时，即满足热稳定性要求.6.1。1110kv母线选择及校验
按导体的长期发热允许电流选择：
Imax?1.05SNUN3?1.05?38493110?3?212.14A
1.05?38493I3?110?216.06AIal?max?
k70?3470?25查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条25?4mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial?292A，集肤系数为KS?1，环境温度为34度时的允许电流为:Ial??KIal?292?热稳定校验：
70?34?261.17?216.06，满足长期发热条件要求。
70?25短路电流热效应:Qk?Qp?Qnp
Qp?22?5.58272?10?5.33172?5.51242?57.63?kA??S
12??Qnp?TI2?0.05?5.58272?1.558?kA?2?S
2?SQk?Qp?Qnp?57.63?1.558?59.218?kA?短路前导体的工作温度为:
2Imax212.142?57.75?w?????al???2?34??70?34??2261.17Ial?由插值法得:C?C2?Smin??2??w?C1?C2??91?60?57.75??93?91??91.?2??160?5511QkKs??59.218?1?106mm2?83.735mm2C91.9所选截面S?100mm2?Smin?83.735mm2，能满足热稳定性要求
6.1.235kv母线选择及校验
按导体的长期发热允许电流选择：
Imax?1.05SNUN3?1.05?1444035?3?250.11A
14440IIal?max?3?38.5?279.63A
k70?3470?25查矩形导体长期允许载流量表,每相选用单条25?5mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial?332A，集肤系数为KS?1，环境温度为34度时的允许电流为：
Ial??KIal?332?热稳定校验：
70?34?296.95?279.63,满足长期发热条件要求。
70?25短路电流热效应：Qk?Qp?Qnp
QP?12?4.22972?10?4.27342?4.27342?18.23?kA??S
12??Qnp?TI2?0.05?4.22972?0.89?kA?2?S2?SQk?Qp?Qnp?18.23?0.89?19.12?kA?短路前导体的工作温度为:
2Imax250.112?59.53?w?????al???2?34??70?34??2296.95Ial?由插值法得：
C?C2?Smin??2??w?C1?C2??91?60?59.539??93?91??91.184?2??160?5511QkKs??19.12?1?106mm2?47.95mm2C91.184所选截面S?125mm2?Smin?47.95mm2,能满足热稳定性要求
6.1。310kv母线选择及校验
按导体的长期发热允许电流选择：
Imax?1.05SNUN3?1.05?24053?1458A
10?324053IIal?max?3?10.5?1630A
k70?3470?25查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条125?8mm矩形铝导体,平放时允许电流Ial?1920A，集肤系数为KS?1.08,环境温度为34度时的允许电流为：
Ial??KIal?1920?热稳定校验：
70?34?1717?1630，满足长期发热条件要求。
70?25短路电流热效应:Qk?Qp?Qnp
QP?12?10.9262?10?10.94372?10.94372?119.73?kA??S
12??Qnp?TI2?0.05?10.9262?5.97?kA?2?S
2?SQk?Qp?Qnp?119.73?5.97?125.7?kA?短路前导体的工作温度为：
2Imax16302?59.95?w?????al???2?34??70?34??21920Ial?由插值法得：
C?C2?Smin??2??w?C1?C2??91?60?59.95??93?91??91.02?2??160?5511QkKs??125.7?1?106mm2?123.17mm2C91.02所选截面S?1000mm2?Smin?123.17mm2，能满足热稳定性要求
6.2断路器和隔离开关的选择及校验
高压断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并且经过经济技术方面都比较厚才能确定.根据目前我国高压断路器的生产情况，电压等级在10Kv～220kV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时,可以选用SF6断路器。
高压断路器选择的技术条件如下：
1、额定电压选择：
UN?UNs
（6-6)2、额定电流选择:
IN?Imax(6—7）
3、额定开断电流选择：
INbr?Ik(6-8)4、额定关合电流选择：
iNcl?ish(6—9）
5、热稳定校验：
It2t?Qk
（6—10）
6、动稳定校验：
ies?ish或Ies?Ish
（6-11）
隔离开关的选择，由于隔离开关没有灭弧装置，不能用来开断和接通负荷电流及短路电流，故没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同.6。2。1110kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
1。断路器的选择和校验
流过断路器的最大持续工作电流:
Imax?1.05SN3UN?1.05?384933?110?212.14A
选择及校验过程如下：
（1）额定电压选择:UN?UNs?110kV
(2）额定电流选择:IN?Imax?212.14A
(3）额定开断电流选择：
由上述短路计算得，Ik?5.5827kA
所以,INbr?Ik?5.5827kA
（4）额定关合电流选择：
ish?2.55ik?2.55?5.5827?14.2359kA
iNcl?ish?14.2359kA
根据以上条件查手册，选择的满足要求的高压断路器的型号为SW6—110Ⅰ/1200，技术参数如下表：
表6-1SW6—110Ⅰ/1200技术参数表
型号
SW6—110Ⅰ/120额定电压/kV110额定电流/A1200额定开断动稳定电电流/kA
流/kA
31。580热稳定电流/kA
固有分闸时间/S
4s31.50。04（5)热稳定校验：
It2t?Qk
根据110kV侧短路计算结果，查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而：
Qk?Qp?Qnp
Qn?22?5.58272?10?5.33172?5.51242?57.63?kA?12???S
Qnp?TI2?0.05?5.58272?1.558?kA?2?S
2?SQk?Qp?Qnp?57.63?1.558?59.218?kA?
根据表6—1数据，得
It2t?31.52?4?3969?kA?
所以,
It2t?Qk
2?S
即满足热稳定校验。
（6）动稳定校验：
根据表6-1数据，ies?80kA
由110kV短路计算结果得，ish?14.2359kA
所以，ies?ish
即满足动稳定校验。
2隔离开关的选择与校验
隔离开关的选择，没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。
选择及校验过程如下：
（1）额定电压选择：
UN?UNs?110kV
(2）额定电流选择：
IN?Imax?212.14A
根据以上条件查手册,选择的满足要求的隔离开关的型号为GW5-110Ⅱ/630,其技术参数如下表：
表6—2GW5—110Ⅱ/630技术参数表
型号
GW5—110Ⅱ/63额定电压
/kV110额定电流/A630动稳定电流/kA
50热稳定电流/kA
4s20（3）热稳定校验：
It2t?Qk
It2t?202?4?1600?kA?2?s
所以
It2t?Qk
即满足热稳定校验。
（4）动稳定校验：
根据表6—2数据，ies?50kA
由110kV短路计算结果得，ish?14.2359kA
所以,
ies?ish
即满足动稳定校验。
6。2.235kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
1。断路器的选择和校验
流过断路器的最大持续工作电流：
Imax?1.05SN3UN?1.05?144403?35?250.11A
选择及校验过程如下：
(1）额定电压选择：
UN?UNs?35kV
（2）额定电流选择:IN?Imax?250.11A
（3）额定开断电流选择:由上述短路计算得，Ik?4.2297kA
所以,INbr?Ik?4.2297kA
（4）额定关合电流选择：
ish?2.55ik?2.55?4.2297?10.786kA
iNcl?ish?10.786kA
根据以上条件查手册,选择的满足要求的高压断路器的型号为SN10—35/1000，技术参数如下表：
表6—3SN10-35/1000技术参数表
型号
SN10-35/100额定电压
额定电/kV流/A351000额定开断动稳定热稳定电流/kA
电流/kA
电流/kA
4s16.54116。5固有分闸时间/S
0。04（5）热稳定校验：
It2t?Qk
根据35kV侧短路计算结果,查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而：
Qk?Qp?Qnp
Qn?12?4。22972?10?4。27342?4。27342?18.23?kA??S
12??Qnp?TI2?0.05?4.22972?0.89?kA?2?S2?SQk?Qp?Qnp?18.23?0.89?19.12?kA?
根据表6-3数据，得
It2t?16.52?4?1089?kA?
所以，It2t?Qk
2?S
即满足热稳定校验。
（6）动稳定校验：
根据表6—3数据，ies?41kA
由35kV短路计算结果得，ish?10.786kA
所以，ies?ish
即满足动稳定校验。
2隔离开关的选择与校验
隔离开关的选择，没有开断电流和关合电流的校验,隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同.选择及校验过程如下:（1）额定电压选择：
UN?UNs?35kV
（2)额定电流选择：
IN?Imax?250.11A
根据以上条件查手册，选择的满足要求的隔离开关的型号为GN2-35T/400，其技术参数如下表：
表6-4GN2—35T/400技术参数表
型号
GN2—35T/40额定电压
额定电流
/kV/A35400动稳定电流
热稳定电流/kA
/kA
5s5214(3)热稳定校验：
It2t?Qk
It2t?142?5?980?kA?
所以，It2t?Qk
即满足热稳定校验。
（4）动稳定校验：
根据表6-4数据，ies?52kA
由35kV短路计算结果得，ish?10.786kA
所以，ies?ish
即满足动稳定校验。
由于按按该母线最大工作电流选定的断路器和隔离开关是该电压级别的最小型号，那么如果按各个负荷算计出来的工作电流选择的设备至少也应是这个型号.6。2.310kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
1.断路器的选择和校验
选择最大负荷支路进行最大持续工作电流计算，则有
Imax?选择及校验过程如下:（1）额定电压选择：
UN?UNs?10kV
（2)额定电流选择：
IN?Imax?202.07A
（3）额定开断电流选择：
由上述短路计算得，Ik?10.926kA
所以，INbr?Ik?10.926kA
（4）额定关合电流选择:
ish?2.55ik?2.55?10.926?27.8613kA
2?S
1.05SN3UN?1.05?2500?202.07A
3?10?0.75iNcl?ish?27.8613kA
根据以上条件查手册，选择的满足要求的高压断路器的型号为SN10-10Ⅰ/630，技术参数如下表：
表6—5SN10—10Ⅰ/630技术参数表
型号
SN10—10Ⅰ/63额定电压
额定电/kV流/A10630额定开断动稳定电电流/kA
流/kA
1640热稳定电流/kA
固有分闸时间/S
2s160.04(5）热稳定校验:It2t?Qk
根据10kV侧短路计算结果,查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而:
Qk?Qp?Qnp
Qn?12?10.9262?10?10.94372?10.94372?119.73?kA?12???S
Qnp?TI2?0.05?10.9262?5.97?kA?2?S
2?SQk?Qp?Qnp?119.73?5.97?125.7?kA?
根据表6-5数据，得
It2t?162?4?1024?kA?
所以,
It2t?Qk
?S
即满足热稳定校验.（6）动稳定校验：
根据表6—5数据，ies?40kA
由10kV短路计算结果得，ish?27.8613kA
所以，ies?ish
即满足动稳定校验.由于按按该母线最大工作电流选定的断路器是该电压级别的最小型号,那么如果按各个负荷算计出来的工作电流选择的设备至少也应是这个型号.2隔离开关的选择与校验
隔离开关的选择，没有开断电流和关合电流的校验,隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。
选择及校验过程如下:选择第大负荷支路进行最大持续工作电流值进行选择,则有
（1)额定电压选择：
UN?UNs?10kV
（2）额定电流选择：
IN?Imax?202.07A
根据以上条件查手册，选择的满足要求的隔离开关的型号为GN6—10T/400，其技术参数如下表：
表6-6GN6—10T/400技术参数表
型号
GN6-10T/40额定电压
额定电流
动稳定电流
热稳定电流/kA
/kV/A/kA
5s104004014（3）热稳定校验:It2t?Qk
It2t?142?5?980?kA?
所以，It2t?Qk
即满足热稳定校验。
（4）动稳定校验：
根据表6-6数据，ies?40kA
由10kV短路计算结果得，ish?27.8613kA
所以，ies?ish
即满足动稳定校验。
对于其他支路由于在满足动稳定行的前提下，按支路的最大工作电流选定的隔离开关是该级别的最小型号，那么如果按其他各个负荷算计出来的工作电流选择的设备至少也应是这个型号。
2?S
6。3电压互感器和电流互感器的选择
6.3。1电流互感器的选择
（1）额定电压的选择：
电流互感器的额定电压UN不得低于其安装回路的电网额定电压UNs，即
UN?UNs
（6-12）
（2）额定电流的选择：
电流互感器的额定电流IN1不得低于其所在回路的最大持续工作电流Imax，即
IN1?Imax(6-13）
为了保证电流互感器的准确级,Imax应尽可能接近IN1(一)
110kv侧电流互感器的选择
额定电压:UN?UNs?110KV
额定电流：IN1?Imax?212.14A
查表，选用选LCWD－110－(50～100）～(300~600)/5型，如下表所示：
表6-7LCWD－110－（50～100)～(300~600)/5技术参数
型号
准确级次
二次负荷（Ω）
10%倍数
额定电流比级次组合
1s热稳定动稳定倍（A）
数
1级
3级
二次负荷(Ω）
倍数
倍数
（50—100)~LCWD-110（300-600)/5D1D11。21。2240。81。2307515150因为IN1??50~100?~?300~600?A，Imax?212.14A,所以IN1?Imax
(二)
35kv侧电流互感器的选择
额定电压：UN?UNs?35KV
额定电流：IN1?Imax?250.11A
查表，选用型,如下表所示:表6-8LCWDL－35－2×20～2×300/5技术参数
二次负荷（Ω）
10%倍数
额定电流比1s热稳动稳定倍型号
级次组合
准确级次
（A)0。5级
1级
二次负荷(Ω)倍数
定倍数
数
LCWDL-352×20～
2×300/50.5D
0.5D21575135因为IN1?300A
,Imax?250.11A，所以IN1?Imax
(三)
10kv侧电流互感器的选择
额定电压:UN?UNs?10KV
额定电流：IN1?Imax?1458A
查表，选用LBJ－10－2000~6000/5型,如下表所示：
表6-9LBJ－10－2000～6000/5技术参数
二次负荷(Ω）
型号
额定电流比（A)级次组合
准确度
LBJ—2000～6000/5100。5/D10。51/D1D/DD0。5级
1级
3级
2.42。410％倍数
<10<1050901s热稳定
动稳定倍倍数
数
4。0≥15因为IN1?2000~6000A，Imax?1458A，所以IN1?Imax
6。3。2电压互感器的选择
(一)
110kv侧电压互感器的选择
1．一次电压U1：1.1UN?U1?0.9UN
2．二次电压U2N：U2N?103．准确等级:1级
查表,选择JCC－110型，如下表所示：
U1?110KV
UN?110KV
表6-10JCC－110技术参数
型式
单相
JCC-110额定变比
在下列准确等级下额定容量（VA)1级
5003级
1000最大容量（VA)2000110000/10（二）35kv侧电压互感器的选择
1．一次电压U1：1.1UN?U1?0.9UN
2．二次电压U2N：U2N?103．准确等级:1级
由以上查表，选择JDJ－35型,如下表所示：
表6—11JDJ－35技术参数
型式
额定变比
在下列准确等级下额定容量（VA)0.5级
1501级
2503级
600最大容量（VA)1200U1?35KV
UN?35KV
单相
JDJ-3535000/100(二)
10kv侧电压互感器的选择
1．一次电压U1:1.1UN?U1?0.9UN
U1?10KV
UN?10KV
2．二次电压U2N：U2N?103．准确等级：1级
由以上查表,选择JDZ－10型，如下表所示：
表6—12JDZ－10技术参数
型式
单相
JDZ-10额定变比
10000/100在下列准确等级下额定容量（VA）
0.5级
801级
1503级
300最大容量(VA）
500
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目
录
前言………………………………………………………………………2摘要………………………………………………………………………3第一章
设计任务书………………………………………………………4第一节
变电站概况
……………………………………………………4第二节
负荷情况
………………………………………………………4第三节
负荷类型
………………………………………………………5第四节
设计成果
………………………………………………………5第二章
设计说明书
………………………………………………………第一节
负荷计算
…………………………………………………第二节
变电所主变压器的选择
………………………………………第四节
变电所主接线方案的选择
……………………………………11第五节
短路电流的计算
……………………………………………2第六节
变电所一次设备的选择校验
…………………………………22第七节
配电装置的规划
……………………………………………26第八节
继电保护的配置
………………………………………………2第九节
防雷保护的设计
………………………………………………34第三章
设计计算书………………………………………………………3结束语
……………………………………………………………………4参考文献…………………………………………………………………41英文翻译…………………………………………………………………44附
变电站主接线图与继电保护接线图（见图纸）
1/5.
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前言
毕业设计和毕业论文是本科生培养方案的重要环节，学生通过毕业设计，旨在培养学生综合运用所学的基本理论和方法解决实际问题的能力，提高学员实际操作的技能以与分析思维能力，使学员能够掌握文献检索、研究分析问题的基本方法，提高学员阅读外文本书刊和进行科学研究的能力，在作毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它即是一次检阅，又是一次锻炼。
我毕业设计的课题是《110kv降压变电站电气一次部分设计》。电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，具有同时性。110kv降压变电站作为供用网络中重要的变电一环，它设计质量的好坏直接关系到该地区的用电的可靠性和地区经济的发展，同时也影响到该地区的用电可靠性和地区的经济发展，以与工农业生产和人民生活。本次设计根据有关规定，依据安全、可靠、优质、经济、合理等的要求，为保证对用户不间断地供给充足、优质又经济的电能设计方案。
！
2/5.
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摘要
由于某地区电力系统的发展和负荷增长，拟建一座110KV变电站，向该地区用35KV和10KV两个电压等级供电。
设计要求采用35KV出线6回，10KV出线7回。基于上述条件，变电站的设计在满足国家设计标准的基础上，尽量考虑当地的实际情况。形式上采用独立变电站。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。变电站的设计是按照本地区5～10年后的用电量的满负荷的容量设计的，不必为将来因为容量小而再重建或扩容，一次设计到位，减少了投资，并为变电站的安全稳定供电提供了保障。
在设计中，有设计任务书、设计说明书、设计计算书、绘图以与相关文献翻译等。
3/5.
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第一章
设计任务书
第一节
变电站概况
一、拟建变电站概况
110KV以双回路与35km外的系统相连。系统最大方式的容量为2900MVA，相应的系统电抗为0.518；系统最小的方式为2100MVA，相应的系统电抗为0.584，（一系统容量与电压为基准的标么值）。系统最大负荷利用小时数为TM=5660h。
35KV架空线6回，3回输送距离25km，每回输送功率12MVA；3回输送距离15km，每回输送功率8MVA。
10KV电压级，电缆出线3回，输送距离4km，每回输送功率3MW；架空输电线4回，输送距离7km，每回输送功率4MW。
变电站所在高度70M，最高年平均气温19摄氏度，月平均气温27摄氏度。
第二节
负荷情况
负荷情况如下表所示：
电压
负荷名称
最大负荷cosKVA
35kV市镇变1市镇变2煤矿变
化肥厂
1200012000120008000Φ
0.90.90.90.9回路供电线路长度数
1111方式
架空
架空
架空
架空
KM252525154/5.
.
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砖厂
水泥厂
10kV镇区变
机械厂
纺织厂1纺织厂2农药厂
面粉厂
耐火材料厂
8000800040003000300030004000400040000.90.90.850.850.850.850.850.850.85111111111架空
架空
架空
电缆
电缆
电缆
架空
架空
1515744477架空
7第三节
负荷类型
35kV电压等级下共有出线6回，其中一级负荷为2回，分别为煤矿变和化肥厂；二级负荷为4回，分别为市镇变1、市镇变2、砖厂和水泥厂。
10kV电压等级下共有出线7回，其中一级负荷为4回，分别为镇区变、机械厂、纺织厂2、耐火材料厂。二级负荷为3回，分别为纺织厂1、农药厂和面粉厂
第四节
设计成果
一、编写设计说明书
（1）
变电站主变压器台数、容量选择计算与结果；
（2）
变电站各电压侧主接线分析论证与结果；
（3）
变电站短路电流计算；
5/5.
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（4）
断路器、隔离开关选择、校验计算；
（5）
变电站无功补偿容量计算各主设备选择与校验结果（列表）；
（6）
继电保护配置与整定计算结果；
二、编写设计计算书
（1）变电站设计水平年负荷计算；
（2）短路电流计算；
（3）线路导线线型选择计算；
（4）线路导线线型电压损耗校验计算；
（5）线路继电保护整定计算；
三、绘图
（1）变电站主接线图(CAD出图[A3]1，手工绘制[A1]1)；
（2）变压器、线路继电保护接线图各1(CAD出图[A3]1)；
四、专业相关文献翻译（原件与译文，汉字要求3000字以上）
第二章
设计说明书
第一节
负荷计算
6/5.
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电压
35kV负荷名称
最大负cos荷KWΦ
市镇变1市镇变2煤矿变
化肥厂
砖厂
水泥厂
120000.90120000.90120000.9080008000800040003000300030004000400040000.900.900.900.850.850.850.850.850.850.85回路数
1111111111111计算负荷
S30/KVAI30/A13333.333380.9513333.333380.9513333.333380.958888.889253.978888.889253.978888.889253.974705.882470.593529.412352.943529.412352.943529.412352.944705.882470.594705.882470.594705.882470.510kV镇区变
机械厂
纺织厂1纺织厂2农药厂
面粉厂
耐火材料厂
合计
96078.4324845.94第二节
变电所主变压器的选择。
一、35/110kV变电所设计规（GB50059-92）（主变台数的确定）
7/5.
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第3.1.2条
在有一、二级负荷的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。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。
第3.1.3条
装有两台与以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。
已知系统情况为系统通过双回110kV架空线路向待设计变电所供电，且在该待设计变电所的负荷中，同时存在有一、二级负荷，故在设计中选择两台主变压器。
二、主变压器容量的确定
（1）
主变压器容量一般按变电所建成后5至10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10至20年的负荷发展。
（2）
根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计与过负荷能力后的允许时间，应保证用户的一级和二级负荷。
三、主变相数的选择
（1）
变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件，可靠性要求与运输条件等因素。
8/5.
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（2）
当不受运输条件限制时，在330kV与以下的发电厂和变电所，均应选用三相变压器。
四、主变绕组连接方式
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Y和△，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。
我国110kV与以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多经过消弧线圈接地。35kV以下电压，变压器绕组都采用△连接。
由于待设计变电站为110kV电压等级降压至35kV和10kV，故绕组连接方式为Y0/Y0/△。根据该待设计变电所负荷分析确定：采用两台主变压器。
五、是否选择有载调压变压器
在大型降压变电所中，普通三绕组变压器的应用围有限，当主网电压为110-220kv，中压电网为35kv时，由于他们中性点采用不同接地方式，才采用普通三绕组变压器，当中压为110kv与以上的电压时，降压变压器和联络变压器多采用自耦变压器，因自耦变压器高、中压绕组有直接电气联系，具有巨大经济优越性。
由于我国电力不足，缺电严重，电网电压波动较大，变压器的有载调压是改善电压质量，缺少电压波动的有效手段，9/5.
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对电力系统，一般要求110kv与以下变电所至少采用一级有载调压变压器。
六、主变冷却方式
主变一般采用的冷却方式有自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环冷却变压器，在发电厂水源充足情况下，为缩短占地面积，大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却。近年来随着变压器制造技术发展，在大容量变压器中，采用了强迫油循环导向冷却方式，它是用潜油泵将冷油压入线圈之间和铁芯的油道中，故此冷却方式效率更高。
据上所述
因S总=96078.4317*0.6=57647.06KVA七、所以选择变压器为
变压器型号SFSZ9-110/60000（变压器厂）
额定容量（kVA）
电压组合（kV）
?8*1.25%
60000高
11中
38.5低
10.5YNyn0d1128.6112.501.0510/57联结组标号
空载损耗（kW）
负载损耗（kW）
空载电流%
.
.
.
短路阻抗%外形尺寸（mm）
规矩（mm）
高-中10.5高-低17-18中-低6.5长?宽?高
6700?4510?5402040?1475变压器型号中字母代表的含义：
S-在第一位表示三相，在第三、第四则表示三绕组
F-代表油浸风冷
Z-代表有载调压
J-代表油浸自冷
L-代表铝绕组或防雷
P-代表强迫油循环风冷
D-代表自耦，在第一位表示降压，在末位表示升压
X-代表消弧线圈
第三节
电气主接线的选择
一、电气主接线的依据
1.一般变电所多为终端和分支变电所。电压为110kV，但也有220kV。
2.变电所根据5至10年电力系统发展规划进行设计。
3.对于一类负荷，当失去一个电源时应保证不停电；对于二类负荷，当失去一个电源时，应保证不全部停电；对于三类负荷可以只有一个电源。
11/5.
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.
4.系统中应有一定的备用容量，运行备用容量不应小于8%，以适应负荷突增、机组检修和事故停运三种情况。设计主接线时，还应考虑检修母线或断路器时是否允许线路故障、变压器或发电机停运。故障时允许切除的线路、变压器的数量等。
5.当配电装置在电力系统中居重要地位、负荷大、潮流变化大且出线回路数多时，宜采用双母线或双母分段的接线方式。
6.采用单母线或双母的110至220kV配电装置，当断路器为少油或压缩空气时，除断路器有条件停电检修外，应设置旁路设施；当220kV出线在四回与以上、110kV出线在六回与以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。当断路器为SF6时，可根据系统的实际情况，有条件的可不设旁路设施；当需要设置旁路设施，且220kV出线在六回与以上、110kV出线在八回与以上时，可采用带专用旁路断路器的旁路母线。
二、电气主接线的基本要求
可靠性：
1.断路器检修时不应影响对重要负荷供电；
12/5.
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2.断路器或母线故障与母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一类负荷和大部分二类负荷的供电；
3.尽量避免变电站全部停电的可能。
灵活性：
1.主接线应满足调度、检修与扩建时的灵活性；
2.调度时可以灵活的切除和投入变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式与特殊运行方式下的调度要求。
3.检修时，可以方便地停运断路器、母线与继电保护设备，进行安全检修而不影响电网的运行和对用户的供电。
4.扩建时可以容易的从初期接线过渡到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分改建的工作量最少。
经济性：
1.主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备；
2.继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆；
13/5.
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3.能够限制短路电流，以便选择廉价的电气设备或轻型设备；
4.能满足系统安全和继电保护的要求。
三、主接线形式
1.单母线接线
只设一条母线，电源和线路接在一条母线上。单母线接线具有简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便且有利于扩建等优点，但可靠性和灵活性差。当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，必须断开全部电源，造成全所停电；此外，在检修断路器时，也造成该回路停电。故不采纳。
2.单母线分段接线
单母线分段接线借助分段断路器对单母线进行分段，对重要用户可以从不同分段上进行引接，有两个电源供电。当一段母线发生故障时，自动装置将分段断路器跳开，保证正常母线不间断供电，提高了供电的可靠性和灵活性。不仅便于分段检修母线，而且可以减少母线故障影响围。但一段母线检修时，将会造成该母线上的变压器停运。
3.单母线分段带旁母接线
在单母线分段接线的基础上加装一条旁路母线，可以在检修出线断路器时不致中断该回路供电，提高了供电的可靠性，但倒闸操作复杂，可靠性差，对于该待设计变电站为终端变14/5.
.
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电站，出线回路数较多，此中接线方式不能达到可靠性和灵活性的要求。故不采纳。
4.双母线接线
双母线接线具有两组母线，每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别和两组母线相连，母线之间通过母线联络断路器连接，有了两组母线后运行的可靠性和灵活性得到了大大的提高。检修任意母线时，可以把全部电源和线路倒换到另一条母线上，不会停止对用户的供电。线路断路器停电检修时，可临时用母联断路器代替，但必须将该回路短时停电，用“跨条”将断路器遗留接口接通，然后投入母联断路器向该回路供电，对可以短时停电的负荷比较合适。但操作比较复杂，须接“跨条”，安全可靠性差，同时并不能避免对线路的停电。
5.双母线带旁母接线
在双母线接线方式的基础上增加一条旁路母线的接线方式不仅具有双母线的所有优点，而且可以避免双母线检修断路器时必须进行短时停电的缺点，充分保证供电的可靠性。对于出线较多的变电站，由于断路器检修故障较多，母联断路器长期被占用，对变电站的安全不利。可以增加一条旁路断路器代替检修或故障的断路器，由于现在线路保护多采用微机保护，更改定值十分方便，使旁路断路器可以发挥很大作15/5.
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用。可见双母线带旁母接线方式具有供电可靠，检修方便，调度灵活等优点。但该接线方式隔离开关较多，在运行中隔离开关作为操作电器，容易发生误操作，必须配合防误闭锁装置。故不采纳。
6.变压器——线路单元接线
该接线方式最简单、设备最少、不需要高压配电装置。适合只有一台变压器和一回线路时。当线路故障或检修时，变压器停运；变压器故障或检修时，线路停运。故不采纳。
7.一台半断路器接线
两个元件引线用三台断路器接往两组母线组成一台半断路器接线。运行时，两组母线和全部断路器都投入工作，形成多环状供电，具有较高的供电可靠性和灵活性，任一母线故障或检修均不致停电；除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外，其他任何断路器故障或检修时都不会中断供电；甚至两组母线同时故障或检修时，仍不会造成系统解裂。该接线运行方便，操作简单，隔离开关只在检修时作为隔离电器，不作为操作电器，提高了安全性。为进一步提高接线可靠性，并防止联络断路器故障可能同时切除两组电源线路，可尽量把同名元件布置在不同串上，同时元件分别接入不同母线，即将变压器和出线同串交叉布置，但必须增加配电装置间隔。该接线方式运行灵活，可靠性高，但需增加16/5.
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较多断路器，占地面积较大，继电保护配置复杂，经济性差。故不采纳。
8.3～5角形接线
多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行的可靠性，以采用2～5角形为宜。并且变压器与出线回路以对角对称布置。此外，当进出回路数较多时，我国个别水电厂采用了双连四角形接线，形成多环形，从而保证了供电的可靠性。但断路器数量增多，有的回路连着三个断路器，布置和继电保护复杂，没有推广使用。故不采纳。
单母线分段接线与双母线接线的技术经济比较：
单母线分段接线
一段母线发生故障，双母线接线
出线回路数较多，断可靠性
自动装置可以保证正常路器故障或检修较多，母
母线不间断供电。重要联断路器长期被占用，对用户可以从不同分段上变电站不利。
引接。
母线由分段断路器进17/571.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
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行分段。当一段母线发活的适应系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要。
2.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。
灵活性
生故障时，由自动装置将分段断路器跳开，不会发生误操作。
经济性
当进出线回路数一样的情况下，单母线分段接线所用的断路器和隔离开关少于双母线接线。
总结：对比两种接线方式，我认为单母线分段接线方式较适合设计要求，故高、中、低压三侧均采用单母线分段接线方式。
主接线图如下所示
18/5.
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Y△
YYY△
Y19/5.
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第四节
短路电流的计算
一、短路电流的计算目的：
在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流的计算是一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面：
（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，均需要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的工作，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）在计算屋外高压配电装置时，按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。
（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，须以各种短路时的短路电流为依据。
（5）接地装置的设计也需要进行短路电流的计算。
二、短路电流计算的一般规定：
（1）计算的基本情况：
1.电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；
2.所有同步电机都具有自动调整励磁装置；
3.短路发生在短路电流为最大值的瞬间；
4.所有电源的电动势相位角一样；
20/5.
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5.应考虑对短路电流值有影响的所有元件。但不考虑短路点的电弧电阻对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。
（2）接地方式：计算短路电流时所用的接地方式，应是可能发生最大短路电流的正常接地方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接地方式。
（3）计算容量：应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展计划（一般考虑本工程建成后5～10年）
（4）短路种类：一般按三相短路计算，若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统以与自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的情况校验。
（5）短路计算点：在正常接地方式时，通过电气设备的短路电流为最大的点成为短路计算点。对于6～10kv出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应该取在电抗器前，选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。
三、计算步骤：
（1）选择短路计算点；
（2）画出等值网络图；
（3）化简等值网络；
21/5.
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（4）求计算电抗；
（5）短路次暂态短路电流I″(3)、计算短路电流周期分量Ik3（6）计算短路电流冲击值Ik3；
（7）绘制短路电流计算结果表。
表6短路计算结果
短路计算点
d1d2d3d4d5Ik33.861I″33.861Ik3(kA)Ish3(kA)1.9385.02274.94312.80793.19703.19702.8862.88615.869340.46673.87548.85469.882222.57922.46672.46671.61031.6103注：短路点选择见下短路计算书
第五节
变电所一次设备的选择校验
一、高压断路器选择
1、选择高压断路器类型
6-10kv一般选用少油断路器，110-330kv当少油断路器不满足要求时，可选压缩空气断路器和SF6断路器，500kv一般采用SF6断路器。
2、根据安装地点选户外式或户式。
3、断路器额定电压不小于装设电路所在电网额定电压。
22/5.
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4、断路器额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。
5、校核断路器断流能力Iekd≥Izk
Iekd-断路器额定开断电流
Izk-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
为简化计算，也可用次暂态短路电流进行选择
当断路器开断时间tk<0.1s时，由于电力系统容量机组出现，快速保护和高速断路器的使用，故在靠近电源外短路点，短路电流中非周期分量所占比例较大，因此在校核断流能力，计算被开断的短路电流时，应计与非周期分量影响。
6、按短路关合电流选择，应满足断路器额定关合电流不小于短路冲击电流ieg≥ich
一般等于电动稳定电流。
7、动稳定校验
短路冲击电流应不大于断路器极限通过电流iew≥ich.8、热稳定校验短路热效应不大于断路器在ts时间允许热效应Irt≥QdIr-断路器ts的允许热稳定电流。
9、根据对断路器操作控制要求，选择与断路器配用的操动机构。
二、隔离开关的选择
1、根据配电装置布置的特点，选择隔离开关类型
2、根据安装地点选择户式或户外式
23/572.
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3、隔离开关额定电压大于装设电路所在电网的额定电压
4、隔离开关额定电流大于装设电路最大持续工作电流
5、动稳定校验满足ich≤idw
6、热稳定校验满足Qd≤Irt7、根据隔离开关操作控制要求，选择配用的操动机构，一般采用手动操作，户800A以上，户外220kv高位布置的隔离开关和330kv隔离开关，宜采用电动操作机构，当有压缩空气系统时，可采用气动操作机构。
三、电流互感器选择
1、根据安装地点和安装使用条件选择电流互感器型式,6~20kv屋配电装置可选瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构，35kv与以上配电装置一般选用油浸瓷箱式绝缘结构，有条件可选套管式电流互感器
2、按一定电路的电压和电流选择电流互感器的一次额定电压和额定电流时，必须满足为保证供给测量仪表的准确度，电流互感器的一次正常工作电流值，应尽量接近其一次额定电流。电流互感器的二次额定电流，一般选用5A，在弱化系统中选用1A
3、根据二次负荷要求，选择电流互感器的准确度级。
电流互感器的准确度级不得低于所供测量仪表的准确度级，也包括测量的准确度，当仪表只供估计电气参数时，24/572.
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电流互感器可用3级，当用于继电保护时，宜根据继电保护的要求选用“D”或“B”和“J”
级
4、根据选定的准确度级，校验电流互感器的二次负荷，并选择二次连接导线截面。
为保证电流互感器能在选定的准确度级下工作，二次侧所接的负荷，必须小于或等于选定准确度级下的额定二次负荷，即发电厂和变电所中应采用铜芯控制电缆，连接导线截面不应小于1.5mm5、动稳定校验
动稳定倍数Kd等于部允许通过极限电流峰值与一次额定电流之比，对于瓷绝缘结构电流互感器，应校验互感器绝缘瓷套端部受到相间电动力，则以满足.110kV侧断路器和隔离开关：
UNImaxI"ich计算数据
110kV629.86A1.938kA4.943kA
UeIeIckdieLW6B-126GW14-126126kV3150A40kA100kA110kV630A--------35kV侧断路器：
计算数据
25/5ZN12-35.
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UNImaxI"ich35kV989.77A5.0227kA12.8079kAUeIeIckdie35kV1250A25kA63kA10kV侧断路器：
计算数据
UNImaxI"ich
10kV470.59A15.8693kA40.4667kA
UeIeIckdieZN28A-1010kV1250A20kA50kA第六节
配电装置的规划
发电厂和变电所电气主接线中，所装开关电器、载流导体以与保护和测量电器等设备，按一定要求建造而成的电工建筑物，称为配电装置。它的作用是接受和分配电能。
一、配电装置分类与特点
屋配电装置是将电气设备安装在屋。特点是占地面积小，运行维护和操作条件较好，电气设备受污秽和气候条件影响较小；但须建造房屋，投资较大。35kV与以下采用此配置。
屋外配电装置是将电气设备装置在屋外。特点是土建工程量小，投资少，建造工期短，易扩建；但占地面积大，运行26/5.
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维护条件差，易受污秽和气候条件影响。110kV与以上多采用此配置。
二、配电装置的基本要求
1.配电装置的设计和建造，应认真贯彻国家的技术经济政策和有关规程的要求，特别应注意节约用地，争取不占或少占良田。
2.保证运行安全和工作可靠。设备要注意合理选型，布置应力求整齐、清晰。在运行中必须满足对设备和人身的安全距离，并应有防火、防爆措施。
3.便于检修、操作和巡视。
4.在保证上述条件要求下，应节约材料，减少投资。
5.便于扩建和安装。
三、110kV侧配电装置规划
母线和隔离开关：用管形硬母线，并应支柱绝缘子安装在支架上，与隔离开关配合，以节省占地面积。
变压器：变压器基础为双梁形，上面铺以铁轨。轨距为。变压器下面设置贮油池，尺寸为7700?5510?6400。贮油池铺设厚度为0.40m的卵石层。
断路器：采用高位布置方式。安装在约2m高的混凝土基础上。
27/5.
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四、35kV侧配电装置配置
35kV电压等级侧，采用单层屋配电装置。高压开关柜采用GBC型开关柜，单列独立式布置。
高压开关柜的前面是操作通道，开关柜出线侧为维护通道。开关柜的后面用金属网门与维护通道隔开，防止工作人员误入隔间造成事故。
母线装设在配电装置上部，三相母线水平布置，两段母线用垂直隔板隔开。断路器装在一个单独间隔。
五、10kV侧配电装置配置
该侧采用单层屋配电装置。选用成套配电装置。高压开关柜GG-1A(F)型开关柜。采用单列独立式布置。
高压开关柜的前面是操作通道，开关柜出线侧为维护通道。开关柜的后面用金属网门与维护通道隔开，防止工作人员误入隔间造成事故。
母线装设在配电装置上部，三相母线水平布置，两段母线用垂直隔板隔开。电流互感器与断路器装在同一间隔。
第七节
继电保护的配置
一、电力系统中继电保护的作用
（1）
自动、迅速、有选择性地将故障元件切除，使故障元件迅速切除，避免元件遭到破坏，保证其它无故障元件迅速恢复正常运行。
28/5.
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（2）
反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，动作于发信号、减负荷或者跳闸，此时一般不需要保护迅速动作，而且根据电力系统与其元件的危害程度有一定延时，以免不必要的动作或者由于干扰引起的误动作。
二、对继电保护的基本要求
(1)选择性
(2)速动性
(3)灵敏性
(4)可靠性
三、主设备继电保护原则
随着电力系统的增大，大容量的发电机组不断增多，在电力设备上装设完善的继电保护装置，不仅对重要而昂贵的设备减少在各种短路和异常运行时造成的损坏，在经济效益上也有显著效果。因此，在主设备的保护设计中，应要求保护在配置、原理接线和设备选型等方面，根据主设备的运行工况与结构特点，达到可靠、灵敏、快速且有选择性的要求。
四、保护电源
主设备保护装置的电源主要有三种类型：
（1）
有发电厂或变电所的直流电源供电的方式。一般电磁型和整流型保护装置都采用此种方式。
29/5.
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.
（2）
由逆变电流装置单独供电的方式。因逆变电源也由蓄电池直流电源供电，又经逆变整流稳压等回路转换，抗干扰性能好，故一般晶体管和集成电路型保护装置采用此方式。
（3）
电阻降压稳压或单独由蓄电池供电方式。为分散供电或集中供电，此方式只用于消耗功率较少的继电器。
电源装置应满足如下要求：
（1）
保证供电可靠，因整流型或晶体管型保护多为成套装置，消耗功率较大，一般多由直流母线单独供电，对供电回路应设电源监视装置。
（2）
电源应有较好的抗干扰性能。
五、线路保护与配置
1、110kV线路保护配置
<1>反映接地短路保护的装置：对于110kV线路，如不需要装设全线速动保护，则宜装设反时限零序电流保护作为接地短路的主保护与后备保护。
<2>反映相间短路的保护配置：对于110kV线路，要考虑是否装设全线速动保护，如装设全线速动保护，则除此之外，还要装设相间短路后备保护和辅助保护。
2、35kV与以下中性点非直接接地电网中线路保护配置
30/5.
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<1>相间短路的电流、电压的配置
根据有关规程，相间短路保护应按下列原则配置：
1）、保护的电流回路的电流互感器采用不完全星形接地，各线路保护用电流互感器均装设在A、C两相上，以保证在大多数两点接地情况下只切除一个接地故障点。
2）、采用远后备保护方式。
3）、线路上发生短路时，应快速切除故障，以保证非故障部分的电动机能继续运行。
<2>单相接地零序电流保护的配置
中性点非直接接地系统发生单相接地时，由于接地电流小，一般只在发电厂和变电所的母线上装设单相接地监视装置。监视装置反映零序电压，动作于信号。规程规定，对于条件安装零序电流互感器的线路，当单相接地电流能满足保护的选择性和灵敏性要求时，应装设动作于信号的单相接地保护，对不能安装零序电流互感器的线路，而单相接地保护能够躲过电流回路中不平衡电流的影响。
六、主变保护的选择
1、电力变压器继电保护装置的配置原则
（1）
应装设反映于部短路和油面降低的瓦斯保护。
（2）
应装设反映变压器绕组和引出线的多相短路与绕组匝间短路的纵差动保护或电流速断保护。
31/5.
.
.
（3）
应装设作为变压器外部相间短路和部短路的后备保护的过电压保护。
（4）
为防止中性点直接接地系统中外部接地短路故障的变压器零序保护。
（5）
防止大型变压器过励磁的变压器过励磁保护与过电压保护。
（6）
为防止相间短路的饿变压器阻抗保护。
（7）
为防止变压器过负荷保护。
2、变压器的主保护
（8）
当变压器油箱部短路时，短路点的电弧使变压器油分解，形成瓦斯气体。重瓦斯保护动作于断路器跳闸，是变压器的主保护，而轻瓦斯保护主要作用于信号。
（9）
当变压器线圈和引出线发生相间短路以与变压器发生匝间短路时，其保护瞬时动作，而且这种保护由差动保护来完成，因此差动保护是变压器的主保护。
3、依据：《电力装置的继电保护和自动装饰设计规》
第4.0.1条对电力变压器的下列鼓掌与异常运行方式；应装设响应的保护装置。
(1)绕组与其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路
(2)绕组的匝间短路
32/5.
.
.
(3)外部相间短路引起的过电流
(4)中性点直接接地地电力网中外部接地短路的过电流以与中性点过电压。
(5)过符合
(6)油面减低。
(7)变压器温度声高或油箱压力升高或冷却系统故障
第4.0.2条0.8MVA与以上的油浸式变压器和0.4MVA与以上的车间油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当壳故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。当变压器安装处电源无侧无断路器或短路开关时，可动作于信号。
第4.0.3条对变压器引出线，套管与部的短路故障，应装设响应的保护装置，10MVA与以上的单独硬性变压器和6.3MVA与以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护
第4.0.4条变压器的纵联差动保护应符合下列要求：
(1)应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流。
(2)差动保护围应包括变压器套管与其引出线。如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。
第4.0.5条对由外部相间短路引起的变压器
第4.0.6外部相间短路保护应符合下列规定：三线圈变压器，宜装于主电源侧和主符合侧。
33/5.
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.
第4.0.10条高压侧为单电源，低压侧无电源的降压变压器，不宜装设准们的零序保护。
4、过负荷保护
装社于变压器一相上的过负荷信于装置，动作后延时给出信号，过负荷装置保护动作时，仅给住信号感，引起值班人员的注意。过负荷信号装置的动作时间应比同一设备之过电流保护的最长动作时间长，一般取9-10秒就能满足要求。
第八节
防雷保护设计
一、避雷器
1、型式
选择避雷器时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点。
阀型避雷器的应用
型号
FZ型式
变电站用普通阀型
FCZ变电站用1、330KV与需要限制操作过电压的220KV磁吹阀型
与以下配电装置；
2、降低绝缘的配电装置；
3、布置场所特别狭窄或高烈度地震区；
34/57适用围
3～220KV发电厂、变电所的配电装置
.
.
.
4、某些变压器的中性点。
注：配电装置中包括变压器。
2、额定电压
避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。
二、防雷保护设计
1、变电所的防雷保护
（1）直击雷防护在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引入两根接地线与变电所公共接地装置相连。
变电所为独立式，在其外面的适当位置装设独立避雷针，其装设的高度应使其防雷保护围包括整个变电所。如果变电所处在其它建筑物的直击雷防护围以是，则可不另设独立避雷针。按规定，独立避雷针的接地装置接地电阻RE?10?。通常采用3~6根长2.5m，φ50mm的钢管，在装避雷针的杆塔附近作一排或多边形排列，管间距离5m，打入地下，管顶距地面0.6m。接地管间用40mm×4mm的镀锌扁钢焊接相连。引下线用25mm×4mm的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔与其基础的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用φ20mm的镀锌圆钢，长1~1.5m。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上距离。
（2）雷电侵入波的防护
①在电源进线的终端杆上装设阀式避雷器。引下线与公共35/5.
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.
接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺栓相连。
②在高压配电室装设有开关柜，其中配有避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防护雷电侵入波的危害。
2、本设计的发电机和主变处所用的避雷器选用普通阀型避雷器FZ型。
具体配置为：
1、在发电机的出处装避雷器，防止发电机出口出现过电压。
2、在主变的变压器装避雷器，防止主变的高压侧出现过电压。
3、在变压器中性点处装避雷器，防止变压器中性点处出现过电压。
4、在电压互感器的进线端装避雷器：防止进线出现过电压。
第三章
设计计算书
一、系统图（图1）与需要计算的短路点（图2）如下图所示
36/5.
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.
二、计算短路电路中各元件的电抗标幺值
架空线路X1=0.4*25*100/36.75*36.75=0.7404X2=0.4*15*100/36.75*36.75=0.4442X3=0.4*4*100/10.5*10.5=1.451237/5.
.
.
X4=0.4*7*100/10.5*10.5=2.5397变压器X1-2=10.5，X1-3=17.5，X2-3=6.5X1==0.1075X2==0X3==0.0675三、短路点短路电流计算
1、d1点短路
X总＝0.518/2=0.259短路电流标幺值I′=1/X总=1/0.259=3.861稳态短路电流
I=I′*100/√3Uav=3.861*100/√3*115=1.938冲击电流ich=2.55*I=2.55*1.938=4.9432、d2点短路
X总＝0.518/2+0.1075/2=0.3128短路电流标幺值I′=1/X总=1/0.3128=3.1970稳态短路电流
I=I′*100/√3Uav=3.1970*100/√3*36.75=5.0227冲击电流ich=2.55*I=2.55*5.0227=12.807938/571（X1-2+X1-3-X2-3）=1（10.5+17.5-6.5）2002001（X1-2+X2-3-X1-3）=1（10.6+6.5-17.5）20020011（X1-3+X2-3-X1-2）=（17.5+6.5-10.5）20020.
.
.
3、d3点短路
X总＝0.518/2+(0.1075+0.0675/2)=0.3465短路电流标幺值I′=1/X总=1/0.3465=2.886稳态短路电流
I=I′*100/√3Uav=2.886*100/√3*10.5=15.8693冲击电流ich=2.55*I=2.55*15.8693=40.46674、d4点短路
X总＝0.518/2+0.1075/2+(0.7404/3∥0.4442/3)=0.4054短路电流标幺值I′=1/X总=1/0.4054=2.4667稳态短路电流
I=I′*100/√3Uav=2.4667*100/√3*36.75=3.8754冲击电流ich=2.55*I=2.55*3.8754=9.88225、d5点短路
X总＝0.518/2+(0.1075+0.0675/2)+(1.4512/3∥2.5397/4)＝0.6210短路电流标幺值I′=1/X总=1/0.6210=1.6103稳态短路电流
I=I′*100/√3Uav=1.6103*100/√3*10.5=8.8546冲击电流ich=2.55*I=2.55*8.8546=22.5792结束语
在设计过程中,秉着严谨认真的态度，介绍了设计此方案39/5.
.
.
所要进行的各个部分，有短路的计算，设备的选择，变电所类型的确定。此外，还有二次回路保护的设计以与接地装置的设计。
在这次的设计中，查阅了大量的文献资料，和同学老师讨论相关的知识和问题，使我进一步熟悉和掌握了变电站设计的有关容，同时也提高了信息资料的运用能力。并且进一步培养和提高了运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神，锻炼了自主学习、独立工作和团结协作的能力，端正了学习态度，树立了严肃认真、实事和刻苦钻研的工作作风，为我更好地适应以后的工作了坚实基础。
但是，由于我的水平有限，论文写的较肤浅，如有错误和不当之初，肯请老师能给以指导。
参考文献
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发电厂电气部分（第二版）
水利电力1995[2]西北电力
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水利电力198940/5.
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水利电力1989[4]珩主编
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电力系统继电保护
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原文
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consume
Accordingtopertinentdataestimate:Fromgenerateselectricitytothepowersupply,tointheprocess-generalizedelectricalpowersystemeachkindofelectricalequipmentwhichuseselectricity(includinggenerator,transformer,powercircuit,electricmotorandsoon)thecompleteelectricalenergyconsumptionapproximatelycomposescontinuouslythepowerrate28%~33%.Thistothenationsaidayearhas3,178~374.6billionkWhtheelectricalenergytoloseinthemovementelectricalequipment,isequalinthe10mediumelectricityconsumptionsprovincessumofelectricityconsumption.Thisindicatedtheelectricitysavingpotentialisextremelybig,butalsoexplainedourcountrymeshwiredamagesleadsexcessivelyhigh,isintheworldcountryoftheoutputvalueenergyconsumptionbackwardness.Ourcountryelectricalnetworklinedamagingratereachesashighas8.7%,butGermanyisonly4.6%,backwardnessbecauseis:Oneisourcountryelectrical42/5.
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networkstructurebackward,wiretableweak,likeinelectricalnetworkmiddleandsmallscaleobsoletehighenergyconsumptiontransformercapacitytoobig,lackstheadjustmentability,createstheaccidentratehigh,linedamagingrateishigh;Twoiselectricalnetworkmovementmanagementbackwardness,theemphasissafeoperation,theneglecteconomymovement;Threeistheobsoleteideaandextensivenessmanagementfacilitatesthelinetodamageleadsexcessivelyhigh.Inbrief,createsourcountryelectricalnetworktolosethebigmainreasonis,ourcountrycityandcountrysideelectricalnetworkstructureandintheenterpriseelectricalnetworkstructureandtheelectricalnetworkmovementmanagementthetechnologycontenttooislow.Thetransformerintheentireelectricalpowersystemisonekindofapplicationwidespreadelectricalequipment,ingeneral,fromtheelectricitygeneration,thepowersupplytouseselectricitycontinuously,needstopassthrough3~5livepressureprocesses,itsownmusthavetheactivepowerlossandthereactivepowerconsumption.BecausetransformerTaiwannumbermany,43/5.
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theaggregatecapacityisbig,therefore(includingsendsinthegeneralizedelectricalpowersystem,for,useselectricity)moves,thetransformeralwayselectricalenergylossaccountsforthepowerrateabout10%.Thissaidtothenationthat,meantthewholeyeartransformeralwayselectricalenergylossisabove110billionkWh,isequaleconomizessumoftheelectricquantityin3mediumelectricityconsumptions.Ourcountrytransformerlosselectricalenergyissobig,isbecauseinourcountry"scityandcountrysideelectricalnetworkandenterpriseelectricalnetworkoldhighenergyconsumptiontransformerquantitytoobigtherefore.Inthecityandcountrysideelectricalnetworknotonlymassivelyhassix,the70"sobsoletetransformers,someunitsalsohavefour,the50"stransformersinmove,thegrandtotalhasmorethan1millionTaiwan,accountsforthesocialcapacityabove40%.Becausetheobsoletetransformercapacityisbig,createsourcountrymeshwiretodamageleadsexcessivelyhigh.Causesinourcountryelectricalnetworkstructurethetechnologycontenttofallbehind44/5.
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byfarthedevelopedcountry.Obsoletetransformerlong-termextendedactiveduty,renewalspeedslow,itsmainreasonisourcountryuniversalexistencefundshortaswellasconsumesenergytheequipmenttorenewtheideatobebackward,managesbackwardnessandthetechnologyeconomicaldecisionerrorcreates.2transformersrenewalmacro-scientificpolicy-makingInthenewcentury,transformsinthecityandcountrysideelectricalnetwork,wemustutilizetheknowledgeeconomyandthescienceandtechnology,theaccelerationobsoletetransformerrenewal.Musthavethemacro-scientificpolicy-makinginthetransformerrenewal.(1)setsupinthecommodityeconomysuperiorwinandtheinferiorwashoutcompetitionviewThemodernizationconsumesenergythedecision-makingwhichtheequipmentmanagestorequestthepeopletohavefromtheproducteconomicconcepttotransformintothecommodityeconomyidea;Transformsfromthefeudalblocksystemsmallpeasanteconomyideaintothecommodityeconomyinthecompetitionidea,the45/5.
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competitionruleisasuperiorwinandtheinferiorwashout.(2)setsupconsumesenergytheequipmenttechnologyattritionideaConsumesenergyscientifictheorymainfoundationwhichtheequipmentmanages,embarksfromtheeconomiclifeidea,transformstheproducteconomymaterialattritionideaintothetechnicalattritionidea.Consumesenergytheequipmenteconomiclifeisrefersconsumesenergytheequipmentinthemanufactureprocess,notonlyconsideredwhattheequipmentthematerialattrition,ismainisdeterminestheequipmentaccordingtothetechnicalattritiontheservicelife.Consumesenergytheequipment"technologytowear"isrefersconsumesenergytheequipmentintheuseprocess,onceinthesocietymakesthenewequipment,itstechnicalperformanceandtheeconomicefficiencycontinuedcomparedtotheoriginalequipmentwhenusessuperiorly,shouldaccordingtothetechnicalattritioncarryonthepolicy-makingrenewalequipment.(3)acceleratestheobsoletetransformerrenewalis46/5.
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oneofeconomicefficiencynotgoodenterprise"simportantaction.Becauselosesmoneytheenterpriseneedstowanttosurvivegetsdown,mustwalkturnslossesintoprofittheroad.Acceleratestheobsoletetransformerrenewal,thisistheeconomicaldecision-makingwhichlowlyinvestshighdelivers.3transformersrenewalelectricitysavingpotentialandsocialefficiencyWhencurrentourcountryobsoletetransformerrenewal,mustachievepoorlytotheobsoletetransformereliminationcenterselectspoorly,mustachievesuperiorlytothenewtransformershapingcenterelectssuperiorly,donothavepurelytobaseinthetransformerfundinvestsfew,mustfullyconsidertothemovementintheelectricitysavingeffect,thereforeshouldnotchooseinveststhefewenergyconsumptionhighS7transformer,shouldchooseinvestsbigelectricitysavingeffectgoodS9andthecrystallessconditiontransformer,becausetheelectricitysavingeffectisgood,themulti-flowers"investmentcanveryquicklytakeback.47/5.
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（1）obsoletetransformersrenewwanttobepoorselectpoorlyInthecurrentmanyenterpriseshasthemulti-Taiwanobsoletetransformer,althoughacceleratestheobsoletetransformerrenewaltobeabletobringtheconsiderableeconomicefficiencyfortheenterprise.Butbecauseobsoletetransformerquantitybig,isimpossibleinayeartorenewcompletelyallobsoletetransformers,renewsinevitablyyearbyyear,therefore,wantsinthemulti-Taiwanobsoletetransformereliminationtobepoorselectspoorly,throughthequantitativeevaluationlosesthebiggestobsoletetransformer,namelyeliminationtechnologycharacteristicpoor.Namelyobtainsthebiggestelectricitysavingeffectwiththesameinvestmentfund.Forexample:TheDalianchemicalplanthas260"sthe15000kVAobsoletetransformers,1was1961annualproducts,2were1963annualproducts,renewedthe1sttransformerinevitablyaccordingtotheconventionwhichin1961lefttheplant.Butthroughthequotaoptimizedcomputation,renewsthe1sttransformerwhole48/5.
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yearelectricitysaving640,000kW□h,butrenewsthe2ndtransformerwholeyearelectricitysaving1.54millionkW□h.Thusitcanbeseen,renewsthetransformerwhichin1963lefttheplantwholeyearmulti-electricitysaving700,000kWh.Thereforetheobsoletetransformerrenewsintheeliminationintheelectricalnetworktransformationandthemovementmanagement,donothavetoactaccordingtocompletelyleavestheplantthefixednumberofyears,shouldthroughthequantitativeevaluation,achievepoorlycenterselectspoorly.（2）sparetransformersmaynotrenewtemporarilySomeimportantlyuseselectricitytheloadalltohavethesparetransformer.Sparetransformerforguaranteesafepowersupply,onlythenwhenmovementtransformerbreakdownandoverhaulonlythenputstheoperation.Therunningtimeveryisshorteveryyear,likethesparetransformerrenews,itsrenewalfund30yearcannottakeback.ButButpaysattentionmustbepoortheobsoletetransformerinsuperiorlystaysbehinddoesspareandthespecialstoreup.49/5.
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Forexample:LiaoningYangJiazhangthesub-miningbureau"spineandcypress,paysthewell,intherangefirstthreetownshipstransformersubstationallhastwoobsoletetransformers,movesspare,eachtransformersubstationonlyrenewsatransformertoputtheoperation.Anothersparetransformerdoesnotrenew.Wholeyeartotalfestivalelectricquantity580,000kW□h.MeanwhilecomparedtorenewsthetransformertosavethefundnearlymillionYuancompletely,andreducedthecapacitytopastespends80tenthousandYuan.（3）newtransformersshapingswanttobesuperiorelectsuperiorlyCurrentourcountrypromoteshighlyeffectivetransformermainrightandwrongcrystallinestateandS9,therefore,theobsoletetransformerrenewsthecomputationisbytheenergyconservationcrystallessconditionandtheS9transformerreplacestheobsoletetransformer;ButthenewtransformershapingcomputationisreplacestheS7transformerbyS9.Becausethedistributiontransformerapplication50/57
110kV变电站设计
摘要
本次毕业设计以110kV变电站为主要设计对象，该110kV变电站是地区重要变电站，是电力系统110kV电压等级的重要部分。该变电站设有2台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV、和10kV三个电压等级。
本设计的第一章为绪论，主要阐述了变电站在电力系统中的地位。设计变电站的原则和目的以及变电站的基本情况。第二章是负荷计算及变压器的选择，根据已知变电站的负荷资料对变电站进行负荷计算。通过得出的负荷确定了主变的容量和台数、主变的型式及主变阻抗。第三章是变电站电气主接线的设计，分别通过对110kV、35kV、10kV侧电气主接线的拟定，选择出最稳定可靠的接线方式。第四章是短流计算，首先确定短路点，计算各元件的电抗，然后对各短路点分别进行计算，得出各短路点的短路电流。第五章是电气设备的选择，电气设备包括母线、断路器、隔离开关、电流和电压互感器、熔断器。第六章是配电装置，主要对变电站的配电装置进行设计。
通过对110kV变电站设计，使我对电气工程及其自动化专业的主干课程有一个较为全面，系统的掌握，增强了理论联系实际的能力，提高了工程意识，锻炼了我独立分析和解决电力工程设计问题的能力。
关键词：电气主接线
短路计算
电气设备
AbstractThisgraduationprojecttakethe110kVtransformersubstationasthemaindesignobject,this110kVtransformersubstationisthelocalimportanttransformersubstation,istheelectricalpowersystem110kVvoltagerankimportantpart.Thistransformersubstationisequippedwith2maintransformers,inthestationthe
firstchapterisanintroduction,mainlyelaboratedthetransformersubstationinelectricalpowersystemstatus.Designsthetransformersubstationtheprincipleandthegoalaswellasthetransformersubstationbasicsituation.Secondchapterisshouldersthecomputationandthetransformerchoice,carriesontheloadcomputationaccordingtotheknowntransformersubstationloadmaterialtothetransformersubstation.Throughtheloadwhichobtains,thewindingwiringway,theaccentpressthewayandtheelectricity,separatelythroughto110kV,35kV,10kVsideelectricity,firstdeterminedshort-circuitsthespot,calculatesvariouspartsreactance,thentorespectivelyshort-circuitsseparatelytocarryonthecomputation,obtainsrespectivelyshort-circuitstheshort-circuitcurrent.Fifth
chapteristheelectricalequipmentchoice,theelectricalequipmentincludingthegeneratrix,thecircuitbreaker,theisolator,theelectriccurrentandthevoltagetransformer,thefuse.Sixthchapteristhepowerdistributionequipment,mainlycarriesonthedesigntothetransformersubstationpowerdistributionequipment.Seventhchapterisanti-radarwiththeearth,thischapterthechoicetothearrester,aswellasdesign,causesme
electricpowerprojectdesignquestionability.Keywords:Theelectrical
Electricalequipment目录
1绪论
......................................................31.1变电站设计的原因和目的以及原则
.........................31.2变电站的基本情况......................................31.2.1原始资料..........................................31.2.2所选地址及环境....................................42负荷计算及变压器选择
......................................52.1负荷计算
..............................................52.1.1负荷资料..........................................52.1.2负荷计算..........................................52.2主变的选择............................................72.2.1主变压器容量和台数的确定：
.........................72.2.2主变压器型式的确定：
...............................72.2.3主变压器阻抗的选择：
...............................2.3站用变压器的选择......................................92.3.1站用变台数的确定：
.................................92.3.2站用变的容量确定：
.................................92.4无功补偿
............................................102.4.1补偿作用.........................................102.4.2无功补偿容量及电容器接线方式
......................103变电站主接线形式
.........................................123.1变电站主接线的要求及原则..............................123.1.1设计要求.........................................123.1.2设计原则.........................................133.2变电站主接线形式的选取...............................143.2.1110kV侧主接线方案选取
............................143.2.235kV侧主接线方案选取
.............................173.2.310kV侧主接线方案选取
.............................184短路电流的计算
...........................................214.1短路电流计算的目的...................................214.2短路电流计算.........................................214.2.1各元件电抗计算及等值电路图
........................214.2.2110kV母线侧短路电流的计算：
......................234.2.335kV母线侧短路电流的计算
.........................244.2.410kV母线侧短路电流的计算
.........................255电气设备的选择
...........................................275.1电气设备选择的一般原则...............................275.2载流导体的选择.......................................25.3断路器和隔离开关的选择...............................305.4电流互感器的选择.....................................355.5电压互感器的选择.....................................385.6高压熔断器选择.......................................396配电装置
.................................................416.1配电装置概述.........................................416.2变电站各电压等级采用的配电装置
........................416.2.1110kV配电装置
....................................416.2.235kV～10kV配电装置
...............................42总结
.......................................................43致谢
.......................................................44参考资料
...................................................451绪论
变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。
1.1变电站设计的原因和目的以及原则
毕业设计是本专业教学计划中的重要环节。此次毕业设计的目的是通过变电所设计实践，综合运用所学知识，贯彻执行我国电力工业有关方针政策，理论联系实践，锻炼独立分析和解决电力工程设计问
题的能力。
该变电站主要是为营口市开发区盼盼工业园区供电和服务的，并支持当地工农业的持续发展，使初具规模的旅游事业上一新台阶，改善和提高该境内人民的物质和文化生活。本变电所属新建110kV区域性终端变电站，主要满足该地区工业用电。
变电站的设计应根据工程的5—10年发展规划进行，做到远近结合、以近为主，正确处理近期建设与远景发展的关系，适当考虑扩建的可能性。必须从全局出发、统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案，必须节约用地的原则。
本站的设计是在国家和地方的规划下进行的，是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资、就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性。
1.2变电站的基本情况
1.2.1原始资料
为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，根据系统发展规划，拟建设一座kV的区域性终端变电站，设计原始资料要求如下：
1）、电压等级：kV2）、设计容量：拟设计安装两台主变压器。
3）、进出线及负荷情况
①、110kV侧，110kV侧进出线共4回,其中两回为进线，最大负荷利用时间为4200h。
②、35kV侧，35kV侧出线共4回，最大负荷利用时间为4000h。
③、l0kV侧，l0kV侧出线共计8回，无电源进线，最大负荷利用时间为5000h。
④、系统阻抗值为S=100MVA时的值。
1.2.2所选地址及环境
变电站位于城市的工业区附近，交通运输方便，海拔400M，地势平坦，公路交通方便，无污染源，夏季最高温度零上38度，冬季最低气温为-15度，年平均气温为零上15度，最大风速为20ms，覆冰厚度为5mm，土壤电阻率为<500Ω，冻土厚度为0.7m，主导风向：夏季为东南风，冬季为西北风。
2负荷计算及变压器选择
2.1负荷计算
2.1.1负荷资料
站用电负荷见表2-1，变电站主要负荷见表2-2。
表2-1站用电负荷统计
序号
12名称
主充电机
浮充电机
负荷值(kW)254.5功率因数
0.880.85345678主变通风
蓄电池及装置通风
检修间实验
载波远动
照明
采暖及其他
0.153160.9620160.730.880.80.62.1.2负荷计算
负荷计算采用：需用系数法计算电力负荷。公式如下：；；;最大负荷时：
1.
35kV出线侧负荷计算
×=6.54×tan（arccos0.91）=2.98表2-2变电站主要负荷统计
电压等级
线路
功率因数
最大负荷值(MW)
35kV化工厂
铝厂
水厂
钢厂
0.910.80.80.850.920.80.86.546.535.055.572.041.751.9210kV机械厂
齿轮厂
电台
纺织厂
食品加工厂
木材厂
皮革厂
自来水厂
×=6.53×tan（arccos0.87）=3.70×=5.05×tan（arccos0.88）=2.72×=5.57×tan（arccos0.85）=3.452.
10kV出线侧负荷计算
0.860.930.80.880.901.881.931.481.741.76=×=2.04×tan（arccos0.92）=0.87=×=1.75×tan（arccos0.89）=0.90=×=1.92×tan（arccos0.87）=1.09=×=1.88×tan（arccos0.86）=1.12=×=1.93×tan（arccos0.93）=0.76=×=1.48×tan（arccos0.88）=0.80=×=1.74×tan（arccos0.88）=0.94=×=1.76×tan（arccos0.90）=0.85于是母线侧的总负荷为
+=0.85(6.54+6.53+5.05+5.57)+0.8(2.04+1.75+1.92+1.88+1.93+1.48+1.74+1.76)=31.74MW
+=0.85(2.98+3.70+2.72+3.45)+0.8(0.87+0.90+1.09+1.12+0.76+0.80+0.94+0.85)=16.78Mvar则系统的计算负荷为：
最大运行方式下：
Scmax?2Pcmax2?Qcmax2?31.74?16.27?835.9MVA
2.2主变的选择
主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的台数、变压器的形式、绕组连接方式、变压器的调压方式和对变压器的阻抗选择。以下分别根据本次设计进行详细的阐述。
2.2.1主变压器容量和台数的确定：
主变压器的容量一般按变电所建成5—lO年的规划负荷选取，并适当的考虑到远期10—20年的负荷发展。再者，可根据变电所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，应考虑当一台主变故障或检修停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应能保证用户的一级和二级负荷，一般性变电所，应能保证全部负荷的70%。
根据负荷计算：Scmax?Pc2max?Qc2max?31.742?16.782?35.9MVA,主变压器的台数，对于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，变电所以装设两台主变压器为宜。故选择两台31500kVA主变压器。
2.2.2主变压器型式的确定：
变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性及运输条件等因素，在不受运输条件限制时，330kV及以下的变电所均应选用三相变压器，对具有三种电压的变电所，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15％以上时，采用三绕组变压器，本变电站变压器各侧绕组的功率均已达到了总容量的15%，故选三相三绕组变压器。
1）.绕组连接方式选择：
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形，如何组合要根据具体工程来确定，我国ll0kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接，35kV采用Y连接，35kV以下电压等级、变压器绕组都采用△连接，所以本变电所主变压器绕组连接方式为Y0Y△。
2）.调压方式的选择：
普通型的变压器调压范围很小，仅为±5%而且当调压要求的变化趋势与实际相反(如逆调压)时，仅靠调整普通变压器的分接头就无法满足要求，有载调压它的调整范围较大，一般在15%以上，而且，既要向系统传输功率，又可能从系统倒送功率，要求母线电压恒定保证供电质量的情况下，有载调压变压器可以实现。因此选用有载调压变压器。
2.2.3主变压器阻抗的选择：
对于三绕组变压器目前在制造上有两种基本的组合方式，即“升压结构”和“降压结构”。“升压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为中、低、高，所以变压器中压侧阻抗最大。“降压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。
根据以上综合比较，所选主变压器的特性数据如下：
形式：SFSZ—31500ll0；各侧容量比为：100l0050连接组别号：Yn，yn0，d11调压范围为：高压ll0±8×1.25%kV中压38.5±2×2.5%kV低压10.5kV
阻抗电压为：高—中：10.5高—低：18中—低：6.5结构形式为：降压结构
空载损耗(kW)：50.3负载损耗(kW)：175空载电流(%)：1.42.3站用变压器的选择
变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。
2.3.1站用变台数的确定：
一般变电所装设一台所用变压器，对于枢纽变电所、装有两台以上主变压器的变电所中应装设两台容量相等的所用变压器，互为备用，如果能从变电所外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台所用变压器。根据如上规定，本变电所选用两台容量相等的所用变压器。
2.3.2站用变的容量确定：
所用变压器的容量应按所用负荷选择。计算负荷可按照下列公式近
似计算：；；;
根据原始资料给出的所用负荷计算：
Scmax?Pc2max?Qc2max?31.742?16.782?78.041KVA根据容量选择所用电变压器如下：
型号：S—80l0；容量为：80(kVA)连接组别号：Y，yn0调压范围为：高压：±5％
阻抗电压为(%)：4结构形式为：降压结构
空载损耗(W)：270负载损耗(W)：1650空载电流(%)：2.4无功补偿
无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有重要意义。
无功补偿方式有两种：即高压集中补偿和低压分散补偿本所是地区变电所采用10kV侧补偿方式：
补偿装置分类：串联补偿装置和并联补偿装置。
2.4.1补偿作用
（1）对110kV及以下电网中的串联电容补偿装置：用以减少线路电压降，降低受端电压波动，提高供电电压，在闭合电网中，改善潮流分布，减少有功损耗。
（2）在变电所中，并联电抗补偿装置常接在主变压器的低压侧，对调相机，并联电容补偿装置和静止补偿装置都直接连接或通过变压
器并接于需补偿无功的变电所、换流站的母线上，也可连接在变电所110kV电压母线上。
（3）补偿装置设置于发电厂、变电所、配电所、换流站或开关站中大部分连接在这些厂站母线上，也有的补偿装置是关联或串联在线路上。
2.4.2无功补偿容量及电容器接线方式
本设计采用并联电容器作为无功补偿装置。
（1）无功补偿装置容量的确定
现场经验一般按主变容量的10％--15％来确定无功补偿装置的容量。此设计中主变容量为31500KVA故并联电容器的容量为：3150KVA—4725KVA为宜，在此设计中取4725KVA。
（2）并联电容器装置的接线
并联电容器装置的基本接线分为星形（Y）和三角形（△）两种。经常使用的还有由星形派生出来的双星形，在某种场合下，也采用有由三角形派生出来的双三角形。
本设计采用双星形接线。因为双星形接线更简单，而且可靠性、灵敏性都高，对电网通讯不会造成干扰，适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。
中性点接地方式：对该变电所进行无功补偿，主要是补偿主变和负荷的无功功率，因此并联电容器装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式。
3变电站主接线形式
3.1变电站主接线的要求及原则
3.1.1设计要求
电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。
（1）可靠性
对于一般技术系统来说，可靠性是指一个元件、一个系统在规定的时间内一定条件下完成预定功能的能力。电气主接线属可修复系统，其可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间所占的比例。
主接线可靠性的具体要求：
①断路器检修时。不宜影响对系统的供电：
②断路器或母线故障。以及母线或母线隔离井关抢修时,尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证对I、II类负荷的供电。
③尽量避免发电厂或变电站全部停电。
④对装有大型机组的发电厂及超高压变电所，应满足可靠性的特殊要求。
（2）灵活性
①调度灵活，操作方便。应能灵活地投入或切除机组、变压器或线路，灵活的调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊
运行方式下的要求。
②检修安全。应能方便地停运线路、断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求。
③扩建方便，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建时一、二次设备所需的改造最少。
（3）经济性
可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活．将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求的前提下，做到经济合理。
①投资省。主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资；应适当限制短路电流，以便选择轻型电器设备；对110kV及以下的终端或分支变电所，应推广采用直降式[110(6～l0)kV]变电所和质量可靠的简易电器(如熔断器)代替高压断路器。
②年运行费小。年远行费包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择变压器的型式、容量、台数。③占地面积小。主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地相节省构架、导线、绝缘子及安装费用。
④在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。
3.1.2设计原则
1变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支
接线，但在系统主干网上不得采用分支界线。
2在35-60kV配电装置中，当线路为3回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线，若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。
36-10kV配电装置中，线路回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，线路在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采用双母线接线。
4kV配电装置中，线路在4回以上时一般采用双母线接线。
5当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。
总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规范、规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。
3.2变电站主接线形式的选取
3.2.1110kV侧主接线方案选取
本设计提出两种方案进行经济和技术比较。根据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第3.2.3条和第3.2.4条：110kV线路为六回及以上时，宜采用双母线接线，在采用单母线，分段单母线或双母线的35—ll0kV主接线中，当不容许停电检修断路器时，可设置旁路母线和旁路隔离开关。故预选方案为：双母接线和双母线带旁母接线。
方案一、双母线接线如图3－1图3-1双母线接线
1、优点：
（1）
供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组导线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路母线隔离开关，只停该回路。
（2）
调度灵活，各个电源和各个回路负荷可任意切换，分配到任意母线上工作，能够灵活地适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化的需要。
（3）
扩建方便，向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。
（4）
便于实验，当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
2、缺点：
（1）
增加一组母线和每回路就需增加一组母线隔离开关。
（2）
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。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
3、适用范围：
（1）6—l0kV配电装置，当短路电流较大，需要加装电抗器。
（2）35—63kV，回路总数超过8回，或连接电源较多，回路负荷较大时。
（3）ll0—220kV，出线回路在5回及以上时；或当ll0—220kV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。
方案二、单母线分段接线如图3－2。
1、优点：
（1）
用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。
（2）
安全性，可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。
2、缺点：
（1）
当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。
（2）
扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。
图3-2单母线分段接线
（3）
当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。
3、适用范围：
（1）6～10KV配电装置出线回路数为6回及以上时。
（2）35～63KV配电装置出线回路数为4～8回时。
（3）110～220配电装置出线回路数为3～4回时。
方案比较：
方案一相对方案二调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分
配到某一组母线上，所以当该母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线上的回路不需要停电，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。而且方案一在扩建时比方案二方便，在有双回架空线时也不会导致出线交叉跨越。通过对以上两种方案比较，结合现代科学进步，新型断路器的停电检修周期延长，没有必要考虑停电检修断路器，结合经济建设的需要，在满足要求的前提下，尽可能节约设备的投资故待设计的变电所110kV接线选取方案一，双母线接线，即能满足要求。
结论：110kV侧采用双母线接线。
3.2.235kV侧主接线方案选取
根据任务书要求，35kV侧进出线共6回，本期4回，每回最大负荷7500KVA。同样本设计提出两种方案进行经济和技术比较。根据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第23条：35kV—60kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线，当出线为2回以上时，一般采用单母线或分段单母线的接线。
方案一、单母线分段接线如图3－3图3-3单母线分段接线
1、优点：
（1）
用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。
（2）
安全性，可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。
2、缺点：
（1）
当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。
（2）
扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。
（3）
当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。
方案二、单母线接线如图3－4图3-4单母线接线
由于此种接线，可靠性低，一条线路有故障所有设备均要停电，影响供电可靠性因此可以排除。
结论：35kV侧采用单母线分段接线。
3.2.310kV侧主接线方案选取
根据任务书要求，l0kV侧进出线共计6回，留两回为备用间隔，据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第3.2.5条：当变电所装有两台主变压器时，6—l0kV侧宜采用单母分段接线，线路为l2回及以上时，也可采用双母线，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。故预选方案为：单母线分段接线或分段单母线的接线。
方案一、单母线分段接线如图3－5图3-5单母线分段接线
1、优点：
(1)用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。
(2)安全性，可靠性高。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。
2、缺点：
(1)当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。
(2)扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。
(3)当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。
方案二、单母线接线如图3－6由于此种接线，可靠性低，一条线路有故障所有设备均要停电，影响供电可靠性因此可以排除。
结论：10kV侧采用单母线分段接线。
图3-6单母线接线
4短路电流的计算
4.1短路电流计算的目的（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）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。
（5）按接地装置的设计，也需用短路电流。
4.2短路电流计算
为选择ll0kV—35kV—l0kV配电装置的电器和导体，需计算在最大运行方式下流过电气设备的短路电流，变电站用电回路共选3个短路点，即：d1、d2、d3。
系统为无限大容量，选=100MVA4.2.1各元件电抗计算及等值电路图
等值电路图及其各元件电抗计算为了计算不同短路点的短路电流值，需要将等值网络分别化简为以短路点为中心的等值网络，常常采用的方法有：网络等值变换、利用网络的对称性简化、并联电源支路的合并和分布系数法四种。
根据本次设计所选主接线方式和长期运行方式(两台主变压器并联
运行)，对网络图进行简化。
绘制网络等值电路如下图4－1：
图4-1短流计算网络等值电路图
线路电抗的计算：
＝(0.42)×(100)×40＝0.062＝(0.42)×(100)×l8＝0.0272变压器电抗的计算：
根据所选主变压器型号，查表得：
阻抗电压分别为：＝18＝l0.5＝6.5＝(+－)2＝(10.5+18－6.5)2＝11＝(+－)2＝(10.5+6.5－l8)2＝0＝(+－)2＝(18+6.5－10.5)2＝7阻抗的标么值：
＝100＝(11×l00)(100×31.5)＝0.349＝l00＝＝l00＝(7×100)(100×31.5)＝0.222由于是本次设计是两台变压器并联运行，所以：
＝0.3492＝0.1745＝0＝0.2222＝0.1114.2.2110kV母线侧短路电流的计算：
1、点短路：＝ll5kV等值电路如图：
图4-2点短路电流等值电路图
点转移阻抗：
对点：
＝0.06对点：＝0.0272总的转移阻抗：＝0.060.0272＝0.0186短路电流标么值：
＝l＝10.0186＝53.76有名值：＝＝(53.76×l00)(×115)＝26.99冲击值：＝2.55＝2.55×26.99＝68.825短路容量：＝＝×115×26.99=5376.025全电流最大有效值：＝1.52＝1.52×26.99=41.0254.2.335kV母线侧短路电流的计算
2.点短路：＝37kV等值电路如图：
图4-3点短路电流等值电路图
点的转移阻抗：
对点：＝0.06对点：＝0.0272、对点：＝()++=0.1931标么值：＝l＝10.1931＝5.179有名值：＝＝(5.179×l00)(×37)＝8.081冲击值＝2.55＝20.607短路容量：＝＝
×37×8.081=517.878全电流最大有效值：＝1.52＝12.2834.2.410kV母线侧短路电流的计算
3、点短路：＝10.5kV等值电路如图：
图4-4点短路电流等值电路图
点的转移阻抗：
对点：=0.06对点：=0.0272、对点：＝()++＝0.3041标么值：＝l＝10.3041＝3.288有名值：
＝＝(3.288×l00)(×10.5)＝18.081(KA)冲击值：＝2.55＝46.108短路容量：S＝＝×10.5×18.081=328.831全电流最大有效值：＝1.52＝1.52×18.081=27.483短流计算结果统计如下表4-1所示
表4-1短流计算统计表
短路形式
短路点编号
基准电流
基准电压
计算电抗全标么值
短路电流计算标么值
短路电流计算有名值
短路冲击电流
全电流最大有效值
短路容量(MVA)
0.5021150.018653.7626.9968.82541.0255376.025三相短路
1.56370.19315.1798.08120.60712.283517.875.49910.50.30413.28818.08146.10827.483328.8315电气设备的选择
5.1电气设备选择的一般原则
1、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展；
2、应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致；
3、同类设备应尽量减少器种；
4、所选导体和电器力求技术先进、安全适用、经济合理、贯穿
以铝铜、节约占地等国策。选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管部门鉴定合格。
5、在选择导体和电器时，应按正常工作条件进行选择选择，并按短路情况校验其动稳定和热稳定。以满足正常运行、检修和短路情况下的要求。
6、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，按本工程的设计容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算。
7、所选的导体和电器应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件校核电器的基本使用条件。
5.2载流导体的选择
本次载流导体设计包含两部分：软导体、硬导体。对于ll0kV、35kV侧的主母线和相对应的变压器引线选用软导体，对于l0kV侧的主母线和相对应的变压器引线选用硬导体。下面分别进行选取：
1、110KV侧：
（1）、110kV侧主母线：
对于ll0KV侧主母线按照发热选取，本次设计的110kV侧的电源进线为两回，一回最大可输送60000kVA负荷，最大持续工作电流按最大负荷算：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×60000)(×ll0)＝330.66(A)查设备手册表选择LGJ—18510钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
（2）、ll0kV侧主变压器引接线：
110kV侧主变压器引接线按主变压器的持续工作电流计算，按经济电流密度进行选取。
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×31500)(×ll0)＝173.6(A)＝4200h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：J=1.2A＝J＝173.61.2＝144.67()查设备手册表选择LGJ—18510钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
（3）、110KV侧出线：
ll0KV侧出线：＝1.05＝1.05S×＝(1.05×35000)(×110)＝192.89(A)＝4200h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：J=1.2A＝J＝192.891.2＝160.74()查设备手册表选择LGJ—15025钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为478A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
2、35KV侧
（1）、35kV侧主母线：
对于35kV侧主母线按照发热选取，本次设计的35kV侧一回最大可输送7500kVA负荷，主变压器的容量为31500kVA，所以最大持续工作电流按最大负荷主变压器的持续工作电流计算：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×31500)(×35)＝545.61(A)查设备手册表选择LGJ一185钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为552A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
（2）、35kV侧主变压器引接线：
35kV侧主变压器引接线的选择同上。
（3）、35KV侧出线：
35KV侧出线：＝1.05＝1.05S×＝(1.05×7500)(×35)＝129.9(A)＝4000h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：
J=1.24A＝J＝129.91.24＝104.76()查设备手册表选择LGJ—9515钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为357A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
3、10KV侧：
（1）、10kV侧主母线：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×315002)(×10)＝954.79(A)查设备手册表选择63×8单片矩形铝母平放，平放时长期允许载流量为995A。按点的短路条件校验：
热稳定的校验：C：为热稳定系数
T＝保护时间+全分闸时间＝1.5+0.1＝1.6S＝T×（+l0＋）l2＝1.6×(+l0×+)l2＝523.076如果短路电流切除时间，导体的发热主要由周期分量来决定，在此情况下可以不计非周期分量的影响。所以：
≈=523.067S查表得，当硬铝在工作温度为70℃时取C＝87＝√C＝266.79所选矩形母线63×8＝504266.79,故满足热稳定要求。
动稳定的校验：取支持跨距：L=1m相间距离：a＝50cm＝0.5m，震动系数：β＝1截面系数：W＝b6＝8××6＝5292×
M=1.73×××8×a=1.73××18×0.5=32.667（Nm）
σ=MW=32.×=6.17×
硬铝的最大允许应力=70×(pa)，故能满足要求。
（2）、10kV侧主变压器引接线同10KV主母线。
（3）、10KV侧出线：
＝1.05＝1.05S×＝（1.05×1900）（×10）
＝115.18(A)＝5000h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：
J=1.06A＝J＝115.181.06＝108.66()查设备手册表选择LGJ—9515钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为478A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
5.3断路器和隔离开关的选择
（一）110KV侧
1、ll0kV侧断路器的选择：
点的短路参数：
＝68.825(kA)；I"＝I∞＝26.99(kA)＝ll0KV＝1.05＝1.05S×＝(1.05×60000)(×ll0)＝330.66(A)查设备手册试选LW35—l26型六氟化硫断路器。LW35—l26型六
氟化硫断路器参数如下：
额定电压：＝l26kV额定电流：＝3l50A三秒热稳定电流：
＝40kA额定短路开断电流：＝31.5kA额定峰值耐受电流：＝＝l00kA额定短路关合电流：100kA动稳定校验：
＝330.66(A)＜
＝68.825(kA)＜＝l00(kA)动稳定校验合格。
热稳定校验：＝十
T＝保护时间+全分闸时间＝0.5+0.1＝0.6s＝T×(+l0+)l2＝0.6×(+l0×
十)l2＝437.076＝×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝36.423＝437.076+36.423＝473.499(·S)＝×＝×3＝4800(·S)＞热稳定校验合格。
所以，所选断路器满足要求。
2、l10kV侧隔离开关的选择：
＝ll0kV＝330.66(A)查设备手册试选—ll0型隔离开关，参数如下：
额定电压：=ll0kV额定电流:=600A动稳定电流：＝55kA5s热稳定电流：14kA动稳定校验：
＝4l3.33(A)＜
＝23.705(kA)＜＝55(kA)
动稳定校验合格。
热稳定校验：
＝51.85+4.32＝56.17(·S)＝×＝×5＝980(·S)＞热稳定校验合格。
所选隔离开关满足要求。
（二）35KV侧
1、35kV侧断路器的选择：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×31500)(×35)＝545.60(A)点的短路参数：
＝20.607(kA)＝＝8.081(kA)＝35kV查设备手册试选—40.5型真空断路器。
ZW8—40.5型真空断路器参数如下：
额定电压：＝40.5kV额定电流：＝2000A三秒热稳定电流：＝20kA额定短路开断电流：＝31.5kA额定峰值耐受电流：＝＝50kA额定短路关合电流：50kA动稳定校验：
＝545.60(A)＜
＝20.607(kA)＜＝50(kA)动稳定校验合格。
热稳定校验：＝十
T＝保护时间+全分闸时间＝0.5+0.1＝0.6s＝T×(+l0+)l2＝0.6×(8.0812+l0×十)l2＝39.18＝I"2×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝3.265＝39.18+3.265＝42.445(·S)＝×＝×3＝1200(·S)＞热稳定校验合格。
所以，所选断路器满足要求。
2、35KV侧隔离开关的选择
＝35kV＝545.60(A)查设备手册试选—35（D）型隔离开关，参数如下：
额定电压：=35kV额定电流:=1250A动稳定电流：＝40kA2s热稳定电流：16kA动稳定校验：
＝545.60(A)＜
＝20.07(kA)＜＝40(kA)动稳定校验合格。
热稳定校验：
＝39.18+3.265＝42.445(·S)＝×＝162×2＝512(·S)＞热稳定校验合格。
所选隔离开关满足要求。
（三）10KV侧
1、l0kV主变侧断路器的选择：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×315002)(×l0)＝954.79(A)点的短路参数：
＝46.108(kA)；＝＝18.081(kA)＝l0kV由于l0kV选用为户内成套设备，根据厂家提供的型号，选空气绝缘金属铠装移开式KYN28型开关柜。
断路器型号为ZN63A-12T1250A-31.5其参数如下：
额定电压：＝l2kV额定电流：＝l250A四秒热稳定电流：＝31.5kA额定短路开断电流：=31.5kA额定峰值耐受电流：＝＝80kA额定短路关合电流：80kA动稳定校验：
＝954.79(A)＜
＝46.108(kA)＜＝80(kA)动稳定校验合格。
热稳定校验：
＝+T＝保护时间+全分闸时间＝1.9+0.1＝2s＝T×(+l0+)l2＝2×(+l0×+)l2＝653.85＝×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝16.35＝653.85+16.35＝670.20(·S)＝×＝31.52×4＝3969(·S)＞热稳定校验合格。
所选断路器满足要求。
2、l0kV侧出线断路器的选择：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×l900)(×l0)＝l15.18(A)点的短路参数：
＝46.108(kA)；＝＝18.081(kA)＝l0kV与上同样，选空气绝缘金属铠装移开式KYN28型开关柜。
断路器型号为ZN63A-12T630A-20其参数如下：
额定电压：＝l2kV额定电流：＝630A四秒热稳定电流：＝20kA额定短路开断电流：=20kA额定峰值耐受电流：＝＝50kA额定短路关合电流：50kA动稳定校验：＝115.18A)＜
＝46.108(kA)＜＝50(kA)动稳定校验合格。
热稳定校验：＝+T＝保护时间+全分闸时间＝1.9+0.1＝2s＝T×(+l0+)l2＝2×(+l0×+)12＝653.85＝×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝16.35＝653.85+16.35＝670.20(·S)＝×＝202×4＝l600(·S)＞热稳定校验合格。
所选断路器满足要求。
主变中性点隔离开关选取中性点专用型号：—60型
主要参数：
额定电压：＝1l0kV额定电流：＝400A动稳定电流：＝15.5kA10s热稳定电流：4.2kA断路器、隔离开关选取结果见表5－15.4电流互感器的选择
1、110kV主变压器侧：
＝(1.05×31500)(×ll0)＝l73.6(A)
＝110kV选取：LVQB—110，3005，0.5D10P电流互感器参数：
1秒热稳定电流：40kA表5-1断路器、隔离开关
型号
安装地点
参数
额定电额定电动稳定压
断
路
器
LW35—126—40.5ZN63A—12T1250—31.5ZN63A—
10kV出12T630—20隔
离
开
关
—11110kV侧
—35（D）
35kV侧
35—11主变中60400154.2125040161006005514线侧
126305020110kV侧
35kV侧
40.510kV主变侧
122000125050802031.5126流
3150电流
100热稳定电流
4性点
动稳定电流：100kA动稳定校验：＝68.825kA≤100kA动稳定校验合格。
热稳定校验：
＝473.499(·S)＝×＝1×＝1600（S）
＜
热稳定校验合格。
2、110kV进线侧：
＝(1.05×60000)(×110)＝330.66(A)＝ll0（kV）
选取：LVQB—110,4005,0.55P10P,校验同上
3、110kV出线侧：
＝(1.05×35000)(×l10)＝l92.89（A）
＝ll0（kV）
选取：LVQB—110,3005,0.55P10P,校验同上
4、35kV主变压器侧：
＝(1.05×31500)(×35)＝545.6l(A)＝35（kV）
选取：LZZB7-35，6005,0.5D10P,电流互感器参数：
短时热稳定电流：31.5kA动稳定电流：80kA
动稳定校验：＝20.607kA≤80kA动稳定校验合格。
热稳定校验：
＝42.445(·S)＝
2×＝1×＝992.25（S）
＜
热稳定校验合格。
5、35kV出线侧：
＝(1.05×7500)(×35)＝129.94(A)＝35（kV）
选取：LZZB7-35，3005,0.510P,校验同上
6、l0kV主变压器侧：
＝(1.05×315002)(×l0)＝945.8(A)＝l0（kV）
由于l0kV选用为户内成套设备，所以选取和开关柜配套
使用的型号：LMZ－l215005电流互感器参数：
雷电冲击耐受电压(kV)，75短时工频耐受电压(kV)，427、l0kV出线侧：
＝(1.05×l900)(×l0)＝115.18(A)＝l0kV10kV选用为户内成套设备，所以选取和开关柜配套
使用的型号：LZZBJ1－l21505电流互感器参数：
雷电冲击耐受电压(kV)，755.5电压互感器的选择
电压互感器的选择应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求。
1、3－20kV配电装置，宜采用油绝缘结构，也可采用树脂
浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。
2、35kV配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。
3、ll0kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求
时，宜采用电容式电压互感器。
根据上述条件，选择如下：
110kV母线选单相、串级式、户外式电压互感器。
35kV母线选单相、户外式电压互感器。
10kV母线成套设备配套电压互感器。
电压互感器选择结果见表5－2所示；
表5-2电压互感器
安装型号
地点
台数
额定电压(kV)各级次额定容量(VA)原线圈
副线圈
辅助0.5线圈
110kV母线
35kV母线
JDJJ-352350.10.13150250600-11021100.10.1级
50010001级
3级
10kV母线
JDZJ-102100.10.1350802005.6高压熔断器选择
变电所35kV电压互感器和l0kV电压互感器以及所用变压器都用高压熔断器进行保护，不需装设断路器，保护电压互感器的熔断器，需按额定电压和开断电流进行选取。
＜＜
＝(1.05×l25)(×l0)＝7.58(A)1、所用变压器高压侧熔断器属成套设备选用—10型熔断器进行保护。
2、35kV电压互感器选取—35型高压熔断器。
3、l0kV电压互感器属成套设备，选取—l0型高压熔断器。
高压熔断器选择结果如表5－3所示；
表5-3高压熔断器
型号
安装地点
额定电压额定电流最大分段备注
（kV）
(kA)电流
-3535KvYH350.560保护电压互感器
-1010kVYH100.550保护电压互感器
6配电装置
6.1配电装置概述
配电装置是电气—次接线的工程实施。选择安装场地、布置设备、每个设备的固定、设备之间的连接。电缆沟道及运输道路的分布等问题对完成一次接线并使之具有优良的技术经济性影响极大。
配电装置的设计必须满足下述基本要求：
（1）安全可靠。首先应保证运行与检修人员的安全、使运行人员巡视与检修人员检修时与带电体边缘有足够的安全距离，同时还要考虑设备运输时不致与带电体之间发生放电现象。必须考虑到事故发生时限制事故扩大的措施。
（2）在符合规程规定的条件下，与国家经济发展相同步，改善运行与检修的条件
（3）防震、防污。我国部分地区属地层地区，因此应考虑防震措施，以确保电力系统的安全，发生地层灾害时迅速恢复电力供应对保护人民的安全，恢复生产具有十分重要的意义。配电装置应防止电厂自身及周围工厂排废的污染，应根据污秽等级确定扩大屋内配电装置使用的电压等级(一般清洁地区跟用于35kV及以下电压级)或采取其它的措施
（4）考虑扩建。热电厂和变电站往往需要扩建，除近期已确定的扩建工程外，在可能的情况下，应为尚难预料的远期扩建留有余地。
（5）节省投资，减少占地。在保证前述四项要求的前题下，依
靠精心设计，使用经实践证明可靠的新技术、新材料以降低投资和减少占地。在土地紧张的情况下，占地可能成为设计配电装置的主要制约因素。
6.2变电站各电压等级采用的配电装置
6.2.1110kV配电装置
采用户外双列布置，进线采用悬挂式软母线，进出线架构高10米，间隔宽度均8米，母线及进出线相间距离为2.2米。
6.2.235kV～10kV配电装置
采用双层屋内配电装置，10kV在一楼，采用CP800型中置式金属铠装高压开关柜，单母线分段，双列布置，10kV出线均为电缆出线。35kV在二楼，采用KYN-35Z型金属铠装高压开关柜，单列布置，35kV均为架空进出线。
总结
经过近一个月的努力，毕业设计终于完成了。毕业设计是对四年来所学知识的综合考察，不仅要求全面掌握所学知识，还要能够综合运用，并结合自学有关知识才能完成。通过本次毕业设计，掌握了110kV变电站的设计的过程。这是对所学知识进行的一次实践，使电气专业知识得到巩固和加深，逐步提高了解决问题的能力，但在本次设计中仍有存在不足与疏漏，我将在以后的工作、学习中扬长避短，发扬严谨的科学态度，使所学到的知识不断的升华。
在设计过程中，得到了老师和同学们的指导和帮助，设计才得以
顺利的进行。有了这次毕业设计的经历，为我今后的工作也垫定了基础。
致谢
通过此次毕业设计，加深了我所学的电气工程专业知识，为今后顺利的开展工作打下良好的基础，特别是对认识问题、分析问题、解决问题的能力有了较大的提高。本次毕业设计也是对我整个学习阶段的一次综合测试。
在毕业设计过程中，衷心的感谢王玉梅老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议。他那严谨求实的教学作风、诲人不倦的耐心，给我留下了难以磨灭的印象。同时，我还要感谢河南理工大学大学带过我们的所有老师，你们对待知识严谨求实的态度、一丝不苟的工作作风，使我受益匪浅。在此，我对你们表示最衷心的感谢，我将在今后的工作中不断追求新知识、继续努力，不辜负老师们对我们悉心的培养。
参考资料
1、电力工程设计手册1上海科学技术出版社
2、电力工程设计手册3上海科学技术出版社
3、电力工程电气设计手册1水利电力部西北电力设计院编
4、发电厂电气部分
中国电力出版社
5、电力系统分析（上、下）
华中理工大学出版社
6、煤矿电工手册。
煤矿工业出版社
7、电力工程。
华中科技大学出版社
8、供电技术。
煤炭工业出版社
9、变电所设计（10-220kV）
辽宁科学技术出版社
10、变电所所址选择和布置
水利电力出版社
11、电力设备接地设计技术规程SDJ8-97水利电力出版社
12、电力设备过电压保护设计规程SDJ7-79水利电力出版社
13、变电所总布置设计技术规定（试行）SDGJ63-84中国电力出版社
14、电力系统技术导则（试行）SD131-84中国电力出版社
15、高电压配电装置设计技术规程SDJ5-85中国电力出版社
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