课程设计说明书4s

课程设计说明书

指导教师：xxx

学校：xx大学

学院：电气工程学院

专业：电气工程及其自动化

班级：103班

姓名：

学号：

所选课题：《发电厂电气部分》课程设

计（2）

课题...................................................................................1

前言...................................................................................2

1.主接线设计..............................................................................4

1.1主接线的种类..............................................4

1.2各种主接线中主要电气设备的配置原则........................5

1.3主接线的图纸方案设计......................................8

2.变压器的选择...............................................................11

2.1、电力变压器的分类.........................................11

2.2电力变压器的参数和特性.....................................11

2.3 电力变压器的台数和容量的选择原则...........................13

2.4 对方案一主变压器的选择....................................15

3.短路电流的计算............................................................17

3.1 短路电流计算的目的.........................................17

3.2短路的危害................................................. 17

3.3短路电流实例计算............................................17

4.电气设备的选择......................................................... ... ..20

4.1 电器主要选择项目简易汇总表.................................20

4.2导体的选择和校验............................................21

4.3母线选择与校验......................................... ...22

4.4 断路器和隔离开关的选择及校验...................... ...... .27

4.5 35kv侧断路器及隔离开关的选择及校验........................31

4.6 10kv侧断路器及隔离开关的选择及校验.......................34

4.7、电流互感器的选择...........................................37

4.8电压互感器选择..............................................40

5.结束语...............................................................................42

方案设计图........................................................................43

课题：

110kV变电站电气设计

一、原始资料

1、该变电站有110kV，35kV，10kV三个电压等级，110kV以双回线与系统

相连，线路长50km，线路电抗0.4Ω/km，系统容量1000MVA，系统短

路容量2000MVA。

2、35kV及10kV最大负荷如下两表所示。最小负荷为最大负荷的60%，同

时率为0.85，线损率5%，cos0.8,最大负荷利用小时5600小时。

3、继电保护主保护动作时间0.05s，后备保护动作时间3.5s

二、设计内容

1、电气主接线设计

2、短路电流计算

3、电气设备选择

主要是选择断路器，隔离开关选择校核。写入说明书中。

110kV断路器、隔离开关选择和校验

35kV断路器、隔离开关选择和校验

10kV断路器、隔离开关选择和校验

设计说明书

前言

一、变电站的作用

电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络，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。

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、电力系统运行的特点以及电能的各项质量指标

（1）、电力系统运行特点：

1)电力系统发电和用电之间的动态平衡。由于电能不能大容量储

存，为避免造成系统运行的不稳定，必须保持电能的生产、输运、分

配和使用处于一种动态平衡的状态。

2)电力系统的暂态过程极快。在电力系统中开关的切换、电网的

短路等暂态过程通常以l0-6～l0-3s记。在设计时应充分考虑自动装置

的灵敏性。

3)电力系统所需能源多样化。用于发电的能源有煤、天然气、油、核能、水力等各种能源．应根据本地区特点，尽量减少运输量，降低

电能成本。

4)电力系统的影响面广。电能对国民经济和人民生活有极大的影

响、供电中断或不足都会造成重大损失。

（2）电能质量的各项指标

1）频率偏差。我国电力系统的额定频率为50Hz，频率的允许偏

差规定为：电网装机容量在300万kw以上的．为±0.2Hz；电网装机

容量在300万kW 以上的，为±0．5Hz。

2) 电压偏差。在《电能质量供电电压允许偏差》(GB 2325--1990)

中规定，最大允许电压偏差应不超过以下标准：

a、35kV及以上供电电压：电压正、负偏差绝对值之和为]0％。

b、10kV及以下三相供电电压：=7％。

c、220V单相供电电压：+7％，一10％。

3) 电压波动和闪变。电压波动是指电压在系坑电网中作快速短

时的变化。

4）高次谐波。供电系统中高次谐波的严重程度用单次谐波含有

率和总谐波畸变率表式。

1、主接线设计

1.1主接线的种类

电气主接线的主要形式。电气主接线的主要形式町分为两大类。一类是有母线的主

接线；另一类是无母线的主接线。

1)有母线的主接线。有母线的主接线可分为单母线、单母线分段和双母线接线三种。

单母线接线的优点是简单、清晰、设备少、运行操作方便，有利于扩建，但可靠性与灵活性不高。若母线故障或检修，会造成全部出线停电。它适合于出线回路少的小型变电所，一般供三级负荷；而两路电源进线(一用一备，断路器实行操作联锁)可供二级负荷。

2)无母线的主接线。无母线的主接线有线路一变压器组单元接线和桥式接线两种。

（1)可靠性。根据《火力发电厂设计规程》(DL 5000--2000)和《35--一llOkV变电所设计规范》(GB 50059—1992)及《lOkV及以下变电所设计规范》(GB 50053--1994)的规定。变(配)电所的主接线方式应按其在电力系统中的地位、负荷重要性、出线回路数、设备特点、配电装置形式等条件来确定。

（2)灵活性。投切变压器、断路器的操作要可靠方便调度灵活，同时考虑初期接线到最终接线的过渡。

（3)经济性。通过技术经济方案比较，做到投资少，占地面积小，电能损耗少。

1.2各种主接线中主要电气设备的配置原则

在变(配)电所中的主要电气设备包括主变压器、断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、避雷器、电流和电压互感器等。

(1)35～110kV变电所中主要电气设备配置原则。

1)当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。

2)35～llOkV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线接线。35～63kV线路为8回及以上时。亦可采用双母线接线。llOkV线路为6回及以下时，宜采用双母线接线。

3)在采用单母线、分段单母线或双母线的35～110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。

4)当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。llOkV线路为6回及以上，35～63kV线路为8回及以上时，可设专用旁路断路器。主变压器35～llOkV 回路中的断路器，有条件时亦可接人旁路母线。采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。

5)当变电所装有两台主变压器时，6～10kV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设旁路设施。

6)当6～35kV配电装置采用手车式高压开关柜时．不宜设旁路设施。

7)配、变电所中的高、低压母线，一般采用单母线或单母线分段。车间变电所的变压器，一般均分列运行。

8)接在母线上的避雷器和电压互感器可合用一组隔离开关。对接在变压器引出线上的避雷器或架空进出线上的避雷器不宜装设隔离开关。

(2)lOkV及以下变电所中主要电气设备配置原则

1)配、变电所高低压母线宜采用单母线或分段单母线接线。当供电连续性要求很高时，高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线接线。

2)配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开芙。当无继电保护和自动装置要求，且出线同路少无需带负荷操作时，可采用隔离开关或隔离触头。

3)从总配电所以放射式向分配电所供电时，该分配电所的电源进线开关宜采用隔离开关或隔离触头。当分配电所需要带负荷操作或继电保护，自动装置有要求时．应采用断路器。

4)配电所的lOkV或6kV非专用电源线的进线侧，应装带保护的开关设备。

5)lOkV或6kV母线的分段处宜装断路器。当不需带负荷操作且无继电保护和自动装置要求时，可装隔离开关。

6)两配电所间的联络线，应在供电侧的配电所装断路器，另侧装隔离或负荷开关；当两侧供电可能性相同时，应在两侧均装断路器。

7)配电所引出线宜装断路器，当满足继电保护和操作要求时，可装带熔断器的负荷开关。

8)向频繁操作的高压用电设备供电的出线开关兼做操作开关时，应采用具有频繁操作性能的断路器。

9)10kV或6kV固定式配电装置出线侧，在架空出线回路或有反馈可能的

电缆出线回路中，应装线路隔离开关。

10)采用lOkV或6kV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装隔离开关。

11)接在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关。变、配电所架空进出线的避雷器，可不装隔离开关。

12)由地区电网供电的配电所电源进线处，宜装计费用的专用电压互感器，电流互感器。

13)变压器一次侧开关。以树干式供电时，应装带保护的开关设备或跌落式熔断器；以放射式供电时，直装隔离开关或负荷开关。变，玉器在本配电所内时，可不装开关。

14)变压器二次侧为6kV或3kV的总开关，可采用隔离开关．当出线回路多，有并列运行要求，有继电保护和自动装置要求之一者应装断路器。

15)变压侧低压侧为o．4kV的总开关．宜采用低压断路器或隔离开关。有继电保护自动切换电源要求时，总开关和母线分段开关均用低压断路器。

16)低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关出线侧及母线分段开关两侧，宜装刀开关或隔离触头。

1.3主接线的图纸方案设计

1）资料分析：由于原始资料中的负荷包含了大量一级负荷及二级负荷，所以简单的单母线接线已经不能满足基本的要求。经过资料分析本人设计了基本能满足要求的两种初步方案如下：

方案一图设如下：

铁镇航

厂企站

业备

用厂泥航铁厂站厂备用医水院厂织播厂电视台

备

用播电视台政院厂备用备用用电

方案二设计图纸设计如下：

钢乡

铁镇

厂企

业民航站糖厂水泥厂医院水厂纺织厂广播电视

台市政用电

2）方案比较分析与最终确定：

显而易见，由上面两种方案接线图不难看出：两种接线方式在变压器无故障时都可保证一级负荷不间断供电，这是他们的一个最大的共同点，且为了对一级负荷保证充分的可靠性，110kV母线都采用双母线接线。

此外，每个方案都有着自己的特点，方案一中，采用两台三绕组变压器，经降压后分别供给35kV和10kV母线。而且35kV和10kV母线均采用单母线分段接线。为了确保一级负荷的供电可靠性，在所在段故障时不停电，本人在另一段设置了一级负荷的备用出线，以至能确保一级负荷不间断供电，备用出线在正常运行状态下不投入运行。而且每一段分配的负荷容量基本保持均衡。方案二中，只采用了一个大容量的三绕组变压器，相对接线简单很多，对于35kV和10kV母线侧均采用双母线接线，这样不但可以确保每个负荷不间断供电，还可以不停电检修断路器和专用母线。

但是，相对与方案一，方案二中只用一台变压器，虽然接相对线简单，但单机容量需要很大，运行中需要这台变压器可靠性很高，不可故障，一旦故障则整个变电站将无法运行。且每个电压等级都采用双母线接线的话，成本变高。而在方案一中，相对方案二有很多优点，两台变压器可以在一台故障的情况下互为备用，极大提高了供电的可靠性，而且在35kV和10kV母线采用单母线分段，配合一级备用出线可以简化接线和成本开支，又充分保证了一级负荷供电可靠性。综上，本人决定以方案一进行设计并根据方案一进行变电站设备的选择。

2 变压器的选择

2.1、电力变压器的分类

电力变压器是电网中直接使用的变压器的总称，它包括有升压变压器(>500kVA)、降压变压器(>500kVA)、配电变压器(3～500kVA)、联络变压器(连接不同电压等级的电网)及厂(所)用电变压器(电厂或变电所自用)。按冷却方式可以分为：油浸式变压器、干式变压器、特殊液体冷却(如硅油)变压器和充气式(SF6)变压器。而油浸式变压

器又可分为油浸自冷、油浸风冷、油浸水冷、强迫油循环水冷、强迫油循环风冷变压器；干式变压器义可分为空气自冷、强迫空气冷却、浇注式绝缘变压器。按相数可分为单相和三相；按绕组数可分为腰绕组和三绕组；按调压方式可分为无载锕压和有载调压；按绕组耦合方式可分为白耦和互耦；按铁芯结构可分为芯式和壳式。

2.2电力变压器的参数和特性

(1)额定容量(kVA)．即在额定条件下运行时的最大负荷功率。一般不大于630kVA的为小型变压器，800～6300kVA为中型变压器；8000～63000kVA为大型变压器；不小于90000kVA为特大型变压器。

(2)额定电压(kV)分为一、二次电压。一般分为400V．3，6，10．35。66，1 10，220，330，500kV；分接头用土2×2．5％或土5％来表示。

(3)额定频率：有50、60Hz等，我国为50Hz。

(4)阻抗电压：变压器的阻抗百分数(即短路阻抗和额定阻抗之比)

等于变压器的短路电压可分数(即短路电压和额定电压之比)。所谓短路电压是二次短路时，一次通额定电流时所测得一次电压。此值对计算短路电流及变压器并联运行是一个十分重要的参数，其允许误差为±l0％，对6～35kV的变压器其值为4％～8％，这在变压器铭牌上就有表示。

(5)空载损耗(简称铁耗)(kW)。这是由励磁电流所引起的在铁芯中的功率损耗，可分为涡流和磁滞损耗两类。

(6)短路损耗(简称铜耗)(kW)这是由变压器的负荷和磁化电流在

一、二次绕组电阻上的功率损耗。

(7)空载电流(A)。通常以额定电流的百分数来表示，中小型变压器一般为2％～8％，大型的小于10％，允许偏差22％。

(8)温升(℃)。这是绕组对空气的平均温升。对油浸变压器是绕组对油的平均温升和油对空气的平均温升之和。

(9)过负荷能力，可分为正常过负荷和事故过负荷两类。在不降低正常使用寿命下允许的过负荷称为正常过负荷，对过负荷的时间是有规定的。此时问应由制造厂提供。

(10)基本冲击电压水平BIL(Basic Impulse Level)。冲击电压试验是在变压器端子上加一种模拟雷电波形的标准冲击波以考核变压器的主，纵绝缘的冲击强度，在制造厂作型式试验时进行。

(11)噪声水平(dB)。一般控制在50dB左右。

(12)极性。这对单相变压器有规定，我国生产的一般为减极性。

(13)绕组联接组，这对三相变压器有规定。常用的有Ydll、Dyll、

Yyl2及Ddl2四种组别。对10kV配电交压器有Yyn0和Dynll两种常用的联接组，Dynll联接组的变压器具有低压侧单相接地短路电流大的特点，有利于故障切除，且承受三相不平衡负荷的能力强，高压侧△接线有利于抑制零序谐波电流注人电网等优点。在TN及TT系统接地形式的低压电网中得到广泛应用。

2.3 电力变压器的台数和容量的选择原则

(1)电力变压器台数选择。在SDJ 2—88规程中关于变电所主变压器选择作如下规定：主变压器容量和台数的选择应根据《电力系统设计技术规程》SDJ 61—1985有关规定和审批的电力系统规划设计决定进行。凡装有两台(组)及以上主变压器的变电所，其中一台

(组)事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负猗的70％。在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷。如变电所有其他能源保证在变压器停运后用户的一级负荷．则可装设一台主变压器。

在工程没计中．一般符台下列条件之一时，宜装没两台及以上变压器。

1)有大最的一、二级负荷。

2)季节性负荷变化较大。

3)集中负荷容量较大．虽为三级负荷，但一台变压器供电容量不够。

(2)电力变压器容量选择。为了止确地选出变压器的额定容量，应绘制年及日负荷曲线，且从曲线上得出年及Et最高负荷和平均负荷．同时还应考虑5～10年的发展规划。

对仅有一台变压器运行的变电所，其变压器容量应满足：SNT>Sc(Sc

为计算负荷)考虑节能和余量，变压器负荷率一般取70％～85％。对有两台变压器运行的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应满足：

1)满足总计算负荷的70％的需要即SNT=0．7Sc，因此变电所总安

装容量为2×07Sc=1.4Sc(kVA)。

2)满足全部一、_二级负倚的需要。即SNT>Sc(I+II)，当两台变压器

运行时，每台变压器各承受计算负荷的50％，负载率平均为0．7。事故情况下，一台变压器承受总计算负荷时，只过载40％，可继续运行一段时间，此时可切除三级负荷和调整生产。一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。

变压器容最还应能满足大型电动机及其他冲击负荷的要求，一般规定电动机非频繁起动时，母线电压不宜低于额定电压的85％。

供配电变压器容量一般不宜大于l250kVA，当用电设备容量较大，负荷集中且运行合理时，也可选用1 600～2000kVA的变压器。

当选用两台不同容量变J玉器时，每台容量可按下列条件选择：

SNT1+SNT2>Sc

且 SNT1 ≧Sc（I+II）

SNT2 ≧Sc（I+II）

应满足5～10年负荷增长的需要。

2.4 对方案一主变压器的选择

1）对变电站的负荷计算

总负荷SΣ = 15+6+5+10+10+4+2+4+4+5=65 MW

其中一二级负荷为SI+II = 15+6+5+10+4+2+4+4 =50MW

Cosφ=0．8

2）由于变压器置于屋外，故选用油浸三绕组变压器，有载调压。由于同时率为0.85，则配电变压器总容量

S=SΣ*0.85/Cosφ=65*0.85/0.8=69MW

因为用两台变压器，则每台变压器计算容量为：S1=S/2≈35MW 又因为在单台变压器事故情况下，允许备用变压器过载运行一段时间，而且应该能够满足总负荷同时开启时的70％的需求。即S1≧SΣ*0.85*0.7=38.68MW，可见如果选择单台变压器容量为35MW的话，难以满足事故时的过载要求。因此至少应选择单台变压器容量为40MW。

综上，选择相应容量的三绕组变压器即可。由于三相油浸式有截调压电力变压器，在材料、工艺、结构上采取了一系列重大改革，具有体积小、重量轻、效率高、损耗低、噪声低、运行可靠的特点，可减少大量的电网损耗和运行费用，经济效益显著。因此我们选择三相油浸式有截调压电力变压器。下面是容量为40MVA、110KV级，S(F)SZ9、S(F)SZ10、S(F)SZ11系列三相三绕组有载调压电力变压器主要技术参数：

短路组抗（%）空载损耗（W）负载损耗（W）

9型损10型损11型损10型损11型损

高-中10.5 9型损耗

耗耗耗耗耗

高-低17~18 中~低

49.7 44.5 39.2 189 178.5 178.5

6.5

为了兼顾经济和节能我们决定选择SFZ10 40000/1100。

空载电流（%） 0.64

3.短路电流的计算

3.1 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。

3.2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。

3.3短路电流实例计算

1）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。

2）电力系统等值电路图如下：

XT6

35kV

系统等值电路

10kV

各参数的计算如下：

XL1XL20.45020

(10.5%17%6.5%)10.5% 21

UK2%(10.5%6.5%17%)0

UK3%(6.5%17%10.5%)6.5%

2UK1%

XT1XT4

UK1%UN10.5110231.76 100SN10040

XT2XT50

2UK3%UN6.51102

XT3XT619.66

100SN10040

3）110kV母线短路情况计算：

10kV母线处短路： Ik110

21102110

7.33kA

3XL/23202

4）35kV母线处短路： Ik35

2110/32110/4.9kA

XL/2(XT1XT2)10(31.760)

5）10kV母线处短路： Ik10

2110/32110/3

3.56kA

XL/2(XT1XT3)10(31.7619.66)

4 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：各电压等级母线的选择，高压断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择。

4.1 电器主要选择项目简易汇总表：

4.2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

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 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

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。由载流量Ial

F(al)

可得，正常运行时导体温度为

2Imax

（al2

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：

Smax

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kKs

当所选导体截面积SSmin时，即满足热稳定性要求。

4.3母线选择与校验截面选择图表：

（注：图片来源于网页截图）

1）110kV母线选择

按导体的长期发热允许电流选择：

Imax

1.05Sn1.0565000

358.22A UN1101.0565000I110400.5A Ialmaxk7034

7025

查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条404mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial456A，集肤系数为KS1，环境温度为34度时的允许电流为：

IalKIal456

7034

407.85400.5，满足长期发热条件要求。 7025

热稳定校验条件:

无延时时断路器的全开段时间选0.1s,后备保护的动作时间为3.5s,主保护时间为0.05s,则短路热稳定计算时间为

tk=3.5+0.1+0.05=3.65s>1s,所以短路电流热效可按周期分量热效

应。

I"10Itk/2Itk

TI''2I''2tk 而I''Ik 短路电流热效应：QkQpQnp

QkQpQnp7.3323.65196.11kA

S

短路前导体的工作温度为：

2Imax358.222

61.77 wal23470342

407.85Ial

由插值法得：

CC2Smin

2w

C1C2877061.77918790.3 217060

11QkKs.111106mm2155.08mm2 C90.3

所选截面S160mm2Smin155.08mm2，能满足热稳定性要求。

2）35kv母线选择及校验

按导体的长期发热允许电流选择：

Imax

1.05SN1.0546000

796.74A UN3546000I

Ialmax338.5890.78A

k7034

7025

查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条636.3mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial910A，集肤系KS1数为，环境温度为34度时的允许电流为：

IalKIal910

7034

813.9890.78，不满足长期发热条件要求。如7025

采用竖放，同理计算得Ial=851.49890.78，由以上计算可知满足长期发热条件要求。热稳定校验：

I"10Itk/2Itk

TI''2I''2tk 而I''Ik 短路电流热效应：QkQpQnp

QkQpQnp4.923.6587.64kA

S

短路前导体的工作温度为：

2Imax796.642

60.51 wal23470342

928.4Ial

由插值法得：

CC2Smin

2w

C1C2877060.51918790.8 217060

11QkKs87.641106mm2103.10mm2 C90.8

所选截面S504mm2Smin103.10mm2，能满足热稳定性要求

3） 10kv母线选择及校验按导体的长期发热允许电流选择：

Imax

1.05SN1.0519000

1151.8A UN31019000I

Ialmax10.51287.77A

k7034

7025

查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条1008mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial1542A，集肤系数为KS1.08，环境温度为34度时的允许电流为：

IalKIal1542

7034

1379.21287.77，满足长期发热条件要求。 7025

热稳定校验：

I"10Itk/2Itk

QkQpQnpTI''2I''2tk 而I''Ik 短路电流热效应：

QkQpQnp3.5623.6546.26kA

S

短路前导体的工作温度为：

2Imax1151.82

59.11 wal2347034

1379.22Ial

由插值法得：

CC2Smin

2w

C1C2916059.11939191.36 216055

11QkKs46.261106mm274.45mm2 C91.36

所选截面S800mm2Smin74.45mm2，能满足热稳定性要求。

4.4 断路器和隔离开关的选择及校验

1）断路器的选择原则：

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 2、额定电流选择：

INImax

3、额定开断电流选择：

INbrIk

4、额定关合电流选择：

iNclish

5、热稳定校验：

It2tQk

6、动稳定校验：

iesish或IesIsh

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。

2）110kv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

1.05Sn1.0565000

358.22A UN110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358.22A （3）额定开断电流选择：由上述短路计算得，Ik7.33kA 所以， INbrIk7.33kA （4）额定关合电流选择： ish2.55ik2.557.3318.69kA

iNclish18.69kA

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4-1 SW6—110Ⅰ/1200技术参数表

（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：

I"10Itk/2Itk

QkQpQnpTI''2I''2tk 而 I''Ik

QkQpQnp7.3323.65196.11kA2S 根据表6-1数据，得

It2t31.5243969kA2S 所以，

It2tQk

即满足热稳定校验。（6）动稳定校验：根据表4-1数据，ies80kA

由110kV短路计算结果得，ish18.69kA 所以，

iesish 即满足动稳定校验。

2 隔离开关的选择与校验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358.22A

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—110

Ⅱ/630，其技术参数如下表：

表4-2 GW5—110Ⅱ/630技术参数表

（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4-2数据，ies50kA

由110kV短路计算结果得，ish18.69kA 所以，

iesish 即满足动稳定校验。

4.5 35kv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

1.05SN1.0546000

796.74A UN35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796.74A （3）额定开断电流选择：

由上述短路计算得，Ik4.9kA 所以， INbrIk4.9kA （4）额定关合电流选择：

ish2.55ik2.554.912.50kA

iNclish12.50kA

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4-3 SN10—35/1000技术参数表

（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：

I"10Itk/2Itk

TI''2I''2tk 而 I''Ik QkQpQnp

QkQpQnp4.923.6587.64kA2S 根据表4-3数据，得

It2t16.5241089kA2S 所以，

It2tQk

即满足热稳定校验。（6）动稳定校验：

根据表4-3数据，ies41kA

由35kV短路计算结果得，ish12.50kA 所以，

iesish 即满足动稳定校验。

2 隔离开关的选择与校验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796.74A

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/1000，其技术参数如下表：表4-4 GN2—35T/1000技术参数表

（3）热稳定校验： It2tQk

It2t27.5253781.25kAS

所以，

It2tQk 即满足热稳定校验。（4）动稳定校验：

根据表4-4数据，ies70kA

由35kV短路计算结果得，ish12.50kA 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。

4.6 10kv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

1.05SN1.055000

404.145A UN31030.75

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404.145A （3）额定开断电流选择：

由上述短路计算得，Ik3.56kA 所以， INbrIk3.56kA （4）额定关合电流选择：

ish2.55ik2.553.569.08kA

iNclish9.08kA

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4-5 SN10-10Ⅰ/630技术参数表

（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：

I"10Itk/2Itk

QkQpQnpTI''2I''2tk 而 I''Ik

QkQpQnp3.5623.6546.26kA2S

根据表4-5数据，得

It2t16241024kA2S 所以，

It2tQk

即满足热稳定校验。（6）动稳定校验：

根据表4-5数据，ies40kA

由10kV短路计算结果得，ish9.08kA 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404.145A

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4-6 GN6—10T/600技术参数表

（3）热稳定校验： It2tQk

It2t20252000kA2S 所以，

It2tQk

即满足热稳定校验。（4）动稳定校验：

根据表4-6数据，ies52kA

由10kV短路计算结果得，ish9.08kA 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。

4.7、电流互感器的选择 1）电流互感器选择原则

凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其二次绕组的数量，铁芯类型和准确等级应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求。在没有设断路器的下列回路也要装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥型接线的跨条上。

保护用电流互感器的配置应避免出现主保护的死区。保护接入互感器二次绕组的位置，应避免当一套保护停用而被保护的主设备继续运行时，互感器内部发生故障时保护存在死区。

对中性点有效接地系统，电流互感器可接三相配置；对中性点非有效接地系统，以具体要求可按两相或三相配置。

用于线路和变压器的电流互感器，对110kV者，通常可设4~5个二次绕组。

（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

（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

为了保证电流互感器的准确级，Imax应尽可能接近IN1。

2）各电压等级电流互感器选择如下 (一) 110kv侧电流互感器的选择额定电压：UNUNs110KV 额定电流：IN1Imax358.22A

查表，选用选LCWD－110－(50~100)～(300~600)/5型，如下表所示：

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796.74A 查表，选用型，如下表所示：

表4-8 LCWDL－110－2×50～2×600/5技术参数

因为IN11200A ，Imax

796.74A，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1151.81A

查表，选用LBJ－10－2000～6000/5型，如下表所示：

表4-9 LBJ－10－1000～1500/5技术参数

因为IN11000~1500A ，Imax1151.8A，所以IN1Imax

4.8电压互感器选择 1)电压互感器选择原则

电压互感器的配置原则是：应满足测量、保护、同期和自动装置的要求，保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期点两侧都能方便地取到电压。

通常如下配置：

变压器：主变压器进线则根据继电保护装置、自动装置和测量仪表的要求，在一相或三相上装设。变压器低压侧有时为了满足同期和保护的要求，设有一组不完全星型接线的电压互感器。

母线：6~220kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路母线则视各回路出现外侧装设电压互感器的需要而确定。若6~220kV电压等级的接线为无母线接线（如内（或外）桥接线），则应桥支路两端连接点上各装设一组三绕组电压互感器。

线路：当对端有电源时，35kV及以上的电压等级，每回线路可装设1台单相电压互感器；110kV及以上的电压等级，每回线路配置一组单相电容式电压互感器（公用耦合电容器）用于线路保护、测量表计、自动重合闸、同期和载波通道。

2）各电压等级电压互感器的选择（一）110kv侧电压互感器的选择

1．一次电压U1：1.1UNU10.9UN U1110KV 2．二次电压U2N：U2N100

UN110KV

3．准确等级：1级

查表，选择JCC－110型，如下表所示：

表4-10 JCC－110技术参数

（二） 35kv侧电压互感器的选择

1．一次电压U1：1.1UNU10.9UN U135KV UN35KV 2．二次电压U2N：U2N100 3．准确等级：1级

由以上查表，选择JDJ－35型，如下表所示：

（三）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100 3．准确等级：1级

由以上查表，选择JDZ－10型，如下表所示：

表4-12 JDZ－10技术参数

5 结束语

由于此次课程设计的题目是110KV变电站设计，所涉及的内容比较多，也比较繁琐，包括了这个专业中所学的好几门主干课程。通过搜集、参阅、整理、计算、选择、校验和绘图这些阶段，在这其中由于其他的一些事情，总体来说是时间紧任务重。通过本次设计，不但复习了原来所学的专业知识并有了更深层次的认识，更重要的是提高了综合运用专业知识的能力。

变电站设计是一个严密的理论设计过程，在这个过程中，我做到了学以致用，使自己的理论知识在设计中得以应用。通过查阅资料，结合自己的设计，虽然其中遇到了不少问题，但在老师和同学的帮助下，都得以解决。

这次设计充分检验了自己的设计能力，丰富了自己在电气设计特别是变电站设计方面的知识，为自己将来从事该专业工作打下了坚实的基础；同时，也使我体会到了做设计或科研需要具备严谨求实、一丝不苟和勇于献身的精神。这次毕业设计的经验以及感受，使我获益匪浅。

通过课程设计，我深刻地认识到自己知识的浅薄与匮乏，东西需要我们去学习和领悟。今后的工作学习中，我将不断充实自己，不断学习知识，虚心请教，争取有更大的进步。

由于本人所学知识及实践有限，加之时间仓促，错误及不当之处在所难免，敬请老师给与批评指正，不胜感激。

铁镇航厂企站

业备用

厂泥航铁

厂站厂

备用

院厂织播

厂电

视台

备用

播电视台

政院厂

备

用备用用电

课程设计说明书

指导教师：xxx

学校：xx大学

学院：电气工程学院

专业：电气工程及其自动化

班级：103班

姓名：

学号：

所选课题：《发电厂电气部分》课程设

计（2）

课题...................................................................................1

前言...................................................................................2

1.主接线设计..............................................................................4

1.1主接线的种类..............................................4

1.2各种主接线中主要电气设备的配置原则........................5

1.3主接线的图纸方案设计......................................8

2.变压器的选择...............................................................11

2.1、电力变压器的分类.........................................11

2.2电力变压器的参数和特性.....................................11

2.3 电力变压器的台数和容量的选择原则...........................13

2.4 对方案一主变压器的选择....................................15

3.短路电流的计算............................................................17

3.1 短路电流计算的目的.........................................17

3.2短路的危害................................................. 17

3.3短路电流实例计算............................................17

4.电气设备的选择......................................................... ... ..20

4.1 电器主要选择项目简易汇总表.................................20

4.2导体的选择和校验............................................21

4.3母线选择与校验......................................... ...22

4.4 断路器和隔离开关的选择及校验...................... ...... .27

4.5 35kv侧断路器及隔离开关的选择及校验........................31

4.6 10kv侧断路器及隔离开关的选择及校验.......................34

4.7、电流互感器的选择...........................................37

4.8电压互感器选择..............................................40

5.结束语...............................................................................42

方案设计图........................................................................43

课题：

110kV变电站电气设计

一、原始资料

1、该变电站有110kV，35kV，10kV三个电压等级，110kV以双回线与系统

相连，线路长50km，线路电抗0.4Ω/km，系统容量1000MVA，系统短

路容量2000MVA。

2、35kV及10kV最大负荷如下两表所示。最小负荷为最大负荷的60%，同

时率为0.85，线损率5%，cos0.8,最大负荷利用小时5600小时。

3、继电保护主保护动作时间0.05s，后备保护动作时间3.5s

二、设计内容

1、电气主接线设计

2、短路电流计算

3、电气设备选择

主要是选择断路器，隔离开关选择校核。写入说明书中。

110kV断路器、隔离开关选择和校验

35kV断路器、隔离开关选择和校验

10kV断路器、隔离开关选择和校验

设计说明书

前言

一、变电站的作用

电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络，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。

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、电力系统运行的特点以及电能的各项质量指标

（1）、电力系统运行特点：

1)电力系统发电和用电之间的动态平衡。由于电能不能大容量储

存，为避免造成系统运行的不稳定，必须保持电能的生产、输运、分

配和使用处于一种动态平衡的状态。

2)电力系统的暂态过程极快。在电力系统中开关的切换、电网的

短路等暂态过程通常以l0-6～l0-3s记。在设计时应充分考虑自动装置

的灵敏性。

3)电力系统所需能源多样化。用于发电的能源有煤、天然气、油、核能、水力等各种能源．应根据本地区特点，尽量减少运输量，降低

电能成本。

4)电力系统的影响面广。电能对国民经济和人民生活有极大的影

响、供电中断或不足都会造成重大损失。

（2）电能质量的各项指标

1）频率偏差。我国电力系统的额定频率为50Hz，频率的允许偏

差规定为：电网装机容量在300万kw以上的．为±0.2Hz；电网装机

容量在300万kW 以上的，为±0．5Hz。

2) 电压偏差。在《电能质量供电电压允许偏差》(GB 2325--1990)

中规定，最大允许电压偏差应不超过以下标准：

a、35kV及以上供电电压：电压正、负偏差绝对值之和为]0％。

b、10kV及以下三相供电电压：=7％。

c、220V单相供电电压：+7％，一10％。

3) 电压波动和闪变。电压波动是指电压在系坑电网中作快速短

时的变化。

4）高次谐波。供电系统中高次谐波的严重程度用单次谐波含有

率和总谐波畸变率表式。

1、主接线设计

1.1主接线的种类

电气主接线的主要形式。电气主接线的主要形式町分为两大类。一类是有母线的主

接线；另一类是无母线的主接线。

1)有母线的主接线。有母线的主接线可分为单母线、单母线分段和双母线接线三种。

2)无母线的主接线。无母线的主接线有线路一变压器组单元接线和桥式接线两种。

（2)灵活性。投切变压器、断路器的操作要可靠方便调度灵活，同时考虑初期接线到最终接线的过渡。

（3)经济性。通过技术经济方案比较，做到投资少，占地面积小，电能损耗少。

1.2各种主接线中主要电气设备的配置原则

在变(配)电所中的主要电气设备包括主变压器、断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、避雷器、电流和电压互感器等。

(1)35～110kV变电所中主要电气设备配置原则。

1)当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。

3)在采用单母线、分段单母线或双母线的35～110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。

5)当变电所装有两台主变压器时，6～10kV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设旁路设施。

6)当6～35kV配电装置采用手车式高压开关柜时．不宜设旁路设施。

7)配、变电所中的高、低压母线，一般采用单母线或单母线分段。车间变电所的变压器，一般均分列运行。

8)接在母线上的避雷器和电压互感器可合用一组隔离开关。对接在变压器引出线上的避雷器或架空进出线上的避雷器不宜装设隔离开关。

(2)lOkV及以下变电所中主要电气设备配置原则

1)配、变电所高低压母线宜采用单母线或分段单母线接线。当供电连续性要求很高时，高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线接线。

4)配电所的lOkV或6kV非专用电源线的进线侧，应装带保护的开关设备。

5)lOkV或6kV母线的分段处宜装断路器。当不需带负荷操作且无继电保护和自动装置要求时，可装隔离开关。

6)两配电所间的联络线，应在供电侧的配电所装断路器，另侧装隔离或负荷开关；当两侧供电可能性相同时，应在两侧均装断路器。

7)配电所引出线宜装断路器，当满足继电保护和操作要求时，可装带熔断器的负荷开关。

8)向频繁操作的高压用电设备供电的出线开关兼做操作开关时，应采用具有频繁操作性能的断路器。

9)10kV或6kV固定式配电装置出线侧，在架空出线回路或有反馈可能的

电缆出线回路中，应装线路隔离开关。

10)采用lOkV或6kV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装隔离开关。

11)接在母线上的避雷器和电压互感器，宜合用一组隔离开关。变、配电所架空进出线的避雷器，可不装隔离开关。

12)由地区电网供电的配电所电源进线处，宜装计费用的专用电压互感器，电流互感器。

14)变压器二次侧为6kV或3kV的总开关，可采用隔离开关．当出线回路多，有并列运行要求，有继电保护和自动装置要求之一者应装断路器。

15)变压侧低压侧为o．4kV的总开关．宜采用低压断路器或隔离开关。有继电保护自动切换电源要求时，总开关和母线分段开关均用低压断路器。

16)低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关出线侧及母线分段开关两侧，宜装刀开关或隔离触头。

1.3主接线的图纸方案设计

方案一图设如下：

铁镇航

厂企站

业备

用厂泥航铁厂站厂备用医水院厂织播厂电视台

备

用播电视台政院厂备用备用用电

方案二设计图纸设计如下：

钢乡

铁镇

厂企

业民航站糖厂水泥厂医院水厂纺织厂广播电视

台市政用电

2）方案比较分析与最终确定：

2 变压器的选择

2.1、电力变压器的分类

2.2电力变压器的参数和特性

(2)额定电压(kV)分为一、二次电压。一般分为400V．3，6，10．35。66，1 10，220，330，500kV；分接头用土2×2．5％或土5％来表示。

(3)额定频率：有50、60Hz等，我国为50Hz。

(4)阻抗电压：变压器的阻抗百分数(即短路阻抗和额定阻抗之比)

(5)空载损耗(简称铁耗)(kW)。这是由励磁电流所引起的在铁芯中的功率损耗，可分为涡流和磁滞损耗两类。

(6)短路损耗(简称铜耗)(kW)这是由变压器的负荷和磁化电流在

一、二次绕组电阻上的功率损耗。

(7)空载电流(A)。通常以额定电流的百分数来表示，中小型变压器一般为2％～8％，大型的小于10％，允许偏差22％。

(8)温升(℃)。这是绕组对空气的平均温升。对油浸变压器是绕组对油的平均温升和油对空气的平均温升之和。

(11)噪声水平(dB)。一般控制在50dB左右。

(12)极性。这对单相变压器有规定，我国生产的一般为减极性。

(13)绕组联接组，这对三相变压器有规定。常用的有Ydll、Dyll、

2.3 电力变压器的台数和容量的选择原则

在工程没计中．一般符台下列条件之一时，宜装没两台及以上变压器。

1)有大最的一、二级负荷。

2)季节性负荷变化较大。

3)集中负荷容量较大．虽为三级负荷，但一台变压器供电容量不够。

对仅有一台变压器运行的变电所，其变压器容量应满足：SNT>Sc(Sc

为计算负荷)考虑节能和余量，变压器负荷率一般取70％～85％。对有两台变压器运行的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应满足：

1)满足总计算负荷的70％的需要即SNT=0．7Sc，因此变电所总安

装容量为2×07Sc=1.4Sc(kVA)。

2)满足全部一、_二级负倚的需要。即SNT>Sc(I+II)，当两台变压器

变压器容最还应能满足大型电动机及其他冲击负荷的要求，一般规定电动机非频繁起动时，母线电压不宜低于额定电压的85％。

供配电变压器容量一般不宜大于l250kVA，当用电设备容量较大，负荷集中且运行合理时，也可选用1 600～2000kVA的变压器。

当选用两台不同容量变J玉器时，每台容量可按下列条件选择：

SNT1+SNT2>Sc

且 SNT1 ≧Sc（I+II）

SNT2 ≧Sc（I+II）

应满足5～10年负荷增长的需要。

2.4 对方案一主变压器的选择

1）对变电站的负荷计算

总负荷SΣ = 15+6+5+10+10+4+2+4+4+5=65 MW

其中一二级负荷为SI+II = 15+6+5+10+4+2+4+4 =50MW

Cosφ=0．8

2）由于变压器置于屋外，故选用油浸三绕组变压器，有载调压。由于同时率为0.85，则配电变压器总容量

S=SΣ*0.85/Cosφ=65*0.85/0.8=69MW

短路组抗（%）空载损耗（W）负载损耗（W）

9型损10型损11型损10型损11型损

高-中10.5 9型损耗

耗耗耗耗耗

高-低17~18 中~低

49.7 44.5 39.2 189 178.5 178.5

6.5

为了兼顾经济和节能我们决定选择SFZ10 40000/1100。

空载电流（%） 0.64

3.短路电流的计算

3.1 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。

3.2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。

3.3短路电流实例计算

1）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。

2）电力系统等值电路图如下：

XT6

35kV

系统等值电路

10kV

各参数的计算如下：

XL1XL20.45020

(10.5%17%6.5%)10.5% 21

UK2%(10.5%6.5%17%)0

UK3%(6.5%17%10.5%)6.5%

2UK1%

XT1XT4

UK1%UN10.5110231.76 100SN10040

XT2XT50

2UK3%UN6.51102

XT3XT619.66

100SN10040

3）110kV母线短路情况计算：

10kV母线处短路： Ik110

21102110

7.33kA

3XL/23202

4）35kV母线处短路： Ik35

2110/32110/4.9kA

XL/2(XT1XT2)10(31.760)

5）10kV母线处短路： Ik10

2110/32110/3

3.56kA

XL/2(XT1XT3)10(31.7619.66)

4 电气设备的选择

本设计中，电气设备的选择包括：各电压等级母线的选择，高压断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择。

4.1 电器主要选择项目简易汇总表：

4.2导体的选择和校验

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

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 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

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。由载流量Ial

F(al)

可得，正常运行时导体温度为

2Imax

（al2

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

Smax

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

按最小截面积进行校验

SminkKs

当所选导体截面积SSmin时，即满足热稳定性要求。

4.3母线选择与校验截面选择图表：

（注：图片来源于网页截图）

1）110kV母线选择

按导体的长期发热允许电流选择：

Imax

1.05Sn1.0565000

358.22A UN1101.0565000I110400.5A Ialmaxk7034

7025

查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条404mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial456A，集肤系数为KS1，环境温度为34度时的允许电流为：

IalKIal456

7034

407.85400.5，满足长期发热条件要求。 7025

热稳定校验条件:

无延时时断路器的全开段时间选0.1s,后备保护的动作时间为3.5s,主保护时间为0.05s,则短路热稳定计算时间为

tk=3.5+0.1+0.05=3.65s>1s,所以短路电流热效可按周期分量热效

应。

I"10Itk/2Itk

TI''2I''2tk 而I''Ik 短路电流热效应：QkQpQnp

QkQpQnp7.3323.65196.11kA

S

短路前导体的工作温度为：

2Imax358.222

61.77 wal23470342

407.85Ial

由插值法得：

CC2Smin

2w

C1C2877061.77918790.3 217060

11QkKs.111106mm2155.08mm2 C90.3

所选截面S160mm2Smin155.08mm2，能满足热稳定性要求。

2）35kv母线选择及校验

按导体的长期发热允许电流选择：

Imax

1.05SN1.0546000

796.74A UN3546000I

Ialmax338.5890.78A

k7034

7025

查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条636.3mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial910A，集肤系KS1数为，环境温度为34度时的允许电流为：

IalKIal910

7034

813.9890.78，不满足长期发热条件要求。如7025

采用竖放，同理计算得Ial=851.49890.78，由以上计算可知满足长期发热条件要求。热稳定校验：

I"10Itk/2Itk

TI''2I''2tk 而I''Ik 短路电流热效应：QkQpQnp

QkQpQnp4.923.6587.64kA

S

短路前导体的工作温度为：

2Imax796.642

60.51 wal23470342

928.4Ial

由插值法得：

CC2Smin

2w

C1C2877060.51918790.8 217060

11QkKs87.641106mm2103.10mm2 C90.8

所选截面S504mm2Smin103.10mm2，能满足热稳定性要求

3） 10kv母线选择及校验按导体的长期发热允许电流选择：

Imax

1.05SN1.0519000

1151.8A UN31019000I

Ialmax10.51287.77A

k7034

7025

查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条1008mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial1542A，集肤系数为KS1.08，环境温度为34度时的允许电流为：

IalKIal1542

7034

1379.21287.77，满足长期发热条件要求。 7025

热稳定校验：

I"10Itk/2Itk

QkQpQnpTI''2I''2tk 而I''Ik 短路电流热效应：

QkQpQnp3.5623.6546.26kA

S

短路前导体的工作温度为：

2Imax1151.82

59.11 wal2347034

1379.22Ial

由插值法得：

CC2Smin

2w

C1C2916059.11939191.36 216055

11QkKs46.261106mm274.45mm2 C91.36

所选截面S800mm2Smin74.45mm2，能满足热稳定性要求。

4.4 断路器和隔离开关的选择及校验

1）断路器的选择原则：

高压断路器选择的技术条件如下：

1、额定电压选择：

UNUNs 2、额定电流选择：

INImax

3、额定开断电流选择：

INbrIk

4、额定关合电流选择：

iNclish

5、热稳定校验：

It2tQk

6、动稳定校验：

iesish或IesIsh

相同。

2）110kv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

1.05Sn1.0565000

358.22A UN110选择及校验过程如下：

iNclish18.69kA

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4-1 SW6—110Ⅰ/1200技术参数表

（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：

I"10Itk/2Itk

QkQpQnpTI''2I''2tk 而 I''Ik

QkQpQnp7.3323.65196.11kA2S 根据表6-1数据，得

It2t31.5243969kA2S 所以，

It2tQk

即满足热稳定校验。（6）动稳定校验：根据表4-1数据，ies80kA

由110kV短路计算结果得，ish18.69kA 所以，

iesish 即满足动稳定校验。

2 隔离开关的选择与校验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358.22A

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—110

Ⅱ/630，其技术参数如下表：

表4-2 GW5—110Ⅱ/630技术参数表

（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4-2数据，ies50kA

由110kV短路计算结果得，ish18.69kA 所以，

iesish 即满足动稳定校验。

4.5 35kv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

1.05SN1.0546000

796.74A UN35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796.74A （3）额定开断电流选择：

由上述短路计算得，Ik4.9kA 所以， INbrIk4.9kA （4）额定关合电流选择：

ish2.55ik2.554.912.50kA

iNclish12.50kA

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4-3 SN10—35/1000技术参数表

（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：

I"10Itk/2Itk

TI''2I''2tk 而 I''Ik QkQpQnp

QkQpQnp4.923.6587.64kA2S 根据表4-3数据，得

It2t16.5241089kA2S 所以，

It2tQk

即满足热稳定校验。（6）动稳定校验：

根据表4-3数据，ies41kA

由35kV短路计算结果得，ish12.50kA 所以，

iesish 即满足动稳定校验。

2 隔离开关的选择与校验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796.74A

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/1000，其技术参数如下表：表4-4 GN2—35T/1000技术参数表

（3）热稳定校验： It2tQk

It2t27.5253781.25kAS

所以，

It2tQk 即满足热稳定校验。（4）动稳定校验：

根据表4-4数据，ies70kA

由35kV短路计算结果得，ish12.50kA 所以，

iesish 即满足动稳定校验。

4.6 10kv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

1.05SN1.055000

404.145A UN31030.75

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404.145A （3）额定开断电流选择：

由上述短路计算得，Ik3.56kA 所以， INbrIk3.56kA （4）额定关合电流选择：

ish2.55ik2.553.569.08kA

iNclish9.08kA

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4-5 SN10-10Ⅰ/630技术参数表

（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：

I"10Itk/2Itk

QkQpQnpTI''2I''2tk 而 I''Ik

QkQpQnp3.5623.6546.26kA2S

根据表4-5数据，得

It2t16241024kA2S 所以，

It2tQk

即满足热稳定校验。（6）动稳定校验：

根据表4-5数据，ies40kA

由10kV短路计算结果得，ish9.08kA 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404.145A

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4-6 GN6—10T/600技术参数表

（3）热稳定校验： It2tQk

It2t20252000kA2S 所以，

It2tQk

即满足热稳定校验。（4）动稳定校验：

根据表4-6数据，ies52kA

由10kV短路计算结果得，ish9.08kA 所以，

iesish 即满足动稳定校验。

4.7、电流互感器的选择 1）电流互感器选择原则

对中性点有效接地系统，电流互感器可接三相配置；对中性点非有效接地系统，以具体要求可按两相或三相配置。

用于线路和变压器的电流互感器，对110kV者，通常可设4~5个二次绕组。

（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

（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

为了保证电流互感器的准确级，Imax应尽可能接近IN1。

2）各电压等级电流互感器选择如下 (一) 110kv侧电流互感器的选择额定电压：UNUNs110KV 额定电流：IN1Imax358.22A

查表，选用选LCWD－110－(50~100)～(300~600)/5型，如下表所示：

表4-8 LCWDL－110－2×50～2×600/5技术参数

因为IN11200A ，Imax

796.74A，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1151.81A

查表，选用LBJ－10－2000～6000/5型，如下表所示：

表4-9 LBJ－10－1000～1500/5技术参数

因为IN11000~1500A ，Imax1151.8A，所以IN1Imax

4.8电压互感器选择 1)电压互感器选择原则

电压互感器的配置原则是：应满足测量、保护、同期和自动装置的要求，保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期点两侧都能方便地取到电压。

通常如下配置：

2）各电压等级电压互感器的选择（一）110kv侧电压互感器的选择

1．一次电压U1：1.1UNU10.9UN U1110KV 2．二次电压U2N：U2N100

UN110KV

3．准确等级：1级

查表，选择JCC－110型，如下表所示：

表4-10 JCC－110技术参数

（二） 35kv侧电压互感器的选择

1．一次电压U1：1.1UNU10.9UN U135KV UN35KV 2．二次电压U2N：U2N100 3．准确等级：1级

由以上查表，选择JDJ－35型，如下表所示：

（三）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100 3．准确等级：1级

由以上查表，选择JDZ－10型，如下表所示：

表4-12 JDZ－10技术参数

5 结束语

由于本人所学知识及实践有限，加之时间仓促，错误及不当之处在所难免，敬请老师给与批评指正，不胜感激。

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