110KV变电站设计—本科课程设计

1、目目 录录 1 1 绪论绪论.1 1 2 2 设计原始资料及负荷计算设计原始资料及负荷计算.2 2 2.1 原始资料.2 2.2 负荷计算的概念.3 2.3 利用需用系数法进行负荷统计.3 3 3 主变压器的确定主变压器的确定.5 5 3.1 主变压器的容量和台数的选择.5 3.2 容量的计算和条件.5 3.3 近期与远景容量问题.5 3.4 变压器型式的选择.6 3.4.1 相数绕组数量和连接方式的选择.6 3.4.2 主变阻抗和调压方式选择.6 3.4.3 容量比、冷却方式、电压级选择.7 4 4 电气主接线设计电气主接线设计.8 8 4.1 电气主接线的设计原则.8 4.1.1 考虑变电

2、站在系统中的地位和作用.8 4.1.2 分期和最终建设的规模.8 4.1.3 所址条件.8 4.2 电气主接线设计的基本要求.8 4.2.1 可靠性.8 4.2.2 灵活性.9 4.2.3 经济性.9 4.3 各电压级主接线型式选择.10 4.3.1 110kV 主接线方案比较.10 4.3.2 35kV 主接线方案比较.10 4.3.3 10kV 主接线方案比较.11 4.4 最优方案确定.11 4.4.1 技术比较.11 4.4.2 经济性比较.12 5 5 短路电流计算短路电流计算.1313 5.1 短路电流计算的目的.13 5.2 短路电流计算的一般规定.13 5.2.1 计算的基本情

3、况.13 5.2.2 接线方式.13 5.2.3 计算容量.13 5.2.4 短路种类.13 5.2.5 短路计算点.14 5.3 短路电流的计算方法：.14 5.4 短路电流的计算结果.14 5.4.1 变压器参数的计算.15 5.4.2 对 110kV 侧母线即短路点 d-1 的短路计算.16 5.4.3 对 35kV 侧母线即短路点 d-2 的短路计算.16 5.4.4 对 10kV 侧母线即短路点 d-3 的短路计算.17 6 6 电气设备的选择与校验电气设备的选择与校验.1818 6.1 电气设备选择的一般条件.18 6.2 选择导体和电气设备的一般原则.18 6.3 导体的选择.1

4、8 6.3.1 母线型号选择.18 6.3.2 材料的选择.18 6.3.3 母线截面积的选择.18 6.4 电气设备的选择.20 6.4.1 断路器选择.20 6.4.2 隔离开关的选择.21 6.4.3 电压互感器选择.22 6.4.4 电流互感器选择.23 6.5 电气设备的校验.24 6.5.1 校验的一般原则.24 6.5.2 断路器的校验 .25 6.5.3 隔离开关的校验.27 6.5.4 电压互感器的技术数据 .29 6.5.5 电流互感器的技术数据 .29 6.6 电气设备表.30 7 7 变电站的防雷保护变电站的防雷保护.3131 7.1 避雷器原理.31 7.2 避雷器应

5、满足的基本要求.31 7.3 直击雷的保护.32 7.4 雷电侵入波的保护.32 7.5 避雷器的选择.32 总总 结结 .3333 致致 谢谢 .3434 参考文献参考文献 .3535 附录附录 A A.3636 1 1 绪论绪论 我国变电站按电压等级可分为超高压、高压、中压变电站和低压变电 站。电压在 330kV 以上的称为超高压；电压高于 10kV 低于 330kV 的称为 高压；电压为 110kV 的称为中压；电压在 1kV 以下的称为低压。 按供电对象的差异可分为城镇变电站、工业变电站和农业变电站。 根据其在电力系统中的地位和作用，可分为枢纽变电站、中间变电站、 区域变电站、企业变电

6、站和末端变电站。 目前，我国变电站按电压等级分为 35kV 变电站、110kV 变电站、220kV 变电站和 500kV 变电站。 电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，是构成电力系统 的主要环节。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主 体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行 的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自 动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。 电气主接线设计的基本要求包括可靠性、灵活性和经济性三方面。主接线 的基本接线形式：有汇流母线接线形式分为单母线接线、双母线接线和 3/2 接线；无汇流母线的接线形

7、式有桥形接线、角形接线和单元接线。 选择主变压器形式和结构的选择原则，应考虑以下问题。1、相数。 2、绕组数和结构。3、绕组联结组号。4、阻抗和调压方式。5、冷却方法。 电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路 状态来校验热稳定和动稳定。按正常工作条件选择电气设备，1、额定电 压：电气设备的额定电压不低于装置地点电网额定电压。2、额定电流： 不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流。3、环境条件： 安装地点环境如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度 等超过一般电气设备使用条件时，应采取措施；按短路状态校验，1、短 路热稳定校验：短路电流通过电气设备时

8、，电气设备各部件温度应不超过 允许值。2、点动力稳定校验：电气设备允许通过的热稳定电流的幅值及 其有效值大于等于短路冲击电流幅值及其有效值。 本次设计的目的是，掌握变电站及电气主系统设计的方法、步骤，负 荷计算，短路电流的计算方法，电气设备的选择校验方法，防雷设计等设 计方法，使获得设计变电站一次部分的工程训练。变电站一次部分设计是 强电类专业学生应具备的一项基本能力，进行本设计可以使学生对所学的 专业知识融会贯通，提高学生应用专业知识解决工程实际的能力。 2 2 设计原始资料及负荷计算设计原始资料及负荷计算 2.12.1 原始资料原始资料 该所位于 ZY 市郊的工矿企业集中区的中心，为满足该

9、地区经济发展 人民生活需要，决定在此建设此区域性变电所。 根据电力系统规划，本变电所的规模如下：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 5 回，远景发展 2 回。 10kV 近期 12 回，远景发展 2 回。 该变电所位于 ZY 县东南郊，交通便利，变电所的西边为 10kV 负荷密 集区，主要有棉纺厂，食品厂，印染厂，针织厂，柴油机厂，橡胶厂及部 分市区用电。变电所以东主要有 35kV 的水泥厂，耐火厂及市郊其它用电。 该变电所所址区海拔 200m 地势平坦，为非强地震区，输电线路走廊阔， 架设方便，全线为黄土层地带，地耐力为

10、2.4kg/cm？，天然容重 =2g/cm,内摩擦角 =23,土壤电阻率为 100cm 变电所保护地下水 位较低，水质良好，无腐蚀性。气象条件：年最高气温40,年最低气 温20，年平均温度15,最热月平均最高温度32,最大复水厚度 10cm，最大风速 25m/s。 表 2-1 35kV 负荷表格 最大负 荷 MW 负荷组 成 () 电压 等级 负荷 名称 近 期 远 景 一二 自然力率max(h) 线长 (km) 35 kV 郊一 235300.91212 郊二 2. 5 3. 5 5 300.92116 水泥 厂 1 1. 5 2 15 300.91320 水泥 厂 2 1. 5 2 15

11、300.9520 耐火 厂 1 1. 5 15 300.9718 备用 1 2. 5 0.91815 备用 2 2. 5 0.91615 在 35kV 负荷中水泥厂和耐火厂的一类负荷比较大，发生断电时，会 造成生产机械的寿命缩短、水泥质量下降和一定的经济损失，因此要尽可 能保证其供电可靠性。 表 2-2 10kV 负荷表格 最大负荷 MW 负荷组成 () 电 压 等 级 负荷名称 近期远景一二 自然力 率 max (h) 线长 (km) 10 棉纺厂 1 22.520400.7555003.5 棉纺厂 2 22.520400.7555003.5 印染厂 1 1.5230400.7850004.

12、5 印染厂 2 1.5230400.7850004.5 毛纺厂 2220400.7550002.5 针织厂 11.520400.7545001.5 柴油机厂 1 1.5225400.840003 柴油机厂 2 1.5225400.840003 橡胶厂 11.530400.7245003 市区 1 1.5220400.825002 市区 2 1.5220400.825002 食品厂 1.21.515300.840001.5 备用 1 1.50.78 kV 备用 2 1.50.78 在 10kV 负荷中，印染厂、柴油机厂、毛纺厂、橡胶厂、市区一类负 荷比较大；若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏

13、，甚至出现事故， 对市区医院则造成不良政治和社会影响，严重时造成重大经济损失和人员 伤亡，必须保证其供电可靠性。 2.22.2 负荷计算的概念负荷计算的概念 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的 负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在 配电设计中，通常采用 30 分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电气 设备或导体的依据。 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选 用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均 负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。 2.32.3 利用需用系数法

14、进行负荷统计利用需用系数法进行负荷统计 1)需用系数是用电设备实际所需要的功率与额定负载时所需的功率的 比值，用公式表示为 （2-1） 用电设备实际所需功率 用电设备额定功率 需要系数的大小要综合考虑用电设备的负荷状态、工作制(连续、短时、 重复短时工作)和该类设备的同时工作几率等方面的因素。一般是根据实 验统计后取平均值。 需要系数的计算分步进行: (1)计算各电动机和其它电气设备的额定所需功率。 (2)选择计算工况，并确定各工况下所需使用的电气设备。 (3)估计各辅机和各电气设备实际使用功率，了解使用情况并确定需要系 数。 (4)计算各电气设备的所需功率，并计算总功率。 (5)考虑 5%的

15、电网损失，计算所需总功率。 (6)选择发电机组，计算各工况下发电机的负荷百分率。一般发电机组应 有 10%-20%的功率余量，因此发电机负荷度不超过 80%-90%。 2)综合最大计算负荷 Sjs的计算方法。 各侧 Sjs的计算(35kv 和 10kv) Sjs=Kt()(1+%) （2- 1 max cos n i Pi t 2） 单位为 KVA 或 MVA. Pimax 是各出线的最大负荷，COSt 是各出线的功率因数。Kt为同 时系数 35kV 侧取 0.9-0.95 ，6-10kV 侧取 0.85-0.9。%=5%为线损率。 3)三绕组负荷 Sjs的计算：Sjs= SjstK 35kV

16、 侧的负荷 Sjs=0.9()(1+5%) 9 . 0 5 . 2 9 . 0 5 . 2 9 . 0 5 . 1 9 . 0 2 9 . 0 2 9 . 0 5 . 3 9 . 0 3 =17.85MVA 10kV 侧的负荷 Sjs=0.85()(1+5%) 8 . 0 5 . 1 78. 0 3 75 . 0 2 4 8 . 0 2 2 72. 0 5 . 1 2 78 . 0 2 2 75 . 0 5 . 2 =30.582MVA. Sjs总= Kt(17.85+30.582)=0.85 (17.85+30.582)=41.167MVA 3 3 主变压器的确定主变压器的确定 3.13.1

17、 主变压器的容量和台数的选择主变压器的容量和台数的选择 (1)主变容量选择一般按变电所建成以后 5-10 年的规划符合选择，并 适当考虑到远期 10-20 年的发展。对城郊变电站，主变容量应与城市规划 相结合。 (2)根据变电站带负荷的性质和负荷电网结构来确定主变容量。对有 重负和的变电站应考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力 后的允许时间内，应该保证用户的一、二级负荷；对一般性变电所点一台 主变停运时，其余主变应能保证全部负荷的 60%。 (3)对大城市郊区的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装设两 台变压器为宜。 (4)对地区性孤立的一次变或大型工业专用变电所，设计时应考虑有

18、 装设三台的可能性。 (5)对规划只装两台主变的变电所，其主变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主变。 台数选择由以上分析应选择两台。 3.23.2 容量的计算和条件容量的计算和条件 容量 Se 的选择计算: (1)选择条件：nSeSjs Sjs-综合最大计算负荷,n 为主变压器的 台数 (2 校核条件：(n-1)Se 0.6Sjs (3-1) (n-1)SeS1+S2(S1,S2 为一二类负荷). (3-2) 由选择条件 nSe Sjs 总(n=2)可得 2Se 41.167MVA 故该变压器容量可暂定为 31.5MVA. 校验 a.(2-1)Se=31.50.

19、6 Sjs 总=0.6*41.167MVA (3-3) b.(2-1)Se=31.5 S1+S2=23.047MVA.满足要求。 (3-4) 3.33.3 近期与远景容量问题近期与远景容量问题 按照上述计算结果是 5-10 年规划的最终变电所的台数与容量，近期 容量问题实际值为 S 近期=0.85(S1+S2) S1 为 35kV 侧近期负荷，S2 为 10kV 侧近 期负荷 S1=0.9()(1+5%)=8.925 9 . 0 1 9 . 0 5 . 1 9 . 0 5 . 1 9 . 0 5 . 2 9 . 0 2 S2=0.9()(1+5%)=25 8 . 0 2 . 1 2 8 . 0

20、 5 . 1 72 . 0 1 2 8 . 0 5 . 1 75. 0 1 75. 0 2 2 78. 0 5 . 1 2 75 . 0 2 故 S 近期总=0.85 （8.925+25）=29.231.5MVA 一台主变可满足近期 负荷的需要，施工时可先装设一台，但是在平面布置时，土建部分在工期 工程中要全部竣工，二期只需要电气设备安装。 3.43.4 变压器型式的选择变压器型式的选择 3.4.13.4.1 相数绕组数量和连接方式的选择相数绕组数量和连接方式的选择 当不受运输条件限制时 ，在 330kV 及以下的变电所均应选用三相变 压器。 依据以上原则：此 110kV 变电站应选用三相变压

21、器。 （1）绕组数量选择原则： 在具有三种电压等级的变电所中，如通过各侧绕组的功率均达到该变 压器容量的 15%以上，主变压器宜采用三绕组变压器。 （2）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，要根据具体工程来定。我国 110kV 及以上电压，变压器绕组都采用 “Y”型连接，35kV 亦采用“Y”型。35kV 以下电压变压器绕组都采用 “”型连接。ZY110kV 变电站电压等级为 110/35/10kV，接线方式采用 Y/Y/接线方式。 3.4.23.4.2 主变阻抗和调压方式选择主

22、变阻抗和调压方式选择 （1）阻抗选择原则： 变压器的阻抗实质时绕组漏抗。漏抗的大小，取决于变压器的结构和 采用的材料，当变压器的电压比和结构型式，材料确定后，其阻抗大小和 变压器容量关系不大，以电力系统稳定和供电电压质量考虑，希望主变的 阻抗越小越好，但阻抗偏小会使系统短路电流增加，高，低压设备选择困 难。另外，阻抗大小还要考虑变压器并联运行的要求，主变阻抗的选择要 考虑的原则如下： a.抗值的选择必须从电力系统稳定，潮流方向，无功分配，继电保护， 短路电流，系统内的调压手段和并联运行等方面综合考虑，并应以对工程 起决定作用的因素来确定。 b.对绕组的普通型，其最大阻抗是放在高中压侧还是放在高

23、低压 侧，必 须按 I 条原则确定。 综上，选择“降压型”结构的变压器，绕组的排列顺序为自铁芯向外 依次为低，中，高。高低压侧的阻抗最大。 （2）调压方式的选择 变压器的电压调整是用分接头开关切换变压器的分接头，从而改变变 压器变比来实现的。设置有载调压对于 110kV 及以下的变压器，宜考虑至 少有一级电压的变压器。采用有载调压方式，用高压侧调节范围较大，所 以分接头设在高压侧。不选用自耦变压器。 3.4.33.4.3 容量比、冷却方式、电压级选择容量比、冷却方式、电压级选择 该变电所为区域性变电所，主要潮流为 10kV 侧，宜采用容量组合为 100/100/100。 110kV 变电所自然

24、风冷。 变压器一次侧接电源，相当于用电设备与线路额定电压相等；二次侧 向负荷供电，相当于发电机二次侧。电压较额定电压高 5%所以电压等级为 110/38.5/11kV。 查资料表综合后选择变压器型号为三相油浸风冷有载铝制变压器 SFZL7-/110。 表 3-1 SFZL7-/110 型变压器 电压组合（kV）损 耗 （kW） 短路阻抗（%） 高中低 连接组 别 空载有载高- 低 高-中中-低 11032.5%/38.5/ 6.6 YN,yn,d 11 41.3 4 141. 6 17.510.56.5 空载电流（%）外部尺寸（mm）轨距（mm） 1.06340526553902000 4 4

25、 电气主接线设计电气主接线设计 变电站电气主接线是将变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相 连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个 重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性，灵活性，同时对电气 设备的选择，配电装置的布置，继电保护，自动装置和控制方式等诸多方 面有决定性的关系。 4.14.1 电气主接线的设计原则电气主接线的设计原则 4.1.14.1.1 考虑变电站在系统中的地位和作用考虑变电站在系统中的地位和作用 此 ZY 变电站位于该地区负荷中心，为保证电能质量,必须保证供电可 靠性。由于类和类负荷所占比重较大，故对电能质量提出很高要求， 特别是医院,一旦停

26、电,除造成经济损失外，还易造成人身伤亡,故该变电 站属地区重要变电站。 4.1.24.1.2 分期和最终建设的规模分期和最终建设的规模 根据电力系统发展的需要，ZY 变远景规划有扩建的可能，所以在设计 主接线时应留出发展扩建的余地，本设计采用一次设计，分期投资，扩建， 尽快发挥经济效益。线路回路数:110kV 近期 2 回，远期发展 2 回。35kV 近期 5 回，远期发展 2 回。10kV 近期 12 回，远期发展 2 回，主变台数选 两台，经容量校验后可知：近期可以只投运一台主变压器，且有足够的备 用容量，以满足近期负荷供电的要求。 4.1.34.1.3 所址条件所址条件 变电站所址的选择

27、，应根据下列要求综合考虑确定 A.靠近负荷中心。 B.节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地。 C.与城乡或工矿企业规划相协调，便于架空线和电缆线路的引入和引 出。 D.交通运输方便。 E.具有适应地形，地貌，地址条件。 ZY 市 110kV 变电站所址在市郊,地价相对较低，是供地方用电的地区 变电站。在建站时必须遵循节约用地，少占良田的原则，可建成中型规模 变电站。 4.24.2 电气主接线设计的基本要求电气主接线设计的基本要求 电气主接线设计的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性、经济 性三方面。根据有关规定：变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的 地位，变电站的规划容量，负荷性质

28、线路变压器的连接、元件总数等条件 确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方便、投资节约和 便于过度或扩建等要求。 4.2.14.2.1 可靠性可靠性 安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本 的要求。所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供 电，衡量可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是由其组成元件 （包括一次和二次设备）在运行中可靠性的综合。因此，主接线的设计， 不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的 故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性并不是绝对的而是相对的，一种 主接线对某些变电站是可靠的，而对另一些变电站则可

29、能不是可靠的。评 价主接线可靠性的标志如下： (1)断路器检修时是否影响供电； (2)线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间 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。 在可靠性分析中，最主要的基础统计数据是断路器的可靠性，其主要 指标是故障率、可用系数和平均修理小时数。评估供电可靠性的主要指标 有停电频率、每次停电的持续时间及用户在停电时的生产损失或电网公司 在电力市场环境下通过辅助服务市场获得备用容量所付出的代价。 4.2.24.2.2 灵活性灵活性 主接线的灵活性有以下几方面的要求： (1)调度灵活，操作方便。可灵活的投入和切除变压器、线路，

30、调配 电源和负荷；能够满足系统在正常、事故、检修及特殊运行方式下的调度 要求。 (2)检修安全。可方便的停运断路器、母线及其继电器保护设备，进 行安全检修，且不影响对用户的供电。 (3)扩建方便。随着电力事业的发展，往往需要对已经投运的变电站 进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时， 应留有余地，应能容易地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次 和二次设备改造量最小。 4.2.34.2.3 经济性经济性 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，在满足技术要求前

31、提下，做到经济合理。 (1)投资省。主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设 备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和 电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备；在终端 或分支变电站中，应推广采用直降式（110/610kV）变电站和以质量可 靠的简易设备代替高压侧断路器。 (2)年运行费小。年运行费包括电能损耗费、折旧费以及大修费、日 常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择主 变压器的型式、容量、台数以及避免两次变压而增加电能损失。 (3)占地面积小。电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以 便节约用地和节省架构、导线

32、、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地 方，都应采用三相变压器。 (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。 4.34.3 各电压级主接线型式选择各电压级主接线型式选择 4.3.14.3.1 110kV110kV 主接线方案比较主接线方案比较 方案一：单母线分段接线。方案二：单母线分段带旁路。 （1）单母线分段接线： 优点：母线分段后，对重要用户，可以重不同段供电。另外，当一段 母线发生故障时，分段断路器能够自动将故障切除，保证正常段母线不间 断供电。 缺点：当母线故障时，该母线上的回路都要停电，而且扩建时需要向 两个方向均衡扩建 （2）单母线分段带旁路接线：

33、优点：母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路， 有两个电源供电;一段母线故障时（或检修） ，仅停故障（或检修）段工作， 非故障段仍可继续工作。在不给用户停电的情况下可以对出线的断路器进 行检修，不影响用户供电。 缺点：经济性差，多了一个断路器和数个隔离开关；占地面积大。 单母线分段接线，虽然缩小了母线或母线隔离开关检修或故障时的停 电范围，在一定程度上提高了供电可靠性，但在母线或母线隔离开关检修 期间，连接在该段母线上的所有回路都将长时间停电，这一缺点，对于重 要的变电站和用户是不允许的。 （3）通过以上两种接线优缺点的分析，可见，对于 110kV 侧若采用 单母分段接线方式，

34、其优点是可靠性高，当一组母线出现故障可将负荷转 至另一母线，不使线路停电。扩展和调度都灵活。缺点是增加了隔离开关 数目，检修时容易误操作。但是 110kV 考虑的主要是可靠性，所以选方案 一单母线分段接线。 4.3.24.3.2 35kV35kV 主接线方案比较主接线方案比较 方案一：单母线分段接线。方案二：双母线接线。 (1)单母线分段接线： 优点：母线分段后，对重要用户，可以重不同段供电。另外，当一段 母线发生故障时，分段断路器能够自动将故障切除，保证正常段母线不间 断供电。 缺点：当母线故障时，该母线上的回路都要停电，而且扩建时需要向 两个方向均衡扩建。 （2）双母线接线： 优点：供电可

35、靠，调度灵活，扩建方便，便于设计。 缺点：增加了一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，增加了投 资，操作复杂，占地面积增加。 （3）通过以上两种接线优缺点的分析，电压等级为 35kV60kV，出 线为 48 回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。35kV 出线 有 8 回及以上时，为保证线路检修时不中断对用户的供电,采用单母线分 段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。双母线及双母线带旁路接线， 供电可靠性高，任一回路开关故障或检修，或任一回路故障或检修时，都 不影响用户停电，但是倒闸操作复杂，造价高，单母线分断接线，接线简 单，操作方便，便于扩建，在一定程度上能提高供电的可靠性，但是

36、当一 段母线上刀闸检修时，该段母线上全部出线都要长时停电，为保证对这些 重要用户得供电，采用单母线分段接线方式。 4.3.34.3.3 10kV10kV 主接线方案比较主接线方案比较 方案一：单母线分段接线。方案二：单母线接线。 （1）单母线分段接线： 优点：母线分段后，对重要用户，可以重不同段供电。另外，当一段 母线发生故障时，分段断路器能够自动将故障切除，保证正常段母线不间 断供电。 缺点：当母线故障时，该母线上的回路都要停电，而且扩建时需要向 两个方向均衡扩建。 （2）单母线接线： 优点:结构简单，操作简便，投资少，经济性好，运行费用低，较适 用于小容量和用户对可靠性不高的场所，母线便于

37、向两端延伸，扩建方便。 缺点：可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要 停止运行，造成全厂(站)长期停电。调度不方便，电源只能并列运行，不 能分裂运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。这种接线形式 一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷和发电厂和变电站中。 （3）610kV 配电装置出线回路数目为 6 回及以上时，可采用单母 线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率 较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。本变电所 10kV 用户负荷较轻， 负荷性质为一级，二级负荷，宜采用单母线分段接线。 4.44.4 最优方案确定最优方案确定 4.4.14.4.1

38、技术比较技术比较 在初步设计的两种方案中，方案一：110kV 侧采用单母分段接线；方 案二：110kV 侧采用单母分段带旁路接线。采用双母线接线的优点：优点： 母线分段后，对重要用户，可以重不同段供电。另外，当一段母线发生故 障时，分段断路器能够自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电。所 以应选单母线分段接线。 在初步设计的两种方案中，方案一:35kV 侧采用单母分段接线；10kV 侧采用单母分段接线；方案二：35kV 侧采用双母线接线；10kV 侧采用单 母线接线。有原材料和经分析可知，35kV 侧采用单母分段接线方式。10kV 侧侧单母线分段接线方式。 4.4.24.4.2 经济性比较经

39、济性比较 在配电装置的综合投资，包括控制设备，电缆，母线及土建费用上， 在运行灵活性上 35kV、10kV 侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活 性。 由以上分析，最优方案可选择为方案一，即 110kV 侧采用单母分段接 线，35kV 侧采用单母分段接线，10kV 侧采用单母分段接线。如图 4-1。 图 4-1 电气主接线图 5 5 短路电流计算短路电流计算 5.15.1 短路电流计算的目的短路电流计算的目的 在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环 节。短路电流计算的目的主要有以下几方面： (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

40、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。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断 能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以 校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。 (3) 在设计屋外高压配电装置时，需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，需以各种短路时的短路 电流为依据。 (5) 接地装置的设计，也需用短路电流。 5.25.2 短路

41、电流计算的一般规定短路电流计算的一般规定 验算导体和电器时所用的短路电流，一般有以下规定： 5.2.15.2.1 计算的基本情况计算的基本情况 (1)电力系统中所有电源都在额定负荷下运行； (2)同步电机都具有自动调整励磁装置(包括强行励磁)； (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相同； (5)正常工作时，三相系统对称运行； (6)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。 5.2.25.2.2 接线方式接线方式 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路

42、电流的正常 接线方式（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 接线方式。 5.2.35.2.3 计算容量计算容量 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规划（一 般考虑本工程建成后 510 年） 。 5.2.45.2.4 短路种类短路种类 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 系统以及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，则应按严重情况进行校验。 5.2.55.2.5 短路计算点短路计算点 在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短 路计算点。对于带电抗器的 610kV 出线与厂用分支回路，在

43、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。 5.35.3 短路电流的计算方法短路电流的计算方法： (1)选择计算短路点。 (2)画等值网络图。 首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。 选取基准容量 SB 和基准电压 UB（一般取各级的平均电压） 。 将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。 绘制等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 (3)化简等值网络：为计算不同短路点的短路值，需将等值网络分别化简 为以短路点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗， 即转移电抗 Xnd。 (

44、4)求计算电抗 Xjs。 (5)由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只 作到 Xjs=3.5） 。 计算无限大容量（或 Xjs3）的电源供给的短路电流周期分量。 计算短路电流周期分量的有名值和短路容量。 5.45.4 短路电流的计算短路电流的计算结果结果 （1）系统S等效电抗标幺值： （5-1） B SS S S XX S 式中 系统的容量，MVA； S S 系统以其本身容量为基准的等效电抗标幺值。 S X （2）线路电抗标幺值： （5-2） *0 2 B L B S XX L U 式中 线路单位长度的电抗值，其中，单根导线为 0.4/km，二 0 X 分裂导线为 0.3

45、1/km； 线路的长度，km。L 5.4.15.4.1 变压器参数的计算变压器参数的计算 基准值的选取：，取各侧平均额定电压 MVASb100 b U 表 5-1 平均额定电压 电网额定电压1035110 平均额定电压10.537115 主变压器参数计算： 由主变型号表查明可知：U12%=10.5 U13%=17.5 U23%=6.5 U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5 (10.5+17.5-6.5) =10.75 （5-3） U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5 (10.5+6.5-17.5)=-0.25166.06=Imax 所以 110kV 选 50

46、4 单条矩形铝导线截面积为 200mm2平放 Ial=586A。 (2)35kV 母线选择 由表 5-1 可知 35kV 母线中 Imax =496.01A KIal=0.844661=557.88A496.01=Imax 所以 35kV 选 505 单条矩形铝导线截面积为 250mm2平放 Ial=661A。 (3)10kV 母线选择 由表 5-1 可知 10kV 母线 Imax=1736.04A KIal=0.8442089=1763.12A1736.04= Imax 所以选 12510 单条矩形铝导线截面积为 1250mm2平放 Ial=2089A。 6.46.4 电气设备的选择电气设备

47、的选择 6.4.16.4.1 断路器选择断路器选择 高压断路器选择规定：断路器型式的选择除应满足各项技术条件和环 境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经技术经济比较后确定 选择断路器。 35kV 及以下，可选用少油，真空，多油断路器等，应注意经济性。 35kV220kV 可选用少油，SF6，空气断路器等。 综合考虑，110 kV 为检修方便，选用 SF6 断路器，35 kV 及 10 kV 侧 均采用真空断路器。 110kV 侧选用 LW6-110I 型高压六氟化硫断路器。此型号断路器由三个 单相和一台液压操动机构组成，单相为单柱单断口，灭弧室与瓷套和动力 元件连成一体，支柱内有绝缘连

48、杆连接动力元件的工作缸和灭弧室的动触 头，实现分合闸操作。 表 6-2 LW6-110I 型高压六氟化硫断路器技术数据 型号动稳定峰值 kA 3s 热稳定电 流 kA 合闸时间不大 于 ms 分闸时间不 大 ms LW6-110I1004053 35kV 侧选用 ZN12-35 型真空断路器。此型号断路器为额定电压 35kV，三相交流 50Hz 的高压开关设备，适用于发电厂、变电站、配电站 等输配电系统中，作为控制或保护开关用，尤其适用于开断重要负载及频 繁操作的场所。此断路器的灭弧室为瓷质结构。触头材料采用了特殊材料。 使灭弧室开断能力较高，而载流水平较低，并且有较长的电寿命。 表 6-3

49、ZN12-35 型真空断路器技术数据 型号动稳定峰 值 kA 4s 热稳定电 流 kA 合闸时间不 大于 s 分闸时间不 大于 s 额定功 率 ZN12- 35 63250.090.075275 10kV 侧选用 ZN12-10 型真空断路器。此型号断路器为额定电压 10kV，三相交流 50Hz 的高压开关设备。此断路器采用了特殊的触头材料， 使灭弧室开断能力较高，而载流水平较低，电寿命长。本断路器结构简单， 开断能力强，操作功能齐全，五爆炸危险，维修简单。适用于发电厂、变 电站、配电站等输配电系统中，作为控制或保护开关用，尤其适用于开断 重要负载及频繁操作的场所。 表 6-4 ZN12-10

50、 型真空断路器技术数据 型 号 动稳定 值 kA 3s 热稳定电 流 kA 合闸时间不 大于 s 分闸时间不 大 s 额定功 率 ZN12- 10 8031.50.0750.065275 6.4.26.4.2 隔离开关的选择隔离开关的选择 种类和形式的选择：隔离开关的型式很多，按安装地点的不同可分为 屋内式和屋外式。按绝缘支柱数目可分为单柱式和双柱式。它对配电装置 的占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置的特点和使用要求以及经 济技术条件来确定。 根据规定： a.接在发电机，变压器引出线及中性点上的避雷器可不装设隔离开关。 b.接在母线上的避雷器和电压互感器可合用一组隔离开关。 c.桥型接线

51、中的跨条宜采用两组隔离开关串联，以便于不停电检修。 d.断路器两侧均应装设隔离开关，以便于断路器检修时隔离电源。 e.中性点直接接地的普通型变压器应通过隔离开关接地。 根据以上规定，选择隔离开关的型号如下： 110kV 侧选用 GW5-110-/600 型隔离开关。该隔离开关是由三相 50Hz 高压开关设备，供在有电压无荷载情况下，断开或闭合线路之用。 GW5 系列隔离开关为双柱水平开启式结构，一般由底座、支柱绝缘子、接 地刀闸、左右触头等部分组成。 表 6-5 GW5-110-/600 型隔离开关的技术数据 型号额定电 压 额定电 流 动稳定峰值电 流 kA 热稳定电流 4s GW5-110

52、- /600 11063010020 35kV 侧选用 GN2-35/600 型高压户内隔离开关。该系列高压隔离开关 是供高压电气设备和电力线路在有电压无负载情况下分断和关合电路之用。 表 6-6 GN2-35/600 型隔离开关的技术数据 型号额定电 压 额定电 流 动稳定峰值电 流 kA 热稳定电流 4s GN2- 35/600 356006425 10kV 侧选用 GN2-10/2000 型高压户内隔离开关。该系列高压隔离开关 是供高压电气设备和电力线路在有电压无负载情况下分断和关合电路之用。 表 6-7 GN2-10/2000 型隔离开关的技术数据 型号额定电 压 额定电 流 动稳定峰

53、值 电流 kA 热稳定 电流 4s GN2- 10/2000 1020008551 6.4.36.4.3 电压互感器选择电压互感器选择 互感器（包括电流互感器 TA 和电压互感器 TV）是一次系统和二次系 统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供 电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。互感器的作用是：将一次 回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压(100V)和小电流(5A 或 1A)，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构小巧、价格便 宜和便于屏内安装。使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地， 从而保证了设备和人身的安全。 (1)依据规定： a

54、.电压互感器的配置与数量和配置，主接线方式有关，并应满足测量， 保护周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时，保护装 置不得失压，周期点的两侧都能提取到电压。 b.6220kV 电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路 上是否需要装设压互，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确 定。 c.当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压 互感器。 (2)电压互感器应按下列技术条件选择和校验： a.一次回路电压 b.二次电压 c.二次负荷 d.准确度等级 e.继电保护及测量的要求 (3)电压互感器的型式应按下列使用条件选择： a.320kV 屋内配电装置宜采

55、用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘 结构的电磁式 电压互感器。 b.35kV 配电装置宜采用电磁式电压互感器。 c.110kV 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。 (4)用于中型点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为 100V，用于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为 100/3V。 根据以上原则，可选择电压互感器： 110kV 出线选用 JCC2-110 型电压互感器。 型号的含义：J电压互感器 C串级绝缘 C瓷箱式 2设计序号 110额定电压 该电压互感器为单相三绕组串级绝缘户外安装的互感器，适用于交流 50Hz电力系统作电压

56、电能测量和继电保护用。 35kV 母线选用JDJ2-35 型电压互感器， 型号的含义：J电压互感器 D单相 J油浸式 2设计序号 35额定电压 是单相双绕组油浸式户外型。适用于交流50Hz的35kV电力系统作电压 电能测量和继电保护用。此电压互感器可用于单相及三相线路。 10kV 母线选用 JDJ-10 型单相油浸绝缘电压互感器。 型号的含义：J电压互感器 D单相 J油浸式 10额定电压 该电压互感器为单相双绕组油浸式户内型。供电压电能测量和继电保 护用。 6.4.46.4.4 电流互感器选择电流互感器选择 320kV 屋内配电装置的电流互感器，应根据安装使用条件及产品情 况，采用瓷绝缘结构或

57、树脂浇注绝缘结构。 35kV 及以上配电装置的电流互感器，宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独 立式电流互感器，在有条件时，应采用套管式电流互感器。 根据规定： a.凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。 b.发电机和变压器的中性点，发电机和变压器的出口，桥形接线的跨 条上等也应装设电流互感器。 c.对直接接地系统，按三相配置，对非直接接地系统，依具体要求按 两相或三相装配。 根据以上规定本变电站电流互感器选择： 110kV 线路侧及变压器侧选用LRD-110 600/5型电流互感器。 型号的含义：L电流互感器 R套管式 D差动 保护用 110额定电压 600额定一次电流 5额定 二次电流 该套管式差

58、动保护用电流互感器适用于安装在变压器断路器和其他 油浸式电器套管上，在交流50Hz额定电压35-500kV线路中，作电流电能测 量和继电保护用。 35kV 线路侧选用LCZ-35 600/5电流互感器。 型号的含义：L电流互感器 C手车式开关柜用 Z 浇注成型固体 35额定电压 600额定一次电流 5额定二 次电流 该电流互感器适用于额定频率50Hz,额定电压35kV及以下户内装置的 电力系统中，作电流电能测量和继电保护用。 10kV 线路侧选用LZZQB6-10 400/5电流互感器。 型号的含义：L电流互感器 Z支柱式 Z浇注绝缘 Q加强 型 B有保护 6设计序号 10额定电压 400额定

59、一次电流 5额定二次电 流 为树脂浇注绝缘户内型全封闭支柱式结构的电流互感器。适用于10kV,额 定频率50Hz的交流电力系统中供电流电能测量和继电保护用。 6.56.5 电气设备的校验电气设备的校验 6.5.16.5.1 校验的一般原则校验的一般原则 电气设备在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定检验， 检验的短路电流，一般取三相短路时的短路电流。 (1)短路的热稳定条件： It2tQdt (6- 3) Qdt在计算时间 tjs秒内，短路电流的热效应（kA2.S） Itt 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA） T设备允许通过的热稳定电流时间（S） (2)短路的动稳定条件: i

60、chidf IchIdf (6-4) ich短路冲击电流峰值（kA） idf短路全电流有效值 Ich电器允许的极限通过电流峰值（kA） Idf电器允许的极限通过电流有效值（kA） (3)校验电器的热稳定和开断能力时，还必须合理的确定短路计算时 间。验算热稳定的计算时间tk为继电保护动作时间trp和相应断路器的全开 断时间tab 之和，即 tk=trp+ tim+ta (6-5) 式中:trp后备保护动作时间； tim断路器固有分闸时间； ta断路器开断时电弧持续时间。 开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，故电器的开断计算时 间tbr应为主保护时间tpr1和断路器固有分闸时间之和，即 tb