110kV变电站毕业设计

110kV变电站毕业设计前言

本次毕业设计在完成全部所学理论课程及经过一次综合性毕业运行实习的

基础进行的一项综合性教学环节，这也是对入学以来所学学问的总结，是对上岗全的一次综合复习，也为今后的工作奠定良好的基础。

变电所是电力系统中的重要中间环节，它的作用是变换电压、接受和安排电能，随着国民经济的飞速进展，对电能的需求越来越大，同时对电能质量的要求也提升了。近来来，面对各地用电紧急的局面，为满意拥护对电能的需要，各地都在新建变电所，针对变电所在系统中所处的地位及作用，变电所类型的进展、电压等级也在不断提升，对供电牢靠性的要求就更高了。目前，我国变点所电压等级主要有500KV、330KV、220KV、110KV等，本次设计的课题为——110KV降压变电所初步设计，结合所学专业——电力系统及其自动化，故本次设计主要以电气部分为主，同时也涉及一部分继电爱护个自动装置的配置，以及防需规划等。

由于本设计原始资料不足准时间限制，使设计内容有所简化，在参考资料比较缺乏的状况下，必需大量翻阅各种有关的专业书刊、综合考虑、分析之后才能确定方案。第一次进行如此大型作业，无法考虑周全，缺漏之处恳请批阅老师赐予批判指正。

本次设计是在陈金星老师的指导下顺当完成的，在此表示感谢！

编者

2024.6

原始资料

一、设计课题

110KV降压变电所电气部分

二、原始资料

1、110KV电网图

2、负荷猜测

（1

最大负荷利用小时Tmax=5500小时

（2）10KV侧

最大负荷利用小时Tmax=5000小时

（3）110KV侧负荷同时率：0.90

（4）负荷年增长率：5%

3、地区温度：

年最高温度：40℃

年最低温度：-6℃

最热月平均最高温度：35℃

最热月平均地温：25℃

三、参考资料与书刊

1、电力工程设计手册

2、《毕业设计执导书》（福建电力职业技术学院电力教研室编）

3、发电厂电气部分（教材）

4、电力系统分析（教材）

5、电力系统继电爱护（教材）

6、电力系统自动装置（教材）

7、高电压技术（教材）

第一章主变及所用变的选择

第一节主变压器的选择

一、负荷统计分析1、

P(35)maxmax1max2max3max4max5max6

=6000+7000+5000+5000+4000+3000=30000(KW)Q(35)max=Qmax1+Qmax2+Qmax3+Qmax4+Qmax5+Qmax6

=4500＋5250＋3750＋3750＋2478.977＋2250＝21978.977（KVar）

考虑负荷同时率K（35）=0.8，则：

P(35)max'=K（35）P(35)max=0.8?30000=20400(KW)

Q(35)max'=K（35）Q(35)max=0.8?21978.977=17583.182（KVar）

S(35)MAX=

''2max)35(2max)35(QP+=2

217583.18230000+=29751.778（KVA）

35?Cos=

MAX

SP)35(max)35('=

778

.2975130000

=0.81

2、

P(10)maxmax1max2max3max4max5max6max7=2000+3500+2000+2000+1500+1000+1000=130000（KW）

Q(10)max=Qmax1+Qmax2+Qmax3+Qmax4+Qmax5+Qmax6+Qmax7

=1500+2625+15000+1500+929.617+619.744+619.744=9294.105（KVar）

考虑负荷同时率K（10）=0.85，则：

P(10)max'=K（10）P(10)max=0.85?13000=11050（KW）

Q(10)max'=K（10）Q(10)max=0.85?9294.105=7899.989（KVar）

S(10)MAX=''2

max)10(2max)10(QP+=2989.7899211050+=13583.531（KVA）10?Cos=

MAX

SP)10(max)10('=

531

.1358311050

=0.81

3、110kV侧:S(110)MAX=

()2)''(2''max10max35max10max35∑+∑+∑+∑QQPP

=22)989.7899182.17583()1105024000(+++=43334.68(KVA)

?Cos=

MAX

SPP)110(max)10(max)35(''+=68.4333411050

24000+=0.81

考虑到负荷的同时率，K(110)=0.90，则：

MAXS)110('=K(110)S（110）MAX=0.90?43334.68=39001.212(KVA)

本变电所按建成后5年进行规划，估计负荷年增长率为6%，因此：

'')110(MAXS＝MAXS)110('（1+m）t=39001.212?（1+0.06）5=49776.528(KVA)

式中t为规划年限，m为增长率

二、主变台数的确定

依据《35-110kV变电所设计规范》3.1.2条规定“在有一、二级负荷的变电所宜装设两台及以上主变压器。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”。

本设计的110kV降压变电所，35kV及10kV侧均为负荷，故考虑安装两台主变压器。

依据本变电所的实际状况：本变电所110kV侧有两路电源;35kV侧有六路负荷，其中有三路采纳双回线供电；10kV侧有七路负荷，有两路负荷采纳双回线供电，为确保供电牢靠性，待设计变电所选择安装两台主变压器，这样当一台主变停运时，另一台主变仍能保证60%以上的负荷正常供电。

三、主变容量的确定

依据《35-110kV变电所设计规范》3.1.3条规定“装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主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。”

故本设计满意两个条件：

1、两台总容量∑S≧'')110(MAXS

2、S≧60％'')110(MAXS

S=60%∑S＝49776.528?60%=29865.917(KVA)

查产品名目，选择两台变压器容量一样，每台容量为29865.917KVA四、主变型式1、

相数选择

依设计原则，只要不受运输条件限制，应优先考虑三相变压器。该变电所主变压器为110kV降压变，单台容量不大（31500KVA），不会受到运输条件限制，故选用三相变压器。

2、绕组数选择

35KV侧：N

MAXSS∑)35(＝315002778

.29751?＝0.47＞0.15

10KV侧：N

MAXSS∑)10(＝315002531

.13583?＝0.22＞0.15

依据《35-110kV变电所设计规范》3.1.4条规定“具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达该变压器容量的15％以上，主变压器宜采纳三线圈变压器。”上述两式均大于15％，故选择主变为三圈变压器。

3、容量比35KV侧：N

MAXSS)35(6.0=

31500778

.297516.0?=0.57＞0.5

10KV侧：

N

MAX

SS)10(6.0=31500

531.135836.0?=0.26＜0.5

由上述计算可知：主变压器额定容量为31500KVA，35kV侧负荷占主变容量的57％，大于50％，为满意35kV侧负荷的要求与需要，故35kV侧容量取100％的额定容量。10kV侧负荷占额定容量的26％，小于50％，故10kV侧绕组容量取50％。从以上分析得出主变压器各绕组的容量比为100/100/50。4、调压方式的选择

依据《35-110kV变电所设计规范》3.1.5条规定“变压器的有载调压是改善电压质量，削减电压波动的有效手段，对电力系统，一般要求110kV及以下变电所至少采纳一级有载调压变压器。”而本设计110kV变电全部变电所、医院、配电站厂等重要负荷，对电能的质量和牢靠性的要求较高，为保证连续供电和满意对电能质量的要求，并能随时调压，扩大调压幅度而不引起电网的波动，故应采纳有有载调压方式的变压器，以满意供电要求。5、中性点接地方式的确定

中性点直接接地系统主要优点是发生三相短路时，未故障相对地电压不上升，因此，电网中设备各相对地绝缘水平取决于相电压，使电网的造价在绝缘方面的投资越低，当电压越高，其经济效益越明显。因此我国规定电压大于或等于110kV的系统采纳中性点直接接地。35kV系统单相接地时的电容电流

cI=

350UNl?=350

)

35230254022520(235+?+++?+??=25(A)由电气专业资料可知：当35kV系统对地电容电流大于10A，应采纳中性点经消弧线圈接地，所以本所35kV系统中性点经消弧线圈接地。10kV系统单相接地时的电容电流架空线：Ic1＝

350U1Nl?=350

)

151521010(10++?+?＝1.7(A)电缆线：Ic2＝0.1?UN?l2=0.1?10?(10+10?2+20)=50

cI＝Ic1+Ic2=(1.7+50)/2=25.86(A)

因cI＜30A，由电气专业资料可知：当10kV系统对地电容电流小于30A可中性点不接地，本所10kV系统对地电容电流小于30A，因此中性点不接地。6、接线组别

《电气设计手册》规定：变压器绕组的连接方式必需与系统电压相位全都，否则不能并列运行。

由于110kV系统采纳中性点直接接地，35kV系统采纳中性点经消弧线圈接地，10kV系统采纳中性点不接地，故主变的接线方式采纳Y0/Yn0/△－117、结构方式

因待设计变电所为降压变电所，故主变压器选择降压式结构，绕组排列挨次自铁芯向外依次为：低、中、高。低压侧阻抗最大，中压侧阻抗最小。其绕组排列方式如下图所示：

低中高

依据以上分析结果，最终选择型号如下：SFSZ7－31500/110，其型号意义及技术参数如下：

SFSZ7–31500/110

高压绕组额定电压等级：110kV

额定容量：31500KVA

性能水平

有载调压方式

绕组数：三绕组

冷却方式：风冷

相数：三相

其次节所用变选择

为保证所用电的牢靠性，采纳两台所用变互为备用，分别接于两台主变的两组10kV母线上，互为备用。

一般选主变容量的（0.1－0.5）％为其容量，考虑到用电负荷不大，本设计以

0.1％来选择，采纳Y/Yn0接线组别

单台所用变容量S所N=0.1％∑SN＝0.1％?（31500?2）＝63（KVA）

查产品名目，选所用变型号为SL7－63/10，装于室内

其主要技术参数如下：

第三节消弧线圈及补偿电容的选择

一．消弧线圈的选择

经上述计算，35kV中性点电容电流cI＝25A＞10A，采纳中性点经消弧线圈接地

1、按额定电压选：UN＝Un=35kV

2、按补偿容量：Q＝

3

UIKN

C??＝

3

35

251.35??＝682（KVA）

K——补偿系数，过补偿取1.35。3、安装位置选择：

本设计拟定在两台主变35KV侧各装设一台消弧线圈，按补偿容量选择，当两台主变并列运行时，只投入一台消弧线圈，当只运行一台主变时，可依据实际状况投入消弧线圈。消弧线圈选择型号为XDJ－1100/35型消弧线圈。

4、调谐值和分接头选定

消弧线圈各分接头补偿电流值如表：

消弧线圈选II档，实际补偿电流为29.7A补偿电流

IL＝29.7（A）＞13A因此选择上述分接头是合适的。消弧线圈接线如下：

二、无功补偿电容的选择

35kV采纳分散补偿，电容装在下一级线路内

10kV采纳集中补偿，为了实现无功分压，就地平衡的原则，改善电网的功率因数，保证10kV侧电压正常，所以需在本所10kV母线上装设电容补偿装置，以补偿无功，并把功率因数提高到9.0=?Cos，其负荷所需补偿的最大容性无功量为

考虑五年进展：

Q＝P(10)max（tg1.10?－tg2.10?）

＝13000×0.9×（1+0.05）5?＝

3578.802（KVar）

式中P(10)max－母线上最大有功负荷，

tg1.10?－补偿前的最大功率因数tg2.10?－补偿后的最小功率因数

10kV电容器一般接成星形，查产品名目，选用BWF10.5-100-1型电容器

其额定容量为100KVar,UN=10.5kV，标称电容C＝2.888μF，则每相并联个数：n＝

eQQ10?=)(92.11100

3802

.3578台=?，故并联12只BWF10.5-100-1型电容器，分别接于10kVI、II段母线上，即每段母线每相并联6只电容器。

其次章电气主接线的确定

接线设计依据：《35-110kV变电所设计规范》有以下几条规定

第3.2.1条：变电所的主接线，应依据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满意供电牢靠、运行敏捷、操作检修便利、节省投资和便于扩建等要求。

第3.2.2条当能满意运行要求时，变电所高压侧宜采纳断路器较少或不用断路器的接线。

第3.2.3条35－110kV线路为两回及以下时，宜采纳挢形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采纳扩大挢形、单母线的接线。35－63kV线路为8回及以上时，亦可采纳双母线接线。110kV线路为4回及以上时，宜采纳双母线接线。

第3.2.4条在采纳单母线、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。

一、110kV主接线的选择：

从原始资料可知，待设计变电全部两路电源供电，其中一路为双回线，2路出线。现采纳以下二种主接线进行比较：即双母线接线、单母线分段带旁路母线接线。

1、双母线接线：

I

II

双母接线的特点是：可依据实际通过I段或II段向某负荷供电母线一组故障只影响一半负荷。

2、单母线分段带旁路母线接线：

I

单母线分段带旁路母线接线的特点是:简洁明显,操作较简便.

经上述比较,单母线段接线与双母线的投资和牢靠性,敏捷性都相差不多,但双母线的运行敏捷性由于每个回路都设置了残余分子组母线隔离开关。可以在两组母线之间切换,从而更加敏捷牢靠性也随之提高。且有经济条件可扩建两个断路器的。双母线接线,更是能提高供电牢靠性，所以110KV+侧采纳双母线。二、35kV母线接线的选择

35kV共有5回出线，有二路负荷采纳双回路供电，可采纳单母线或单母分段式接线。

1、单母线接线

I

单母接接线的特点：接线简洁明显，所用设备少，造价低，操作简便，但母线故障或检修时全部停电，无法满意重要用户不间断供电的要求。

2、单母线分段接线

单母线分段接线的特点：除具有单母线的上述优点外，由于将母线分段，即

使消失少见面严峻的母线故障，仍有一段母线工作，且这二段母线互为备用，当

一台主变停运时，可通过分段断路器向另一段母线供电。

经上述比较，由于35kV负荷中有一部分线路是双回线的，可采纳单母线分段接线保证其供电的牢靠性，因此35kV段采纳单母线分段接线。

三、10kV母线接线选择

10kV侧通常采纳单母线或单母线分段接线，单母线虽使用设备少，经济性好，但牢靠性差，本变电所10kV有煤气厂等重要负荷，故采纳单母线分段接线，牢靠性较好，操作便利，综上所述，本变电所最终选用单母分段。

I

主接线简图如下：

第三章短路电流计算

第一节短路电流计算的目的及一般规定

一、短路电流计算目的

1、选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定某接线是否需要采

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，为了保证各种电器设备和导体在正常运行和故障

状况下都能保证平安、牢靠地工作，同时又力求节省资金，这就需要用

短路电流进行校验。

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平安距离。

4、在选择继电爱护方式和进行整定计算时，需以各种短路时短路电流为

依据。

二、短路电流计算的一般规定

1、验算导体和电器的动、热稳定及电器开断电流所用的短路电流、应按

工程的设计手册规划的容量计算、并考虑电力系统5－10年的进展。

2、接线方式应按可能发生最大短路电流和正常接线方式，而不能按切换

中可能消失的运行方式。

3、选择导体和电器中的短路电流，在电气连接的电网中，应考虑电容补

偿装置的充放电电流的影响。

4、选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接

最大的点，对带电抗器的6－10kV出线应计算两点，电抗线方式时，I

d

。

器前和电抗器后的I

d

短路时，导体和电器的动稳定、热稳定及电器开断电流一般按三相电流

验算，若有更严峻的按更严峻的条件计算。

三、短路电流计算方法：有用短路电流计算法——运算曲线法

假设：①正常工作时，三相系统对称运行；

②全部电源的电动势相位角相同；

③系统中的同步和异步电机均为抱负电机；

④电力系统中各元件磁路不饱和；

⑤短路发生在短路电流为最大值瞬间；

⑥不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；

⑦除计算短路电流的衰减时间常数外，元件的电阻不考虑；

⑧元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数误差和调整范围；

⑨输电线路电容略去不计。

其次节计算说明书

一、短路电流计算短路点选择

短路点选择

1、最大运行方式时，在110kV母线上发生三相短路d1

2、最大运行方式时，在35kV母线上发生三相短路d2

3、最大运行方式时，在10kV母线上发生三相短路d3

二、绘制次暂态等值电路，用标么值计算，选择基准值SB＝100MVA，UB＝Ｕav，

B

B

BUSI3=

，BBBSU

X2

=1、

100MW发电机组：Xg１*=Xg2*=Xg3*＝

N

BdPSX?

cos''??

＝

100

85

.0100183.0??=0.156

150MVA变压器：Xt1*=Xt2*=Xt3*＝

NBKSSU?100%＝150

100

1005.10?＝0.07X1*=X2*=X3*=0.156+0.07=0.226

X14*=0.075

2、60KM长线路：X3*＝X4*＝2

115

100

600.4??＝0.1813、80KM长线路：X5*＝2

115100

800.4??＝0.242

4、等值系统：

最大运行方式：X7*＝

800

100

3.0SXmax.Bc.max?=?cS＝0.007

5、主变：本设计选BS＝31500KVA＝31.5MVA

17%=-低高dU，5.10%=-中高dU，5.6%=-低中dU，则

XI%=

21(%低高-dU+%中高-dU–%低中-dU)=?2

1

(17+10.5–6.5)=10.5X8*=X9*=5

.31100

1005.10100%?=?NBISSX=0.331XII%=

21(%低中-dU+%中高-dU–%低高-dU)=?21

(6.5+10.5–17)=0X11*=X12*=0

XIII%=21(%低高-dU+%低中-dU–%中高-dU)=?21

(17+6.5–10.5)=6.5

X10*=X11*=

5

.31100

1005.6100%?=?NBIIISSX=0.206最大运行方式：发电机组满载，系统在最大运行方式下，主变并列运行。

最小运行方式：发电机组满载，系统在最小运行方式下，60KM线路停一条，

主变停运一台。

短路点选择并将计算结果标注于等值电路图中

FF

用运算曲线法：

（一）最大运行方式下，在110kV母线上发生d1点三相短路时，

d1点三相短路的等值简化网络如图（a）→（b）：

Xa*＝X14*+（X3*//X4*）＝0.075+（0.181//0.181）=0.166Xb*＝Ｘ7*+Ｘ6*＝0.007+0.302＝0.3091、发电厂对110kV侧短路电流

求计算电抗Xjs.a*＝0.166?85

.0100100

?＝0.586

查汽轮发电机运算曲线，

利用查图法，由t=0s,和Xjs.a*＝0.166得aI''*=1.69

aI''=aI''*×

85

.011531003???=1.69×

85

.011531003???=2.995(KA)

利用查图法，由t=4s和Xjs.a*＝0.166得∞Ia*=1.86

∞I1=∞Ia*×

85

.011531003???=1.86×

85

.011531003???=3.296(KA)

iima=2.55aI''=2.55×2.995=7.637(KA)2、等值系统侧对110kV母线短路电流

求计算电抗Xjs.b*＝0.309?100

3000

＝9.27

由于Xjs.15*＝9.27>3.45因此I''b*=∞Ib*=1/9.27=0.108

*''bI=I''b*×

115

3800?=0.108×

115

33000?=1.627（KA）

∞Ib=I''b*=1.627

3）

iimb=2.55I''b=2.55×1.627=4.149(KA)3、d1点短路电流

1I''＝aI''+bI''=2.995+1.627＝4.149（KA）∞1I＝∞aI+∞bI＝3.296+1.627＝4.923（KA）

iim1=7.637+4.149=11.786(KA)

（二）最大运行方式下，在35kV母线上发生d2点三相短路时，

X15*＝()()0333.021

21*12*8+=+XX=0.167

Xc*＝Xa*+X15*+

**15*baXXX?=309.0167

.0166.0166.0167.0?++=0.425

Xd*＝X15*+Xb*+

***15abXXX?=166

.0309

.0167.0309.0167.0?++＝0.781、发电厂对35kV侧短路电流

求计算电抗Xjs.c*＝0.425?

85

.0100100

3??＝1.5

查汽轮发电机运算曲线，

利用查图法，由t=0s和Xjs.c*＝1.5得I''c*=0.7cI''=I''c*×

85

.03731003???=0.7×

85

.03731003???=3.855（KA）

利用查图法，由t=4s和Xjs.c*＝1.5得∞cI*=0.72

∞cI=∞cI*×

85

.03731003???=0.72×

85

.03731003???=3.965(KA)

iimc=2.55cI''=2.55×3.855=9.83(KA)2、等值系统侧对35kV母线短路电流

由于Xjs.d*＝0.78?1003000＝23.4＞3.45因此"

*dI=∞dI*=4

.231=0.04

"

d

I=∞dI==37

3300004.0??

=1.872（KA）

iimd=2.55dI''=2.55×1.872=4.774(KA)3、d2点短路电流

2

I''＝cI''+"

dI=3.855+1.872=5.727（KA）

∞2I＝∞cI+∞dI＝3.965+1.872=5.837（KA）

iim2=iimc+iimd=9.83+4.774=14.604（KA）

（三）最大运行方式下，在10kV母线上发生d3点三相短路时，

d3（3）a0.166）

X16*＝

()()206.0333.02

11021

*8+=+XX=0.27Xe*＝Xa*+X16*+

**16*baXXX?=309.027

.0166.027.0166.0?++=0.581

Xf*＝Xb*+X16*+

**16*abXXX?=309

.027

.0309.027.0309.0?++＝1.0821、发电厂对10kV侧短路电流

求计算电抗Xjs.e*＝0.581?

85

.0100100

3??＝2.051

查汽轮发电机运算曲线，

利用查图法，由t=0s和Xjs.e*＝2.051得I''e*=0.5

eI''=I''e*×

85

.05.1031003???=0.5×

85

.05.1031003???=9.703（KA）

利用查图法，由t=4s和Xjs.e*＝1.082得*∞eI=0.52

∞eI=*∞eI×

85

.05.1031003???=0.52×

85

.05.1031003???=10.092(KA)

iime=2.55eI''=2.55×9.703=24.74（KA）

2、等值系统侧对10kV母线短路电流

由于Xjs.f*＝1.085?1003000＝32.46＞3.45因此I''f*=46

.321

=0.036

fI''=∞fI=5

.1033000036.0??

=5.114（KA）

iimf=2.55fI''=2.55?5.114=13.041

3、d3点短路电流

3

I''＝eI''+fI''=9.703+5.114=14.817（KA）∞3I＝∞eI+∞fI＝10.092+5.114=15.206（KA）

iim3=iime+iimf=24.74+13.041=37.781（KA）

第四章电气设备选择

10kV系统电气设备选择

电气设备一般是按正常工作条件选择，按最严峻的短路状况校验。一、10kV侧断路器及隔离开关选择主变回路：max.wI=U

S???

3%5005.1＝10

3%

503150005.1???

＝954.793（A）

母线分段回路：()551.60010

3%

6005.01531.1358335

)

10max(max=??+?=

=

?U

SIW（A）

10kV出线：591.2529

.01033500cos3)10max(max=??=?=

??

UpIW（A）

选主变回路来进行选择校验。1、计算数据：

（１）额定电压：Un=10KV（２）额定电流：max.wI=954.793A（３）次暂态短路电流：I''=14.817KA（４）冲击电流：

imp

i＝1.8?2

?14.817＝37.781（KA）

（５）热脉冲：

（６）断路器固有分闸时间为0.06S，燃弧时间取平均值0.05S，假设10kV侧爱护时间整定为4S。

短路存在时间：brt＝4+0.06+0.05＝4.11（S），∞''=

''IIβ＝206

.15817.14=0.97由brt=4.11和β''=0.97查等值时间曲线得ept＝3.5S，

当ept＞1S时，eat=0则：eqt＝ept+eat＝3.5S,

则scQ＝2

∞

I?ept＝15.2062?3.5＝809.28（KA2S）2、设备选择

由于10kV配电装置为户内配置，按正常工作条件，查表选择：（1）主变回路断路器

手车封闭式GFC-10断路器SN10－10II/1000。

断路器：UN=10KV，IN=1000A，ip=80KA，额定开断电流：NbrI.=31.5KA，热稳定电流（2s）为31.5KA

pQ＝31.52?2＝1984.5（KA2S）

由上述计算可知：

断路器：UN=Un=10KV，IN＞max.wI=954.793A，NbrI.＞I''=14.817KAip＞impi=37.781KA动稳定满意，pQ＞scQ＝809.28KA2S热稳定满意列表比较：

所以选择手车封闭式GFC-10断路器SN10－10II/1000是合适的。（2）母线分段回路和10KV出线断路器

母线分段回路和10KV出线上的断路器拟定选择为：SN10-10I/600型断路器。断路器：UN=10KV，IN=600A，ip=40KA，额定开断电流：NbrI.=16KA，热稳定电流（2s）为16KA

pQ＝162?2＝512（KA2S）

由上述计算可知：

断路器：UN=Un=10KV，IN＞max.wI=600.551A，NbrI.＞I''=14.817K但若断路器重合闸时可能会造成开断力量下降，为了保证断路器能牢靠地切断电流，母线分段回路和10KV出线上的断路器仍使用与主变回路相同的手车封闭式GFC-10断路器SN10－10II/1000。

列表比较：

所以选择手车封闭式GFC-10断路器SN10－10II/1000是合适的。二、10kV母线的选择

已知IW。max=954。734A，最热月平均最高温度：35℃温度校验系数θK＝

25

-705)

(35-70+＝0。82

N

I＝

θKIwmax.=82

.0734

.954＝1164.309(A)母线的安装采纳单条平放，依据安装条件及max.wI查手册选择63?8单条铝母线平放，其中pI＝995A＞max.wI（1）热稳定校验：

β''＝0.97，ept＝3.5S

S=63?8＝504(mm2)，Ks＝1.03

minS＝SeqKtC

I?∞

＝03.15.310

8710206.156

3

???＝332（mm2）＜S＝504mm2所以热稳定满意要求（2）动稳定校验

已知impi＝37.781KA，b＝63mm＝0.063m，h＝8mm＝0.008m，σp＝69?106帕

并且取相间距a＝0.5m，绝缘子跨距选择L＝1.5m

则maxσ＝1.038?iimp2?h

abL

22?10－7

＝1.038?（37.781?103）2?008

.0063.05.05.122???10

－7

＝20.9?106(帕)

即maxσ＜pσ＝69?106帕故动稳定满意要求

通过以上的计算及校验可知10kV母线选择单条60?8铝母线平放是可以的

三、10kV电压互感器的选择

1、电压互感器的配置

a.除旁母外,全部母线均设置一组电压互感器,采纳//YY，用于同期、测量仪表和爱护装置。

b.35kV及以上线路当对端有电源时，为了同期的需要和设置重合闸，加一台单相PT

依据配置原则，本变电所10kV、35kV、110kV每段母线上均装一组PTc.精确     度等级和二次负荷

计费用的电度表0.5级（本次选用）监视用的功率表、继电器需1级估测用需3级

依据安装地点电网使用条件，选择PT的额定电压、结构方式、精确     级、最终验算PT最大一相副线圈所供的伏安数应满意所选精确     级和允许伏安数，本设计不对所选PT全部验算，仅对10kV母线PT进行校验

2、10kVPT的选择：

10KV系统为中性点不接地系统，电压互感器除供测量外，还作电网绝缘监

视用。一般选用JSJW-10型电压互感器，变比为10/0.1/

1

.0KV。

依据负荷平均安排的原则，10kV有9回线路平均分在I、II段母线上（各5、4回），每段母线上还有一回主变分支，一回电容器，一回站用变。以II段

母线为例，共接有：有功功率表6只，四回线各1只，主变1只，所用变1只；无功功率表2只，主变1只，电容器回路1只；有功电度表6只，四回线各1只，主变1只，所用变1只；频率表1只，电压表2只。所配表计接线、型号及数量如下：

依据上表可求出不完全星形部分负荷为：

Sab=222233.852.8+=+abab

QP=11.92（VA）Sbc=222233.842.8+=+bcbc

QP=11.84（VA）cosφab=

92

.1152.8=ababSP=0.715φab=44.40

cosφbc=

84

.1142

.8=bcbcSP=0.711φab=44.70A相负荷为：PA=

()

()

000304.44cos92.113

130cos3

1-??=

-ababS?=6.67（W）

QA=

()

()

000304.44sin92.113

130sin3

1-??=

-ababS?=1.71（Var）

B相负荷为：PB=

()()

030cos30cos3

1-++bc

bcababSS

??=

()()

0000

307.44cos84.11304

.44cos92.1131-?++?=8.46（W）

QB=

()()

0030sin30sin3

1

-++bcbcabab

SS

??

=

()()

0000

307.44sin84.11304

.44sin92.113

1

-?++?=8.36（Var）

总负荷：

SA=222

271.167.6+=+AAQP=6.69（VA）SB=222236.846.8+=+BBQP=11.89（VA）

由以上计算知B相负荷较大，但与对应的0.5级额定负荷每相

SNB=120/3=40VA相比，一半还不到，说明电压互感器还有不少余度，能满意精确     级要求。

电压互感器的一次侧额定电流微小（毫安级）：

I1N=KV

VA103120?=6.9（mA）

高压熔的断器，只能由机械强度能允许的最小截面来选，选用专用于爱护2

其最大切断电流为50KA，大于母线短路电流''I=14。817KA。所以RN2-10型熔断器能满意要求。

四、10kV电流互感器的选择1、电流互感器的配置

（1）只要有断路器，就要有电流互感器，以满意测量和爱护装置的需要，一般装设在远离母线侧。

（2）一般状况下大接地电流系统三相配置，35kV及以下可三相也可以两相2、电流互感器的选择

电流互感器应按正常工作条件选择，按短路条件校验。本次设计仅对10kV馈线(配电站B，Pmax=3500KW)进行校验。

10kV线路属小电流接地系统，无特别要求，故采纳不完全星形接线，装于A、C两相，其二次侧接有计费用电度表、监视用电流表、爱护用的电流继电器线圈，掌握屏、爱护屏、仪表屏距CT约40m。CT相间距离ma5.0=，电流互感器至最近一个绝缘子的距离ml0.1=。

a。因考虑到5年进展，该线路最大负荷电流

max.wI=9

.01033500

)05.01(05.15???+?

＝300（A）

则依据nI＞max.wI的原则，初步选定LFC－10-300/5（L—电流互感器，F—复匝，

C—瓷绝缘）屋内型电流互感器，变比为300/5，供应测量、计费用的选0.5级，爱护回路选用

D（或B）级。

10kV线路CT采纳两相不完全星形接线，装在A、C相b.CT的二次负载列于下表

选择CT连接导线截面

)(156.052

2222VAZISnnn=?==

最大相负荷阻抗：2maxmax1NIPr=＝06.05

7

.12=（Ω）接触电阻为：Ω=1.04r

设导线为铜材料，m/1075.18Ω?=-ρ，长度为40m，不完全星形接线，则接线系数K＝3时，连接导线的截面积为

)(1076.21

.006.06.040

31075.1268412minmrrZLK

Sn--?=--???=--=

ρ

选导线截面为42mm的铜导线校验：

（1）热稳定校验

∞

'

'=

''IIβ＝0.97stbr6.1=，查等值时间曲线得teq＝1.2S)(166572.110206.152

13

-∞=??=AstIeq

)(2250013007512

11-

=??=AsIKNt＞16657（2

1-

As）

故热稳定满意要求（2）动稳定校验

内部动稳定：)(701653.0221KAKIemN=??=?

)(781.37817.1455.228.1KAIiimp=?=''?=＜70KA

满意要求

外部动稳定：设相间距a＝0。5m，互感器至第一个绝缘子距离L＝1m，绝缘子允许应力为736N，则

72

max1073.121-????=impiaLF

＝72310)10781.37(5

.0173.121-?????＝240.9（N）＜736N故满意要求

即10kV全部馈线电流互感器选用LFC－10型，变比为300/5。主变10kV侧CT及10kV母联CT的选择：已知主变最大工作电流

max.wI=954.793A，可选用LDZ1－10型户内绝缘浇注式CT，变比为1000/5，0.5/3。

第五章防雷爱护规划

发电厂、变电所是电力系统防雷的重要爱护部位，假如发生雷击事故，将造成较大面积的停电，严峻影响社会生产和人民生活，因此要求发电厂、变电所的防雷措施必需非常牢靠。

发电厂和变电所遭受雷击主要来自两个方面：一是雷直击于发电厂、变电所的电气设备上；二是架空线路的感应雷过电压或直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入发电厂、变电所（也称入侵波）

变电所的雷害主要来源于两个方面：直击雷和雷电波自线路侵入变电所。

第一节变电所的防直击雷爱护

规程规定：发电厂和变电所对于直击雷的爱护一般实行装设避雷针的方法解决。

a．发、变电站装设避雷针的原则

（1）全部被爱护设备均应处于避雷针（线）的爱护范围之内，以免遭受雷击。

（2）不消失反击。

b．避雷针平安净距的确定

为了防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针的接地装置与接地网间的地中距离，应符合如下要求：

Skmin>0.3Rcj+0.1h(m)

Sdmin500?·m时，避雷线应中止于线路终端杆塔，进变电所一档线路爱护可用避雷针爱护。

综上分析：1、110kV出线全线架设双避雷线，防雷击于线路上

2、在变电所内安装4根避雷针，使变电所内全部设备与建筑都在

其爱护范围内。

其次节变电所侵入波爱护

查规程可知：发、变电站对于入侵波的爱护实行装设避雷气的方法解决对侵入波防护的主要措施是在其进线（或母线上）装设阀型避雷器，变电所中全部设备的绝缘都要受到阀型避雷器的牢靠爱护。

由于线路落雷频繁，这样雷电波会沿着架空线侵入变电所，入侵的雷电波会受到线路绝缘的限制其峰值可能超过电气设备的冲击绝缘水平，故应装设避雷器来限制雷电波电压峰值，爱护设备平安。

1、在110KVI、II段、旁路母线上各安装一组FZ－110J型阀型避雷器

2、在35KVI、II段母线上各安装一组FZ－35型避雷器

3、在10KVI、II段母线上各安装一组FZ－10型避雷器。

三、主变防雷爱护

1、为了防止当低压绕组开路运行时，高压或中压侧有雷电波作用会在低压

绕组上感应静电藕合电压，危及低压绕组绝缘，在低压侧出线上各装

一台FZ－10阀型避雷器，一般装Ｂ相。

2、110kV侧变压器中性点为分级绝缘结构，有可能不接地运行，故在主变

110kV中性点安装一台FZ－40型阀型避雷器。

3、35kV中性点为全绝缘结构，一般不需加避雷器爱护，但由于35KV侧中

性点接有绝缘较弱的消弧线圈，在调消弧线圈分接头时有可能产生过

电压，为了爱护消弧线圈，则应装FZ－15及FZ－10两台避雷器。

由于变电所110kV出线采纳全线爱护，所以不需装设进线段爱护。

对10kV电缆出线实行电缆外壳接地，架空线路在进线上装设一组FS－10型避雷器。

第六章继电爱护和自动装置规划及校验

一、继电爱护装置是一种能反映电气设备发生故障或不正常工作状态，并作用于

断路器跳闸或发出信号的自动装置，它的任务是

（1）发生故障时，自动、快速、有选择性地将故障设备从系统切除，以保证非故障设备连续正常运行，此外，防止故障设备连续遭到破坏。

（2）反映电气设备的不正常工作状态，依据不正常工作状态的种类和设备运行维持的条件，动作于发出信号，减负荷或跳闸，反映不正常工

作状态的继电爱护，允许带肯定的延时动作。

继电爱护装置应满意四个基本要求：选择性、速动性、灵敏性、牢靠性。

二、110kV爱护配置

1、110kV进线爱护配置

（1）双回线（电源侧）

主爱护：三段式距离爱护

零序电流方向横差爱护

后备爱护：阶段式距离爱护

阶段式零序电流方向爱护

阶段式接地距离爱护

ZCH：检无压－同期三相自动重合闸

（2）单回线

三段式距离爱护

三段式零序电流方向爱护

ZCH：检无压－同期三相自动重合闸

2、110kV母线采纳电流相位比较式母线差动爱护

（即使两段母线分裂运行时，也能有选择性动作）

三、35KV爱护置

1、35KV出线爱护配置

（1）采纳二段式电流爱护（相间短路）

I段：电流速断爱护，爱护线路全长80%

III段：定时限过电流爱护

（2）线路出线线路装设三相一次自动重合闸

（3）电缆出线装设过负荷爱护，动作于信号

2、35kV母线设有绝缘监察装置，不设专用母线爱护，用主变过电流爱护兼

作母线爱护

四、10kV爱护配置

1、10kV出线回路爱护配置

（1）采纳二段式电流爱护（相间短路）

I段：电流速断爱护，爱护线路全长80%

III段：定时限过电流爱护

（2）线路出线线路装设三相一次自动重合闸

（3）电缆出线装设过负荷爱护，动作于信号

2、10kV母线设有绝缘监察装置，不设专用母线爱护，用主变过电流爱护兼

作母线爱护

五、主变爱护配置

1、瓦斯爱护

（1）重瓦斯爱护：动作于跳主变三侧开关

（2）轻瓦斯爱护：动作于发信号

2、纵差爱护：反应变压器绕组、套管和引出线上的相间短路，110kV绕组和

引出线的单相接地短路及绕组匝间短路

3、复合电压闭锁过电流爱护电压取35kV母线PT

目的：防备外部相间短路所引起的过电流并作为瓦斯与纵差的后备爱护

I时限跳主变低压侧开关

II时限跳主变高、中压侧开关

4、零序电流电压爱护

变压器特地设置接地爱护作为纵差爱护的后备爱护。

由于本变电所一台主变中性点接地运行，另一台主变不接地运行，两台主变中性点运行方式可以转变，为了爱护两台主变并列运行且外部

发生单相接地运行时，如母联差动拒动时，能够首先断开中性点不接地

运行的变压器。故每台主变应装设零序电流和零序电压爱护，零序电压

爱护的整定时间小于零序电流爱护的整定时间。零序电流爱护电流取自

于变压器中性点引出线的CT上，零序电压爱护电压取自于母线PT的开

口三角形线圈上。

5、过负荷爱护：动作于发信号

六、所用变爱护配置

本变电站10KV侧分别在两段母线上各装设一台所用变，该所用变装设熔断器作为爱护措施。

七、电容器爱护配置

本变电站10KVI、II段母线上均装设补偿电容，应装设电流速断爱护和过电流爱护。

第七章专题——无功补偿

由功率三角形可以看出，在肯定的有功功率下，当用电企业cosΦ越小，则所需的无功功率越大，其视在功率也越大。为满意用电的需要，供电线路和变电器的容量也越大。这样不仅增加供电投资，降低设备利用率，也将增加线路网损。为此，全国供电规划规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随负荷和电压变动准时投入或切除，防止无功电力到送。

无功功率补偿的方法许多，采纳电力电容器，或采纳具有容性负荷的装置作为补偿装置。采纳电力电容器作为补偿装置，具有安装便利，建设周期短，造价低，运行维护便利，自身损耗小等优点。

电力电容器作为补偿装置有两种方法：串联补偿和并联补偿。

a)串联补偿是把电容器直接串联到高压输电线路上，以改善输电线路参数，降低电压损失，提高其输送力量，降低线路损耗。

b)并联补偿是把电容器直接与被补偿设备并联到同一电路上，以提高功率因素。

本次设计无功补偿采纳并联电力电容器的补偿方法。

第一节并联电容器在电力系统中的补偿方式

一、并联电容器与电力网的联接

并联电容器与电力网的联接，额定电压应相符。在三相供电系统中单相电容器的额定电压与电力网的额定电压相同时，电容器应采纳三角形接法，假如按星形接

法联接则每相电压是线电压的1/3倍，又因Q＝U2/Xc，所以无功出力减小为

三角形接法时的1/3倍，明显是不合理。当单相电容器的额定电压较线路的额定电压低时，应采纳星形联接或几个电容器串联以后接成三角形。而三相电容器只要其额定电压等于或高于电网的额定电压即可直接接入使用。

二、并联电容器的补偿形式

安装电容器进行无功补偿时，可采纳集中、分散或个别补偿三种形式。

1）、个别补偿个别补偿是对单台用电设备所需无功就近补偿的方法，一

般常用于容量较大的凹凸电动机等用电设备，但这种方法

在用电设备非连续运转时，电容器利用率低，不能充分发

挥其补偿效益。

2）、分散补偿分散补偿是将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各

分路的出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切

除。

3）、集中补偿当电容器接到变压器一次侧时，可使线路损耗降低。变电

所一次母线电压上升，而对变压器没有补偿作用，因此尽

量不把电容器安装在变压器一次侧。当电容器安装在变压器的二次侧时，能产生释放功率使变压器相应增加出力，并使二次侧电压有较大幅度提高，效果显著，同时二次侧电压低，安装费用低。

综上所述，本次设计采纳并联电容器集中补偿，并安装在10KV两端母线上进行补偿。

其次节电容器容量的选择

电容器安装容量的选择，可依据使用目的的不同，按改善功率因素，提高运行电压和降低线路损失等因素来确定。按提高功率因素确定补偿容量的方法简便明确，为国内外所通用。

10kV采纳集中补偿，为了实现无功分压，就地平衡的原则，改善电网的功率因数，保证10kV侧电压正常，所以需在本所10kV母线上装设电容补偿装置，以补偿无功，并把功率因数提高到9.0=?Cos，其负荷所需补偿的最大容性无功量为

考虑五年进展：

Q＝P(10)max（tg1.10?－tg2.10?）

＝13000×0.9×（1+0.05）5?＝3578.802（KVar）

式中P(10)max－母线上最大有功负荷，tg1.10?－补偿前的最大功率因数

tg2.10?－补偿后的最小功率因数

10kV电容器一般接成星形，查产品名目，选用BWF10.5-100-1型电容器

BWF10.5-100-1

单相

额定输出kvar

额定电压KV

烷基苯浸复合介质

并联电容器

其额定容量为100KVar,UN=10.5kV，标称电容C＝2.888μF，则每相并联个数n＝

eQQ10?=)(92.11100

33578.802

台=?，故并联12只BWF10.5-100-1型电容器，分别接于10kVI、II段母线上，即每段母线每相并联6只电容器。

第三节电容器组的爱护

一、电容器单台熔丝爱护

当今国内外广泛采纳电容器单台熔丝爱护

在每台电容器上都装有单独的熔断器，可避开电容器内部故障击穿短路时油箱爆炸，并使四周电容器不受波及和影响。当单台电容器故障后，依靠熔丝熔断切除，可避开整组电容器的总开关频繁跳闸，保持了电容器组运行的连续性。同时使无功功率输出不中断，又可提高系统运行电压的稳定性。熔丝爱护结构简洁，安装便利，能快速切除故障电容器，并有明显的标志，简单准时发觉故障电容器的位置。

1、熔断器的选择

电容器故障电流所造成的危害与故障电流的大小和持续的时间成正比，熔断器熔丝的爱护性能要求在故障之前就能吧电容器的故障电流切断。2、熔断器选择原则

（1）电容器在最大长期允许电流运行不熔断

（2）当电容器内部元件击穿1/2——2/3时够熔断，而全部击穿短路时则应快速熔断；

（3）在合闸涌流下不应熔断。

并联电容器采纳熔断器爱护时，一般参照下式选择熔丝和熔管额定电流

对于单台电容器的熔丝爱护：IFU=(1.5-2.5)ICN

对于电容器组熔丝爱护：IFU=(1.3-1.8)ICN

IFU——熔丝或熔管的额定电流，AICN——电容器或电容器组的额定电流，A

国际电工委员会规定，熔断器的抗涌流力量为：“涌流的峰值为电容器额定电流有效值的100倍”，当合闸涌流超过熔断器规定的耐量标准时，必需实行限制合闸涌流的措施。

二、过电流爱护

过电流爱护主要是防止短路故障扩大和防止过负荷的爱护装置，当电容器组发生母线短路故障和过负荷超过规定的允许值时，使开关跳闸，将故障快速切除，并可作为熔断器爱护的后备爱护。

三、过电压爱护

过电压爱护是防止运行系统过电压危害电容器组平安运行的爱护装置，电容器组已装设按电压自动投切装置时，则不需要再装设过电压爱护。

四、低电压爱护

低电压爱护是防止空载的变压器与电容器组同时合闸时，产生的工频的60％左右时，低电压爱护动作于开关跳闸，使电容器组切除。

五、不平衡电压爱护

电容器发生故障后，由于熔断器熔断，将故障电容器切除，从而引起电容器组三相电容值不平衡而产生的电压不平衡来启动继电器，动作于跳闸。

六、不平衡电流爱护

这种爱护方式是利用故障相电容器容抗减小后电流增加，用增加的电流值与正常相电流值之间的差电流来启动过电流继电器，而动作于开关跳闸以达到爱护电容器组的目的。

七、差动电流爱护

这是一种比较老的爱护方式，目前很少采纳。无论电容器组采纳星形或三角形接线，将每相分成两个支路，每条支路接一台电流互感器，其二次线圈按差动方式连接，当有一台电容器击穿短路，差电流即启动电流继电器，动作跳闸。

第四节电容器放电装置

电容器整组从电源短开后，储存电荷的能量是很大的，因而电容器两极上残留肯定的电压，残留电压的初始值为电容器组的额定电压。电容器组在带电荷的状况下，假如再次合闸投入运行，就可能产生很大的冲击合闸涌流和很高的过电压；假如电气工作人员触及电容器，就可能被电击伤或电灼伤。为了防止带电荷合闸及防止人身触电伤亡事故，电容器组必需加装放电装置。

一、专用放电装置

选择放电装置主要是选择合乎要求的放电线圈。