110kV变电站和配电系统的设计论文

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变电站一次部分设计 电气工程与其自动化 电气工程2班 1 / 56

110kV 目录

摘要4 绪论5

第一章原始资料与其分析6

1.原始资料6

1.1电压等级6

1.2变电站位置示意图：6

1.3待建变电站负荷数据（表1）7 1.4地形地质7 1.5水文气象8 1.6环境8 2. 原始资料分析8 第二章负荷分析8

1. 负荷分析的目的9 2. 待建变电站负荷计算9

2.1 35kV 侧9 2.2 10kV 侧9 2.3站用电容量10

2.4待建变电站供电总容量10 第三章变压器的选择11 3.1主变压器的选择11

3.2主变压器台数的确定11 3.3主变压器容量的确定11 3.4主变压器相数的确定12

3.5主变压器绕组数和接线组别的确定12 3.6主变压器调压方式的确定12 3.7主变压器冷却方式的确定12 3.8主变压器型号的确定13

第四章电气主接线13

4.1 电气主接线设计概述14

4.1.1对电气主接线的基本要求14 4.1.2变电站电气主接线的设计原则14 4.1.3电气主接线设计步骤15 4.2 电气主接线的基本形式16 4.3 电气主接线选择17 第五章短路电流计算20

5.1．短路电流计算的目的和条件20

5.1.1短路电流计算的目的20 5.1.2短路电流计算条件20

5.2. 短路电流的计算步骤和计算结果21

5.2.1计算步骤21

5.2.2 计算各回路电抗（取基准功率Sd = 100MVA U5.2.3计算各短路点的最大短路电流22

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d=UaV）21 第六章配电装置与电气设备的配置与选择23

6.1 导体和电气设备选择的一般条件23 6.1.1 一般原则24 6.1.2技术条件24

t —设备允许通过的热稳定电流时间（s）24

6.1.3 环境条件25 6.2. 设备的选择25

6.2.1 断路器的选择和校验25 6.2.2 隔离开关的选择与校验27

6.2.3 35kv侧断路器与隔离开关的选择与校验28 6.2.4 10kv侧断路器与隔离开关的选择与校验30 6.2.5 导线的选择32 6.2.6 互感器的选择34 6.2.7 避雷器的选择36 6.3. 高压配电装置的配置36

6.3.1高压配电装置的设计原则与要求36 6.3.2高压配电装置的配置37

第七章二次回路部分38

7.1 继电保护的基本知识38

7.2 110kv线路的继电保护配置与整定计算38

7.2.1 110kV线路继电保护配置38 7.2.2 110kV线路继电保护整定计算38 7.3 变压器的继电保护与整定计算43

7.3.1 变压器的继电保护43

7.3.2 变压器的继电保护整定计算43 7.4 母线保护46

7.5 备自投和自动重合闸的设置47

7.5.1 备用电源自动投入装置的含义和作用47 7.5.2 自动重合闸装置48

第八章所用电的设计48

8.1 所用电接线的一般原则48 8.2 所用变压器的选择48 8.3 所用电的主接线形式49 第九章防雷保护49

9.1防雷设计50

9.1.1避雷器的类型50

9.1.2避雷器的选择和校验50 9.1.3避雷针的配置53

结束语53 致54

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摘 要

伴随十八大的闭幕和两会的胜利召开，中部崛起被提升为国家议程，中原经济区已成为中部新的经济发展区，经济将迅速发展，中原供电区域用电负荷也将迅速增长，截至2006年底，该供电区有110kV变电站2个， 2005年市区电网最高负荷55MW，2006年市供电区电网最高负荷达58MW，增长幅度5.5％，预计2007年市供电区电网最高负荷达72MW。随着市政府的搬迁和当地经济的快速发展，市区局部地区预期负荷增长较快，仅靠两个110kV变电站无法满足工业区负荷日益增长的需求。随着因此，急需在开发区供电区域新建一座110kV变电站以满足日益增长的用电需求。为满足市和开发区与日俱增的用电需求，根据《2008-2012年市电网滚动规划》，于2013年拟在市东区新建110kV变电站。

变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备与配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置与系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。

。

[关键词] 变电站 输电系统 配电系统 高压网络 补偿装置

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绪论

电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。

由于电能在工业与国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能书送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产与生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。

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。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。

变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是110KV降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。

变电站的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于保护下级各负荷是十分有利的。这样不仅保护了各负荷设备的安全利于延长是使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于

提高工农业生产效率是十分有效的。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场竞争力增大，进而可以使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献。生活用电等领域的供电可靠性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等。可见，变电站的设计是工业效率提高与国民经济发展的必然条件。

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第一章 原始资料与其分析

1.原始资料

待建变电站是地区电网改造的重要部分，预计使用3台变压器，初期一次性投产两台变压器，预留一台变压器的发展空间。

1.1电压等级

变电站的电压等级分别为110kV,35kV,10kV。 110kV ： 2回

35kV ： 5回 （其中一回备用） 10kV ： 12回 （其中四回备用）

1.2变电站位置示意图：

A 待建变电站 B C

图1 变电站位置示意图

Fig1 Transformer substation position sketch map

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1.3待建变电站负荷数据（表1）

表1 待建成变电站各电压等级负荷数据

Tab.1 each voltage grade burden data of substation

电压等级 用电单位 宇通公司 铜厂 35kV A变电站 B变电站 备用 科技 东区印刷厂 新手机壳厂 中牟电机厂 10kV 荥阳机械厂 配电变压器A 配电变压器B 其它 注：

（1）35kV ,10kV负荷功率因数均取cos¢=0.85 （2）负荷同时率：35kV kt=0.9 10kV kt=0.85

（3）年最大负荷利用小时数均为Tmax=3500小时/年 (4）网损率为 A%=8%

（5）站用负荷为50kW cos¢=0.87

（6）35kV侧预计新增远期负荷20MV 10kV侧预计新增远期符合6MV

备用 最大负荷(MW) 15 10 15 20 0.56 0.5 0.63 0.42 0.8 0.78 0.9 0.7 用电类别 1 1，2 3 3 3 3 2 2 3 1 3 3 回路数 1 1 1 1 1 1 1 2 1 1 1 1 2 2 供电方式 架空 架空 架空 架空 电缆 电缆 电缆 电缆 架空 架空 架空 电缆 距离(km) 39 25 35 40 4 5 4 3 14 15 16 4 1.4地形地质

站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造皆为稳定区，站址标高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度为6度以下。

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1.5水文 气象

年最低气温为5度，最高气温为40度，月最高平均气温为31度，年平均气温为22度，降水量为2000毫米，炎热潮湿。

1.6环境

站区附近无污染源

2. 原始资料分析

（1）本工程情况变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数与容量等。 （2）电力系统情况电力系统近期与远景发展规划（5～10年），变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以与各级电压中性点接地方式等。

（3）负荷情况负荷的性质与其地理位置、输电电压等级、出线回路数与输送容量等。

（4）环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。

（5）设备制造情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。

第二章 负荷分析

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1. 负荷分析的目的

负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法，计算负荷确定得是否正确无误，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。对供电的可靠性非常重要。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确负荷计算的重要性。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷，更要考虑未来几年发展的远期负荷，如果只考虑近期负荷来选择各种电气设备和导线电缆，那随着经济的发展，负荷不断增加，不久我们选择的设备和线路就不能满足要求了。所以负荷计算是一个全面地分析计算过程，只有负荷分析正确无误，我们的变电站设计才有成功的希望。

2. 待建变电站负荷计算 2.1 35kV 侧

近期负荷：P近35=15+10+15+20=60MW 远期负荷：P远35 =20MW

nPi=60+20=80MW

i1 P35＝Pi kˊ(1+k\")=80*0.9*（1+0.08）=77.76MW

i1n Q35＝P·tgφ＝P·tg(cos－10.85)=48.20MVar 视在功率 Sg35＝

IN35 =

77.76P==91.482 MVA cos0.85S3UN=

91.482335=1.509kA

2.2 10kV 侧

近期负荷：P近10 =0.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW 远期负荷：P远10 =6MW

nPi=5.29+6=11.29MW

i1 P10＝Pi kˊ(1+k\")=11.29*0.85*（1+0.08）=10.364MW

i1n Q10＝P·tgφ＝P·tg(cos－10.85)=6.423 MVar

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视在功率 Sg10＝

IN10 =

10.364P==12.192 MVA 0.85cosS3UN=

12.192310=0.7039kA

2.3站用电容量

Sg所＝

0.05P＝＝0.057MVA 0.87cos2.4待建变电站供电总容量

S∑= Sg35+ Sg10+ Sg所= 91.482+12.192+0.057＝103.731(MVA) P∑= P35+ P10+ P所=77.76+10.364+0.05＝88.174(MW)

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第三章 变压器的选择

主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的选择依据除了依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度。另外主变选择的好坏对供电可靠性和以后的扩建都有很大影响。总之主变压器的选择关系到待建变电站设计的成功与否，所以对主变压器的选择我们一定要全方面考虑。既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。

3.1主变压器的选择

变压器是变电站的重要设备，其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，如选用适当不仅可减少投资，减少占地面积，同时也可减少运行电能损耗，提高运行效率和可靠性，改善电网稳定性能。

3.2主变压器台数的确定

为保证供电可靠性，变电所一般设两台主变压器。考虑到本变电站远期扩建，将增加一台。

3.3主变压器容量的确定

表3-1 电力需求预测方案

年份 需求预测 项目区 负荷 39.49 (兆伏安) 45.47 52.35 59.38 67.36 76.41 108 2004 (实绩) 2005 (预计) 2006 (预测) 2007 2008 2010 2015 (预测) (预测) (预测) (预测) 备注：表按2006年建成投产项目列出预测水平年

根据《电力工程设计手册》，变压器容量应根据计算负荷选择，对平稳负荷供电的单台变压器

S （2.1） Se式中：S为计算负荷容量（kVA）；Se为变压器容量（kVA）；β为负荷率（一般取85％左右）。

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本系统中只有10kv一个负荷等级。2007年预测最大负荷S为59.38MVA ，需要选择的变压器容量

SeS59.380.8550.473MVA

主变压器容量确定的要求：根据变电站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，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设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：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。50.4730.735.331MVA，当一台停运时，另一台则承担70%为35.331MVA。故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求，采用暗备用工作方式。

2015年预测最大负荷S为108MVA ，需要选择的变压器容量：

SeS1080.8591.8MVA，91.80.764.26MVA，当一台停运时，其余变

压器则承担70%为64.26MVA。故远期增设一台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。

3.4主变压器相数的确定

容量为300kV与以下机组单元连接的主变压器和330kV与以下电力系统中，一般都选三相变压器，因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗大、配电装置复杂。采用“降压结构”的线圈，排列成铁芯一低压一高压线圈，高与低之间阻抗最大。

3.5主变压器绕组数和接线组别的确定

由于本次设计变电站为110kV和10kV两个电压等级，该变电所选双绕组变压器。连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110kV以上电压，变压器绕组都采用YN连接； 10kV采用D11连接。

3.6主变压器调压方式的确定

为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许围。普通型的变压器调压围小，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的方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压围较大，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，保证供电质量情况下，有载调压变压器可以实现特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定围时有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。

3.7主变压器冷却方式的确定

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

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冷却、强迫油循环导向冷却。自然风冷却与强迫风冷却适用与中小型变压器；强迫油循环风冷却一般适用与大容量变压器，在水源充足的情况下也可采用强迫油循环水冷却；强迫油循环导向冷却是大型变压器采用的高效率的冷却方式。

考虑到冷却系统的供电可靠性要求与维护工作量，首选自然风冷冷却方式。

3.8主变压器型号的确定

查《电力工程电气设备手册：电气一次部分》，选定变压器的容量为50MVA。由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查《大型变压器技术数据》选定主变型号为：SZ10-50000/110。

主要技术参数如下： 额定容量（kVA）：50000

额定电压（kV）：高压—110±8×1.25% ；低压—10.5 连接组标号：YNd11 空载损耗（W）：42+15% 负载损耗（W）：184+15% 空载电流（%）：≤0.3 短路阻抗（%）：14.5±7.5%

第四章 电气主接线

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

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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。

4.1 电气主接线设计概述

4.1.1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，以与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。 4.1.2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

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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、基本原始资料以与电厂运行可靠性、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回与以上时，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%。 4.1.3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），主变台数与容量，最大负荷利用小时数与可能的运行方式等。

2. 电力系统状况

包括电力系统近期与远景规划（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与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与对通信线路的干扰等。我国一般对35kv与以下电压电力系统

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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

包括负荷的性质与其地理位置、输电电压等级、出线回路数与输送容量等。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，应能经受当前与较长远时间（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、海拔高度与地震等因素，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、容量以与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。

4.2 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

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线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。

4.3 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

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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：

18 / 56

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与经济性要求，对于35kv与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。

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第五章 短路电流计算

5.1．短路电流计算的目的和条件

短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。为使电气设备能承受短路电流的冲击，往往需选用大容量的电气设备。这不仅增加了投资，甚至会因开断电流不能满足而选不到符合要求的电气设备。因此要求我们在设计变电站时一定要进行短路计算。

5.1.1短路电流计算的目的

在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要容。其计算的目的主要有以下几个方面： ⑴ 电气主接线的比较。 ⑵ 选择导体和电器。

⑶ 在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距

离。

⑷ 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。 ⑸ 接地装置的设计，也需要用短路电流。

5.1.2短路电流计算条件

一，基本假定

⑴ 正常工作时，三相系统对称运行； ⑵ 所有电源的电动势相位、相角一样；

⑶ 电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行； ⑷ 短路发生在短路电流为最大值的瞬间；

⑸ 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；

⑹ 除去短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计； ⑺ 元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整围； ⑻ 输电线路的电容忽略不计。 二，一般规定

⑴ 验算导体和电器动稳定、热稳定以与电器开断电流所用的短路电流，应本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划；

⑵ 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

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电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响；

⑶ 导体和电器的动稳定、热稳定以与电器的开断电流，一般按三相短路验算。

5.2.短路电流的计算步骤和计算结果 5.2.1计算步骤

在工程计算中，短路电流其计算步骤如下：

1、选定基准电压和基准容量，把网络参数化为标么值； 2、画等值网络图； 3、选择短路点；

4、按短路计算点化简等值网络图，求出组合阻抗； 5、利用实用曲线算出短路电流。

5.2.2 计算各回路电抗（取基准功率Sd = 100MVA Ud=UaV）

低压侧

132线路侧4高压侧中压侧 根据上面所选

低压侧的参数进行计算： X1＝X2＝Xｘ100Sd＝0.4×80×＝0.241 21152UavX3＝X4＝1/200×(UK12%＋UK31%－UK23%)

Sd SN100 63 ＝1/200×(10.5＋18－6.5) ×

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=0.175

X5＝X6＝1/200×(UK12%＋UK23%－UK31%)

Sd SN100 63 ＝1/200×(10.5＋6.5－18) × =-0.008≈0

X7＝X8＝1/200×(UK23%＋UK31%－UK12%)

Sd SN100 63 ＝1/200×(6.5＋18－10.5) × =0.111

由于两台变压器型号完全一样，其中性点电位相等，因此等值电路图可化简为

X13=X1/2=0.241/2=0.1205 X10=X3/2=0.175/2=0.0875 X11=X5/2=-0.008/2=-0.0040 X12=X7/2=0.111/2=0.0555

5.2.3计算各短路点的最大短路电流

（1）K１点短路时 XΣ*＝X13＝0.1205

I” *＝I S∞*＝1／XΣ*＝1／0.1205=8.299 短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S *Id＝8.299×

1003115＝4.166（kA）

短路冲击电流： ish.S＝2.55 I”S＝2.55×4.166＝10.624（kA） 全电流最大有效值：Ish.S ＝1.51 I”S ＝1.51×4.166=6.2816（kA）

短路电流容量： Sd”=3I”S Un=829.78(MV)

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(2) K2点短路时

XΣ*＝X13+X10+X11=0.1205+0.0875-0.0040=0.204 I” *＝I S∞*＝1／XΣ*＝1/0.204=4.902

短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S *Id＝4.902×

100337=7.649（kA）

短路冲击电流： ish.S＝2.55 I”S＝2.55×7.649＝19.505（kA） 全电流最大有效值：Ish.S ＝1.51 I”S ＝1.51×7.649=11.550（kA） 短路电流容量： (3) K3点短路时

XΣ*＝X13+X10+X12=0.1205+0.0875+0.0555=0.2635 I” *＝I S∞*＝1／XΣ*＝1/0.2635=3.795 短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S *Id＝3.795×

100310.5Sd”=3I”S Un=490.179 (MV)

=20.868（kA）

短路冲击电流： ish.S＝2.55 I”S＝2.55×20.868＝53.213（kA） 全电流最大有效值：Ish.S ＝1.51 I”S ＝1.51×20.868=31.511（kA） 短路电流容量： Sd”=3I”S Un=379.505(MV)

从计算结果可知，三相短路较其它短路情况严重，它所对应的短路电流周期分量和短路冲击电流都较大，因此，在选择电气设备时，主要考虑三相短路的情况。

第六章 配电装置与电气设备的配置与选择

6.1 导体和电气设备选择的一般条件

电器选择是发电厂和变电站电气设计的主要容之一。正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全一样，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠的工作，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。

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6.1.1 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，并考虑远景发展的需要； 2、应按当地环境条件校核； 3、选择导体时应尽量减少品种； 4、应力求技术先进和经济合理； 5、扩建工程应尽量使新老电器型号一致；

6、选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格

6.1.2技术条件

选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。 一，长期工作条件 （一）电压

选用电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即

Umax≥Ug

（二）电流

选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即

Ie≥Ig

由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。

高压电器没有明确的过载能力，所以在选择额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。

所选用电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。 二， 短路稳定条件 （一）校验的一般原则

（1） 电器在选定后按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，校验的短路电流

一般取三相短路时的短路电流。 （2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。 （3）短路的热稳定条件

Itt≥Qd

2

式中 Qdt—在计算时间tjs秒，短路电流的热效应（kA •s）

It —t秒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）

校验短路热稳定所用的计算时间tjs按下式计算：

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2

tjs=tb+td

式中 tb—继电保护装置后备保护动作时间（s）

td—断路器全分闸时间（s）

（4） 短路动稳定条件 ich≤idf

Ich≤Idf

式中 ich—短路冲击电流峰值（kA）

idf—短路全电流有效值（kA）

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） 三， 绝缘水平

在工作电压和过电压的作用下，电器的、外绝缘保证必要的可靠性。

电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。

6.1.3 环境条件

环境条件主要有温度、日照、风速、冰雪、湿度、污秽、海拔、地震。按照规程上的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40ºC时，允许按照额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40ºC时，每增加1ºC建议额定电流减少1.8% ；当低于+40ºC时，每降低1ºC，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。

6.2. 设备的选择

6.2.1 断路器的选择和校验

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）

25 / 56

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与短路电流，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一样。

流过断路器的最大持续工作电流：

Imax1.05SN3UN1.05384933110212.14A

选择与校验过程如下：

（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6-1 SW6—110Ⅰ/1200技术参数表

型号 SW6—110Ⅰ/1200 额定电压/kV 110 额定电流/A 1200 额定开断动稳定电电流/kA 流/kA 31.5 26 / 56

80 热稳定电流/kA 固有分闸时间/S 4s 31.5 0.04 （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，

2•S

It2tQk

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。

6.2.2 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一样。 选择与校验过程如下：

（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6-2 GW5—110Ⅱ/630技术参数表 型号 GW5—110Ⅱ/630 额定电压 /kV 110 额定电流/A 630 27 / 56

动稳定电流/kA 50 热稳定电流/kA 4s 20 （3）热稳定校验： It2tQk

It2t20241600kA 所以

2•s

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。

6.2.3 35kv侧断路器与隔离开关的选择与校验

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

选择与校验过程如下：

（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6-3 SN10—35/1000技术参数表

型号 额定电压 额定电额定开断28 / 56

动稳定热稳定电流/kA 固有分闸/kV SN10—35/1000 35 流/A 1000 电流/kA 电流/kA 16.5 41 4s 16.5 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，

2•S

It2tQk

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一样。 选择与校验过程如下：

（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6-4 GN2—35T/400技术参数表 型号 GN2—35T/400 额定电压 额定电流 /kV /A 35 400 动稳定电流 热稳定电流/kA /kA 5s 52 14 （3）热稳定校验： It2tQk

29 / 56

It2t1425980kAIt2tQk

2•S

所以，

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。

6.2.4 10kv侧断路器与隔离开关的选择与校验

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1.05SN3UN1.052500202.07A

3100.75选择与校验过程如下：

（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

iNclish27.8613kA

30 / 56

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6-5 SN10-10Ⅰ/630技术参数表 型号 SN10-10Ⅰ/630 额定电压 额定电/kV 流/A 10 630 额定开断动稳定电电流/kA 流/kA 16 40 热稳定电流/kA 固有分闸时间/S 2s 16 0.04 （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，

2•S

It2tQk

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一样。

选择与校验过程如下：

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

31 / 56

（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6-6 GN6—10T/400技术参数表 型号 GN6—10T/400 额定电压 额定电流 动稳定电流 热稳定电流/kA /kV /A /kA 5s 10 400 40 14 （3）热稳定校验： It2tQk

It2t1425980kAIt2tQk

2•S

所以，

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。

6.2.5导线的选择

本设计的110kV为屋外配电装置，故母线采用钢芯铝绞线LGJ的软母线，而10kV、35kV采用屋配电装置，故采用矩型硬母线。导体的正常最高允许温度，一般不超过+70℃；在计太阳辐射的影响时，钢芯铝绞线可按不超过+80℃来考虑。

1 110KV母线的选择与校验：

（一）、按最大工作电流选择导线截面S Imax=1.05×

103.7313115＝0.547（kA）=547(A)

年最高平均温度为+31℃，而导线长期允许温度为+80℃，则温度修正系数：

32 / 56

K0＝

al8031==0.944

alo8025Imax=K0Ial

则 Ial＝Imax/K0＝547/0.944=579.45(A)

选择110KV母线型号为：LGJ—185，查表得IY=631A。 Imax=547A＜KθIY=0.944×631=3595.66A 满足要求 （二）、热稳定校验： S=185 mm2＞Smin=

IKCtdz=

4166832=70.99mm2

满足热稳定要求。

2 35KV母线的选择与校验

（一）、按最大工作电流选择导线截面S

91.482Imax=1.05×＝1.4989(kA）

337Ial= Imax/k0=1498/0.944=1587A

选择35KV母线型号为：h100×b10（单条矩形），查表得IY=1663A。 Imax=14989A＜kθIY=0.944×1663=1569A 满足要求 （二）、热稳定校验： S=1000 mm2＞Smin=

IKCtdz=

76491.99=124mm2 87满足热稳定要求。 （三）、动稳定校验 母线采取水平排列平放

则W=bh2/6=10×1002/6=16666(mm3) =1.6666×10-5 m3 相邻支柱间跨距取 L=1.5m 相间母线中心距离取a=0.25m

L2σmax=0.173 ish×

10aW2

2

1.52=0.173×19.505×

100.2516.666106

=3.55×106(pa) σmax＜σy=70×106pa 满足动稳定要求。

3 10kV母线的选择与校验

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由于安装在室，选用硬母线

（一）、按最大持续工作电流选择母线截面: Imax=1.05×

12.192310.5＝0.7039(kA)

IYj= Imax/k0=703.9/0.944=745.65A

选择10KV母线型号为h63×b10（单条矩形），查表得IY=1129A。 Imax=703.9A＜KθIY=0.944×1129=1004.81A 满足要求 （二）、热稳定校验： S=630 mm2＞Smin=

IKCtdz=

208681.98=337mm2 87满足热稳定要求。 （三）、动稳定校验 母线采取水平排列平放

则W=bh2/6=10×632/6=6615(mm3) =6.615×10-6 m3 相邻支柱间跨距取 L=1.5m 相间母线中心距离取a=0.25m

L2σmax=0.173 ish×

10aW2

2

1.22=0.173×53.213×

100.256.615106

=42.66×106(pa) σmax＜σy=70×106pa 满足动稳定要求。

6.2.6 互感器的选择

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。

本变电站电流互感器选择：

110k线路侧与变压器侧选用LCWB6-110型瓷绝缘户外电流互感器。 1)110kV 电流互感器：选用 LCWB6-110 型电流互感器。 一次回路额定电压和电流：UN1=110kV= UNs=110kV，合格；

IN1=2×300A> Imax=206.7A，合格；

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热稳定校验：

I210I2I4Qk=Qp==6.53(kA)2⋅s

1222(KtINt)2=(75×0.3)2=506.25(kA)2⋅s (KtINt)2>Qk，合格； 部动稳定校验：

2IN1Kes =2×0.3×130=55.15kA >ish=6.93kA ，合格。

35kV线路侧选用LZZB8-35型支柱式、LRD-35、LR-35 型装入式电流互感器，校验合格，配置位置参见主接线图；35kV变压器侧选用 LRD-35、LR-35 型装入式电流互感器，校验合格，配置位置参见主接线图。

2)35kV 电流互感器：线路侧选用 LZZB8-35 型电流互感器。 一次回路额定电压和电流：UN1=35kV=UNs=35kV，合格；

IN1=300A >Imax=216.5A，合格；

I210I2I4热稳定校验：Qk=Qp==21.17(kA)2⋅s

1222(KtINt)2=(65×0.3)2=380.25(kA)2⋅s (KtINt)2>Qk，合格； 部动稳定校验：

2IN1Kes =2×0.3×100=42.42kA > ish =14.36kA，合格。

变压器侧选用 LR-35 型电流互感器。

一次回路额定电压和电流：UN1=35kV=UNs=35kV，合格；

IN1 =800A > Imax=346.42A，合格；

I210I2I4热稳定校验：Qk=Qp==21.17(kA)2⋅s

1222(KtINt)2=(65×0.8)2=2704(kA)2⋅s (KtINt)2> Qk，合格； 部动稳定校验：

2IN1Kes=2×0.8×100=113.12kA > ish=14.36kA，合格。

10kV线路侧与变压器侧选用LA-10型穿墙式电流互感器。 3)10kV 电流互感器：选用 LZZBJ9-10 型电流互感器。 一次回路额定电压和电流：UN1=10kV=UNs=10kV，合格；

IN1=2000A > Imax=1212.47A，合格；

热稳定校验：

I210I2I4Qk=Qp==111.86(kA)2⋅s

1222 (KtINt )2=(50×2)2= 10000(kA)2⋅s

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(KtINt )2> Qk ，合格； 部动稳定校验：

2IN1Kes=2×2×90=254.52kA > ish=24.96kA，合格。

110kV母线选用JDCF-110型单相瓷绝缘电压互感器。

1)110kV 电压互感器：出线电压互感器选用 TYD-110 成套电容式电压互感器， 母线电压互感器选用 JDCF-110 单相瓷绝缘电压互感器。

一次回路电压：0.8UN1=88kV< UNs=110kV < 1.2UN1=132kV ，合格； 二次回路电压：110/ 3 V，合格。

35kV母线选用JDZXW-35型单相环氧浇注绝缘电压互感器。 2)35kV 电压互感器：母线电压互感器选用 JDZXW-35 单相环氧浇注绝缘电压互 感器。

一次回路电压：0.8UN1=28kV < UNs=35kV < 1.2UN1=42kV，合格； 二次回路电压：110V，合格。

10kV母线选用JSZX1-10F型三相环氧浇注绝缘电压互感器。 3)10kV 电压互感器：母线电压互感器选用 JSZK1-10F 三相相环氧浇注绝缘电压互感器。

一次回路电压：0.8UN1=8kV < UNs=10kV < 1.2UN1=12kV，合格； 二次回路电压：110V，合格。

6.2.7 避雷器的选择

1 避雷器的配置

（一）配电装置的每组母线上，均装设避雷器。 （二）三绕组变压器的低压侧一相上设置一组避雷器。 （三）变压器高、低压侧中性点均装置避雷器。 变电所避雷器的配置详见电气接线图。(图4-1) 2 避雷器的选择

（一）110kV选择：Y5W84/197(变压器) 110kV选择：Y1０W-100/260(母线侧) （二）35kV选择：Y5W-42/128 （三）10 kV选择：Y5W2-12.7/50

6.3. 高压配电装置的配置

6.3.1高压配电装置的设计原则与要求

配电装置是变电站的重要组成部分。它是根据主接线的连接方式，由开关设备、

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保护和测量电路、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。 配电装置应满足以下基本要求： 一 总的原则

高压配电装置的设计必须认真贯彻国家技术经济政策，遵循上级颁布的有关规程、规与技术规定，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行检修，施工方面的要求，合理制定布置方案和使用设备，积极慎重地选用亲布置新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新做到技术先进，经济合理运行可靠、维护方便。

火力发电厂与变电所的配置型式选择，应考虑所在地区的地理情况与环境条件，因地制宜，节约用地并结合运行检修和安装要求通过技术经济比较予以确定，在确定配电装置形式时，必需满足下列 5 点要求。

(1)配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策。

(2)保证运行可靠。按照系统和自然条件，合理选用设备，在布置上力求整齐、 清晰，保证具有足够的安全距离。 (3)便于检修、巡视和操作。

(4)在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价。 (5)安装和扩建方便。

二 设计要求

（一）满足安全净距要求。 （二）施工、运行和检修要求。 （三）噪声的允许标准与限制措施。 （四）静电感应的场强水平和限制措施。 （五）电晕条件无线电干扰的特性和控制。

6.3.2高压配电装置的配置

（1)根据配电装置的电压等级、电器的型式、出线多少和方式、有无电抗器、地 形、环境条件等因素选择配电装置的型式； (2)拟定配电装置的配置图；

(3)按照所选设备的外形尺寸、运输方法、检修与巡视的安全和方便等要求，遵

照《配电装置设计技术规程》的有关规定，并参考各种配电装置的典型设计和手册， 设计绘制配电装置的平、断面图。

普通中型配电装置，我国有丰富的经验，施工、检修和运行都比较方便，抗震能 力好，造价比较低，缺点是占地面积较大；半高型配电装置占地面积为普通中型的 47%，而总投资为普通中型的98.2%，同时，该型布置在运行检修方面除设备上方有 带电母线外，其余布置情形与中型布置相似，能适应运行检修人员的习惯与需要。高 型一般适用于220kV 与以上电压等级。

本变电站有三个电压等级，110kV 主接线不带旁路母线，配电装置采用屋外中型

单列布置；35kV 主接线带旁路母线，配电装置采用屋外半高型布置；10kV 配电装置

采用屋成套高压开关柜布置

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第七章 二次回路部分

7.1 继电保护的基本知识

在变电所的设计和运行中，当电力系统发生故障和不正常运行的可能性，如设备的相间短路、对地短路与过负荷等故障。

为了保证用户的可靠供电，防止电气设备的损坏与事故扩大，应尽快地将故障切除。这个任务靠运行人员进行手动操作控制是无法实现的，必须由继电保护装置自动地、迅速地、有选择性地将故障设备切除，而当不正常运行情况时，要自动地发出信号以便与时处理，这就是继电保护的任务。

7.2 110kv线路的继电保护配置与整定计算 7.2.1 110kV线路继电保护配置

距离保护是根据故障点距离保护装置处的距离来确定其动作电流的，较少受运行方式的影响，在110—220kV电网中得到广泛的应用。故在本设计中，采用三段式阶梯时限特性的距离保护。距离保护的第一段保护围为本线路长度的80％--85％，TⅠ约为0.1S，第二段的保护围为本线路全长并延伸至下一线路的一部分，TⅡ约为0.5—0.6S，距离第一段和第二段构成线路的主保护。距离保护的第三段作为相邻线路保护和断路器拒动的远后备保护，和本线路第一段和第二断保护的近后备。

7.2.2 110kV线路继电保护整定计算

A. 对线路L1进行整定计算 网络接线图如下所示：

图7-1 系统等值电路图

1. 对距离保护的Ⅰ段进行整定计算

Zset.1KrelL1Z00.85120.44.08

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t10s

2. 对距离保护的Ⅱ段进行整定计算 原网络可等

效化简如下：

图7-2系统等值电路图

Ⅱ断的整定计算与相邻下级的Ⅰ段相配合

Zset.1KrelZ1Kb.minZset.3 Zset.3KrelZt10.850.430.3655

KbI2 I1XS1XS2XL3//XL2XL4

2XL1Kb.minXS1.minXS2.minXL3//XL2XL42XL1

0.30.050.1210//0.09070.0756

20.03632.0889

Zset.1KrelZ1Kb.minZset.3

0.84.82.08890.36554.4508

灵敏性校验：

KsenZset4.4508.10.9271.25，不满足要求 Z14.80.5 应与下一级的Ⅱ段相配合。t1t23. 对距离保护的Ⅲ段进行整定计算

按躲开最小负荷阻抗整定：

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ZL.minZset.1UL.min0.9UNIL.maxIL.max0.91103264.618

0.2161ZL.min

KrelKssKre取Krel1.2,Kss1,Kre1.15，选用全阻抗圆特性继电器，则有：

Zset.111ZL.min264.618191.752

KrelKssKre1.211.15灵敏性校验：

作为近后备时，

Ksen191.725 4.839.8851.5满足要求。

作为远后备时， Zset.1 Z1KsenZset.1 Z1Kb.maxZt1KbI2 I1XS1XS2XL3//XL2XL4

2XL1

Kb.maxXS1.maxXS2.maxXL3//XL2XL42XL1

0.50.06190.1210//0.09070.0756

20.0363Zset.1 Z1Kb.maxZt12.144

Ksen1654.82.1440.43 28.8361.2满足要求。t12s

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B. 对线路L4进行整定计算

1. 对距离保护的Ⅰ段进行整定计算

Zset.1KrelL4Z00.85250.48.5

t10s

2. 对距离保护的Ⅱ段进行整定计算 原网络可等

效化简如下：

图7-3系统等值电路图

Ⅱ断的整定计算与相邻下级的Ⅰ段相配合

Zset.4KrelZ4Kb.minZset.3 Zset.3KrelZt10.850.430.3655

KbI2 I1

XS1XS2XL3//XL2XL12XL4Kb.minXS1.minXS2.minXL3//XL2XL42XL1

0.30.050.1210//0.09070.0363

20.07560.743

Zset.4KrelZ4Kb.minZset.3

0.8100.7430.36558.217

灵敏性校验：

KsenZset8.217.40.82171.25，不满足要求 Z410应与下一级的Ⅱ段相配合。t4t50.5

3. 对距离保护的Ⅲ段进行整定计算

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按躲开最小负荷阻抗整定：

ZL.minZset.4UL.min0.9UNIL.maxIL.max1ZL.min

KrelKssKre0.91103264.618

0.216取Krel1.2,Kss1,Kre1.15，选用全阻抗圆特性继电器，则有：

Zset.411ZL.min264.618191.752

KrelKssKre1.211.15灵敏性校验：

作为近后备时，

Ksen191.725 1019.17251.5满足要求。

作为远后备时， Zset.4 Z1KsenZset.4 Z1Kb.maxZt1KbI2 I1

XS1XS2XL3//XL2XL12XL4

Kb.maxXS1.maxXS2.maxXL3//XL2XL12XL4

0.50.06190.1210//0.09070.0363

20.0756Zset.4 Z1Kb.maxZt10.7696

Ksen165100.76960.43 15.971.2满足要求。

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7.3 变压器的继电保护与整定计算 7.3.1 变压器的继电保护

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研总的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。

变压器的故障可分为油箱部故障和油箱外部故障，油箱部故障包括相间短路，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线与套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁等。

对于上述故障和不正当工作状态，根据DL400--91《继电器保护和安全起动装置技术规程》的规定，变压器应装设以下保护：

1、瓦斯保护

为了反应变压器油箱部各种短路故障和油面降低的保护。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、纵差动保护

为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以与中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路与绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。纵差动保护适用于并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。

3、复合电压启动的过电流保护

为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护，根据变压器容量的不同和系统短路电流的不同，须装设不同的过电流保护。三绕组变压器在外部故障时，应尽量减小停电围，因此在外部发生短路时，要求仅断开故障侧的断路器，而使另外两侧继续运行。而当部发生故障时，保护应起到后备作用。

复合电压启动的过电流保护，既能反应不对称短路的故障，也能反应对称短路的故障；并且其灵敏度也较高。

7.3.2 变压器的继电保护整定计算

1、瓦斯保护

轻瓦斯保护的动作值采用气体体积表示。通常气体体积的整定围为250-350cm2.对于容量在10MVA以上的变压器，整定值多采用250cm2，气体体积的调整可通过改变重锤的位置来实现。

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重瓦斯保护的动作值采用油流流速表示。一般整定围在0.6-1.5m/s，在整定流速时均以导油管中油速为准，而不依据继电器处的流速。根据运行经验，管中油流速度整定为0.6-1.5m/s时，保护反映变压器部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度为0.4-0.5m/s。因此，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定为1m/s左右。

瓦斯保护的主要优点是能反映变压器油箱各种故障，灵敏度高，结构简单，动作迅速。但它的缺点是不能反映变压器油箱外故障如变压器引出端上的故障或变压器与断路器之间连接导线的故障。因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，须与差动保护配合共同作为变压器的主保护。

2、纵联差动保护

变压器的纵联差动保护用来反映变压器绕组、引出线上的各种短路故障，是变压器的主保护之一。变压器的纵差动保护的工作原理与线路纵差保护的工作原理一样，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小，即比较相量。

要实现变压器的纵差动保护，必须适当选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比。

引起变压器纵联差动保护准确工作的因素主要流过差动回路中的不平衡电流。这些不平衡电路主要有：由变压器两侧接线不同产生的不平衡电流；由变压器调节分接头产生的不平衡电流；变压器两侧电流互感器型号不同产生的不平衡电流；变压器的励磁涌流。

（1）纵差动保护的整定计算：

a) 躲过外部短路时的最大不平衡电流，即

IopKrelIunb.max （7-1）

式中，Krel——可靠系数，取1.3

Iunb.max——变压器外部短路时差动回路中最大的不平衡电流，其值为： Iunb.maxfmU0.1KnpKstIk.max

式中，fm——由于采用的电流互感器变比或平衡线圈的匝数与计算值不同，所引起的相对误差；单相变压器fm1nTA1nT/nTA2，Yd11接线的三相变压器

fm1nTA1nT/3nTA2

U——有变压器带负荷调压所引起的相对误差，去电压调整围的一半；

0.1电流互感器允许的最大相对误差；

Kop——考虑短路电流非周期分量影响系数，去1.5—2；

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Kst——电流互感器同型系数，取值为1

Ik.max——保护围外最大电流

IopKrelIunb.max1.30.4220.050.11.5110.9268820A

b） 躲过变压器最大的励磁涌流，即

IopKrelKIN （7-2） 式中，Krel——可靠系数，取1.3

IN——变压器的额定电流

，取4—8.由于K——励磁涌流的最大倍数（即励磁涌流与变压器的额定电流的比值）

变压器的励磁涌流很大，实际的纵差保护通常采用其他措施来减少它的影响：一种是采用具有速饱和变流器的差动继电器（BCH2型），可以减少励磁涌流产生的不平衡电流，此时取=1；另一种通过鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别，在励磁涌流时将差动保护闭锁，此时在整定时可以不考虑励磁涌流的影响，此时取K=0

IopKrelKIN1.300，不考虑

C）躲过电流互感器二次回路断线时的最大负荷电流，即

IopKrelIl.max （7-3）

式中， Krel——可靠系数，取1.3；

Il.max——变压正常运行时的最大负荷电流。在最大负荷电流不确定时，可取变压器

额定电流。

变压器某侧电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部流入差动继电器中，要引起保护的误动作。有的差动保护采用断线的措施，在电流互感器二次回路断线时将其差动保护闭锁，此时可以不考虑这个条件。取上述整定值大的作为保护动作电流的整定值。所有电流指的都是二次侧的值。

IopKrelIl.max1.3125.51163.16A

（2）灵敏系数校验

纵差动保护灵敏系数按下式校验，即

KsenIk.min.r （7-4） Iop式中，Ik.min.r为各种运行方式下变压器保护围部故障时，流经差动继电器的最小差动电流；灵敏系数Ksen一般不应低于2

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KsenIk.min.r5.58270.632 Iop8.820不满足灵敏度要求时，需要采用具有制动特性的差动继电器。

7.4 母线保护

（1）母线保护的要求

必须快速有选择性地切除故障母线；应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化；接线尽量简化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统只需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。 母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电。若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进一步扩大，后果极为严重。 对发电厂和主要变电所的3～10 kV 分段母线与并列运行的双母线，一般可由发电机和变压器的后备保护实现对母线的保护。下列情况下，应装设专用母线保护：①必须快速而有选择地切除一段或一组母线上的故障，以保证发电厂与电力网安全运行和重要负荷的可靠供电时；②当线路断路器不允许切除线路电抗器前的短路时。

（2）母线完全电流差动保护与整定计算

母线完全电流差动保护常用作单母线或只有一组母线经常运行的双母线的保护。母线上连接的元件都装设有一样变比、一样特性的电流互感器，所有电流互感器的二次绕组的同极性端连接在一起，差动继电器KD的绕组和电流互感器的二次绕组并联。母线差动保护围是各电流互感器之间的一次电力设备。

正常运行或外部故障时，流入母线的电流等于流出母线的电流，即

I30。流入差动继电器的电流只是由于电流互感器特性不同而引起的不平IkI1I2••••衡电流，差动继电器不会动作。

发生部故障时，所有带电源的连接元件都会向短路点供给短路电流，这时流入继电

I3，即故障点的全部短路电流，差动继电器KD动作，时连接在器的电流为IkI1I2••••母线上断路器全部跳闸。

差动继电器的动作电流按一下两个条件考虑，并选择其中较大的一个进行整定：

1、按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定

母线所有连接元件的电流互感器应满足10%误差曲线的要求，差动继电器的动作电流按下式计算

Iop.rKrel0.1Ik.max/KTA （7-5）

其中，Krel——可靠系数，一般取1.3

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Ik.max——保护围外部故障时，流过母线完全差动电流保护用电流互感器的最大短路

电流；

KTA——母线保护用电流互感器变比。

Iop.rKrel0.1Ik.max/KTA1.30.110.9261420A

2、按躲过电流互感器二次回路断线整定

连接元件较多，接线复杂，出现电流互感器二次回路断线的几率较大，差动继电器的动作电流大于任一元件中最大的负荷电流Il.max，即

Iop.rKrelIl.max/KTA

1.3212.14/60

4.597A3、灵敏系数校验

保护元件的灵敏系数要求在最小运行方式下，母线保护围部短路时，最小灵敏系数应大于2。保护装置的灵敏系数用下式校验

Ks.minIk,minIop.rKTA42302.9792，满足要求 1420式中，Ik.min——母线上连接元件最少时，母线故障的最小短路电流。

7.5 备自投和自动重合闸的设置

7.5.1 备用电源自动投入装置的含义和作用

备用电源自动投入装置是指当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地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。一般在下列情况装设：

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或互为备用的母线段。 4、生产过程中某些重要的备用机组。

该变电所的10KV母线为单母分段接线形式，变电所有两台主变压器，正常运行时为两台变压器分裂运行，其备用方式为互为备用的“暗备用”，因此考虑在母联断路器上装设有备自投装置以提高供电的可靠性。

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7.5.2 自动重合闸装置

电力系统的运行经验表明，架空线路故障大多是瞬时故障。在线路上发生瞬时故障时，线路被保护断开后，由自动重合闸装置再进行一次合闸，恢复供电，从而大大提高供电的可靠性。重合闸在电力系统中有重要的作用：

1、大大提高供电的可靠性，减少停电次数，特别时对单侧电源的单回线路尤为显著。

2、提高电力系统并列运行的稳定性。

3、弥补输电线路耐雷水平将定的影响。在电力系统中，10KV线路一般不装设避雷线，35KV线路一般只在进线端1-2km围装设避雷线，线路耐雷水平较低，装自动重合闸后，可提高供电可靠性。

4、对断路器本身由于机构不良或继电保护误动作而引起的误跳闸，能其纠正的作用。

第八章 所用电的设计

所用电接线方式，因变电所在电力系统中所处的地位、变电站主接线和主设备的复杂程度、以与电网的特性而定。而所用变压器和所用配电装置的布置，则常结合变电所主要电工构、建筑物的布置来确定。

8.1 所用电接线的一般原则

1.1一般采用一台工作变压器接一段母线。

1.2母线段之间设联络刀开关，不设自动空气开关和自投装置。 1.3调相机负荷集中，可设专用线供电。

1.4当有柴油发电机时，一般设柴油发电机母线段。

1.5为了便于经济核算，当有备用母线短时，检修负荷接在该母线段上；也可设检修专

用母线段，与正常负荷分开供电。

8.2 所用变压器的选择

据所用电要求，为保证对所用电可靠供电，选用两台型号不一样的双绕组变压器对

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所用电负荷供电，根据所用电负荷 ，进行所用变压器容量和型号选择。

从上面的所用电负荷分析，可知所用电的供电容量S所 = 0.050MVA，所以在10kV则选用S9—80/10型电力变压器，其有关技术数据如下表：

表8-1变压器型号 Tab 8-1 Transformer model

额定容量kVA 80 额定电压 kV 高压 低压 10±5% 0.4 连接组别 损耗W 阻抗电空载电压% 4 流% 2.4 型 号 S9-80/10 负载 空载 Y/yn-0 1250 250 在35kV则选用S9—100/35型电力变压器，其有关技术数据如下表：

表8-2变压器型号 Tab 8-2 Transformer model

额定容量kVA 100 额定电压 kV 高压 低压 35±5% 0.4 连接组别 损耗W 阻抗电空载电压% 6.5 流% 1.9 型 号 S9-100/35

负载 空载 Y，yn0 2100 350 8.3 所用电的主接线形式

所用电分别采用10kV 、35kV 母线段供电方式。当10kV母线侧检修时，可从３５kV母侧侧供电，平时分裂运行，保证所用电。以提高供电可靠性。

第九章 防雷保护

防雷保护装置是指能使被保护物体避免雷击,而引雷于本身,并顺利地泄入的装置。电力系统中最基本的防雷保护装置有:避雷针﹑避雷线﹑避雷器和防雷接地等装置。

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9.1防雷设计

设计原则：已在输电线路上形成的雷闪过电压，会沿输电线路运动至变电所的母线上,并对于母线有连接的电气设备构成威胁。在母线上装设避雷器是限制雷电入侵波过电压的主要措施。

9.1.1避雷器的类型

阀式避雷器应按下列条件选择型式：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。电力系统所使用的避雷器主要有：管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器三种。其中阀型避雷器主要分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器。氧化锌避雷器具有优良的非线性特性，无续流、残压低、无间隙、体积小、重量轻、通流能力较高，可以用于直流系统等特点，为重要的避雷器。

根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器，变压器中性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间；110、35kV线路侧一般不装设避雷器。本工程采用110kV配电装置构架上设避雷针，110kV配电装置设独立避雷针进行直接保护为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器，且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程110kV、10kV系统中，采用氧化锌避雷器。

9.1.2避雷器的选择和校验

(1)选择的具体技术条件如下：

1）额定电压UN：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。

2）灭弧电压Umh：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压（灭弧电压）。

3）工频放电电压Ugf：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般大于最大运行相电压的3.5倍。在中性点直接接地的电网中，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。

4）冲击放电电压和残压：一般国产阀式避雷器的保护特性与各种电器的具有均可配合，故此项校验从略。

(2)110kV侧避雷器的选择和校验

1）型式选择

根据设计规定选用HY5WZ1-126/134氧化锌避雷器。 2）额定电压的选择：

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UN=126kV UNs=110 Kv

因此选HY5WZ1-126/134避雷器，其参数如下表5-1：

表5-1避雷器参数

工频放电电灭弧电压额定电型号 压（kV） （kV） 不小于 HY5WZ1-126/295 126 134 268 不大于 340 295 320 （kV） 有效值（kV） 压有效值冲击放电电峰值（1.5/20s）不大于8/20s冲击残压不大于（kV） 3）灭弧电压校验： 最高工作允许电压：

Um1.15UN1.15126145(kV)

直接接地：

UmhCdUm0.8145123.25kV，满足要求。

4）工频放电电压校验： 下限值：

Ugfkk0Uxg3.51343270.785kV

上限值：

Ugfs1.2Ugfk1.2270.785324.942(kV)340(kV)

上、下限值均满足要求。 5）残压校验：

UbckbhUmh2.35123.25290（kV）＜295（kV），满足要求。

6）冲击放电电压校验：

UchfdUbc290kV＜320kV，满足要求。

所以，所选HY5WZ1-126/295型避雷器满足要求 (3)10.5kV侧避雷器的选择和校验

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1）型式选择

根据设计规定选用HY5WZ-17/45氧化锌避雷器。 2）额定电压的选择：

UN =17kV UNs=10.5kV

因此选HY5WZ-17/45避雷器，其参数如下表5-2：

表5-2 避雷器参数

灭弧电压额定电压型号 （kV） （kV） HY5WZ-17/45

17 18.6 不小于 35 不大于 52 不大于（kV） 45 有效值工频放电电压有效值（kV） 冲击放电电峰值（1.5/20s）8/20s冲击残压不大于（kV） 51.8 3）灭弧电压校验： 最高工作允许电压：

Um1.15UN1.151719.55kV

直接接地：

UmhCdUm0.819.5515.64kV，满足要求。

4）工频放电电压校验： 下限值：

Ugfkk0Uxg3.518.6337.587kV

上限值：

Ugfs1.2Ugfk1.237.58745.104(kV)52(kV),

上、下限值均满足要求。 5）残压校验：

UbckbhUmh2.3515.6436.754kV＜45kV，满足要求。

6）冲击放电电压校验：

UchfdUbc36.754kV＜51.8kV，满足要求。

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所以，所选HY5WZ1-10/27型避雷器满足要求。

9.1.3避雷针的配置

(1)避雷针的配置原则：

1)独立式避雷针宜装设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻

Re10。当有困难时，可将该接地装置与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下

连接点沿接地线的长度不得小于15m。

2)独立式避雷针与变配电装置在空气中的间距d10.2Ri且d15m；独立式避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地中距离d20.3Ri，且d23m，式中Ri为冲击接地电阻。

(2)避雷针位置的确定：

首先应根据变电所设备平面布置图的情况而确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程规的要求。

1)电压110kV与以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000米的地区，宜装设独立的避雷针。

2)独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10Ω。 3)35kV与以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。

4)在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在址中距离很难达到不

小于15m的要求

结 束 语

毕业设计是在完成了理论课程和毕业实习的基础上对所学知识 一次综合性的总 结，是工科学生完成基础课程之后，将理论与实践有机联系起来的一个重要环节，是 为以后走向工作岗位能更好的服务社会打下基础是重要环节。通过本次毕业设计，我 树立了工程观点，能初步联系实际，基本掌握了 110kV 变电站电气主接线设计的基本 步骤和方法，并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，进一步巩固了电 力

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生产的专业知识，掌握了工程绘图、CAD 绘图方面的知识、方法，掌握了科技论文 写作的一般知识与科技文献资料的查找技巧，为以后从事设计、运行和科研工作，奠 定必需的知识基础。110kV 变电站电气一次部分初步设计的过程，是对所学知识进行 的一次检验和实践，从而使电力专业知识得到巩固和加深，逐步提高了分析问题和解 决问题的能力。

在设计的过程中，我查阅了大量的文献资料，积累了丰富的第一手材料，在主接 线设计、电气设备选择、平面布置等具体设计任务中进行了大量的比较、计算、优化 有效的培养了自己分析问题、解决问题的能力，并使专业知识得到巩固和升华。

在设计工程中，因为时间近、任务重，特别是 CAD 制图难度比较大，经常是通宵 达旦的计算、绘图，十分辛苦。这使我深深感受到了奋战在我国电力系统设计第一线 的专家、工程师和技术人员的辛劳，对他们为我国电力事业所付出的汗水所做出的贡 献表示深深的敬意。在以后的学习和工作中，我将继续发扬这种能吃苦的精神，为我 国电力事业发展做出应有的贡献。

但在本次设计中仍有不足与疏漏。在设计过程中，虽然有老师的耐心讲解，有大 量的文献资料可供查阅，但对于一些具体问题，比如 PT、CT 二次侧的选择条件、复 杂网络的短路电流计算等，仍感觉吃不透，我将在以后的工作、学习中扬长避短，发 扬严谨的科学态度，使所到的知识不断升华。 “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站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。我也将会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，为自身的发展打下坚实的基础。由于所学知识和时间有限，加上缺乏实践经验，在设计过程中难免出现错误，敬请各位专家和老师批评指正。在设计期间，指导老师给了我悉心指导，帮我解决了很多技术困难，使我能顺利完成设计任务，圆满结束四年的大学学习生活，在此表示衷心的感！

致

在老师的指导下,经过近六个月的努力下110KV变电站一次设备终于设计完成了，在此我对老师给予帮助表示衷心的感,并且感曾给予我帮助的同学莉、欢等。

在毕业设计过程中，左建业老师和瑞芳老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，并给我提供了大量有关资料和文献，使我的这次设

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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.

同时感四年来学院老师对我的培养和教育，学校给了我这样好的学习环境，让我在学习大学度过了美好的大学生活。在即将离校之际我向你们表示感和美好的祝福。更要感我的父母二十几年来的养育之恩，使能完成学业。我将努力工作来报答他们的恩情。

参考文献

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