毕业设计110KV变电站一次设计

**职业技术学院毕业设计

110KV降压变电站一次系统设计

2011 届 电气工程 系 专 业:__电力系统自动化_ 班 级: 电力0801 学 号:_ ************__ 学生姓名: ***_____ 指导教师: **_______

完成日期 2011年1月 10 日

毕业设计评语及成绩

电力系学生姓名 专业 统自动化 毕业设计 题目 指导教师 姓名 指导教师评语： 指导教师 职称 班级 0801 号 电力学 110KV降压变电站一次系统设计 答辩小组意见： 答辩小组组长签字： 年 月 日 成绩： 系主任签字： 年 月 日 毕业设计任务书

题目 专业 电力系统自动化 所在系 一、设计内容 110KV降压变电站一次系统设计 班级 0801 导师 学生姓名 导师 职称 电气工程系 姓名 通过对负荷资料的分析及安全、经济及可靠性方面考虑，确定110KV，35KV，10KV的主接线，然后又通过负荷计算确定主变压器台数，容量及型号，最后，根据短路计算的计算结果，对高压断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器以及母线进行了选型，从而完成了110KV电气一次部分的设计。 二、基本要求 1.仔细阅读电力工程电气设计手册以及与设计变电站一次系统有关的书籍。 2.掌握变电站设计的基本步骤。 3.设计方案能做到满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求。 4.编写设计说明书。 三、主要技术指标 1.变电所建设规模：. 变电站的电压等级为110KV/35KV/10KV，设两台主变，变电站最终规模的进出线回路数为：110KV：2回（双电源进线）35KV：6回（终端用户）10KV： 12回（终端用户）。线路长度：110KV：架空线，170公里35KV： 架空线76 公里10KV： 架空线，27 公里 四、应收集的资料及参考文献 [1]丁毓山.城乡电网建设及改造概算编审指南[M].中国水利水电出版社，2001 [2]发电厂电气部分课程设计参考资料[M]. 中国水利水电出版社，1998 [3]李坚 郭建文变电运行及设备管理技术问答[M]中国电力出版社，2005 [4]周全仁，张海.现代电网自动控制系统及其应用[M].电力出版社，2004 [5]辽宁省电力有限公司用电检查处主编.供电所技术标准及规程规范应用手册[M].

辽宁科学技术出版社，2004 [6]任孝岐.浅谈110KV城区变电所设计思路[J]西北电力技术，2004， [7]贺家李.电力系统保护原理[M]中国电力出版社，2004 [8]《工厂供电技术》（第2版） 陈小虎，高等教育出版社，2006 [9]《中国电力百科全书》 中国电力百科全书编辑委员会，中国电力出版社19 [10]35-110KV变电所设计规范 GB50059-92，中国计划出版社，1993 五、进度计划 1、指导教师填写毕业设任务书下达开题任务（2010年12月27日至28日） 2、调研,收集资料,方案论证,撰写开题报告（2010年12月29日至11月30日） 3、完成设计初稿（2010年11月31日至2011年1月6日） 4、学生提交中期检查报告（2011年1月7日） 5、数据分析等, 完善设计（2011年1月8日至1月9日） 教研室主任签字 时间 年 月 日

毕业设计开题报告

题目 专业 一、文献综述 [1]丁毓山.城乡电网建设及改造概算编审指南[M].中国水利水电出版社，2001 [2]发电厂电气部分课程设计参考资料[M]. 中国水利水电出版社，1998 [3]李坚 郭建文变电运行及设备管理技术问答[M]中国电力出版社，2005 [4]周全仁，张海.现代电网自动控制系统及其应用[M].电力出版社，2004 [5]辽宁省电力有限公司用电检查处主编.供电所技术标准及规程规范应用手册[M].辽宁科学技术出版社，2004 [6]任孝岐.浅谈110KV城区变电所设计思路[J]西北电力技术，2004， [7]贺家李.电力系统保护原理[M]中国电力出版社，2004 [8]《工厂供电技术》（第2版） 陈小虎，高等教育出版社，2006 [9]《中国电力百科全书》 中国电力百科全书编辑委员会，中国电力出版社19 [10]35-110KV变电所设计规范 GB50059-92，中国计划出版社，1993 110KV降压变电站一次系统设计 级 班 学生姓名 二、研究内容及预期目标 通过对负荷资料的分析及安全、经济及可靠性方面考虑，确定110KV，35KV， 10KV电气的主接线，然后又通过负荷计算确定主变压器台数，容量及型号，最后，根据短路计算的计算结果，对高压断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器以及母线进行了选型，从而完成了110KV电气一次部分的设计。 三、研究方案 了解并掌握110KV降压变电所的国内外现状特点和发展前景，查阅资料，结合电力系统方向所学专业课程以及他人的设计、研究成果， 掌握变电所设计的过程和方法，并归纳、创新出自己的研究方案。根据各地不同情况，在借鉴已建110 KV降压变电所设计经验的基础上，对110 KV降压变电所变压器的选择、电气主接线、电气设备的平面布置。 （1）主变容量和型号的选择是根据负荷发展的要求。包括主变压器型号的选择，

冷却方式，有无励磁，有载还是无载调压方式。 （2）电气主接线的设计确定主接线的形式对变电站电气设备的选择、配电装置的布置、供电可靠性、运行灵活性、检修是否方便以及经济性等都起着决定性作用。变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，我们可以进行定量评价。灵活性的基本要求是满足调度时灵活性的要求，满足检修时灵活性的要求以及满足扩建时灵活性的要求，大的电力工程往往要分期建设，从最初的主接线过渡到最终的主接线，每次过渡都应该比较方便，对已运行部分影响小，改建的工程量不大。 （3）短路电流的计算及电气设备的选择根据电力系统接线图及本所电气主接线图，制定短路计算等值网络图，拟订必要的短路计算点，用实用计算法或上机计算出选择电气设备所需的各组短路电流。并将计算值列表备用。所必须的知识点包括：a短路电流的计算方法；b设计中通常以三相短路作为电气设备的选择方法；c根据短路计算网络的具体情况，可按同一变比法或按个别变化法计算短路电流。应选择的电气设备如下：各电压等级的母线、断路器、隔离开关、电压及电流互感器。按正常情况下选择电气设备，按短路情况下校验电气设备的动稳定，热稳定等。对于软母线来说不用校验其动稳定，对于开关来说不用校验其开断能力。 四、进度计划 1、指导教师填写毕业设任务书下达开题任务（2010年12月27日至28日） 2、调研,收集资料,方案论证,撰写开题报告（2010年12月29日至11月30日） 3、完成设计初稿（2010年11月31日至2011年1月6日） 4、学生提交中期检查报告（2011年1月7日） 5、数据分析等, 完善设计（2011年1月8日至1月9日） 指导教师签字

时间 年 月 日

目录

摘要 ............................................................................................................................................. VIII 第1章主变压器的选择................................................................................................................... 2 第2章电气主接线设计................................................................................................................... 2

2.1 主接线的设计原则 ............................................................................................................ 2 2.2 主接线设计的基本要求 .................................................................................................... 2 2.3 电气主接线的选择和比较 ................................................................................................ 3 2.4主接线方案的确定 ............................................................................................................. 6 第3章短路电流计算 ...................................................................................................................... 8

3.1短路的后果 ........................................................................................................................ 8 3.2短路电流计算的目的 ......................................................................................................... 8 3.3短路电流计算方法 ............................................................................................................. 8 3.4 110KV母线短路点的短路计算 ..................................................................................... 9 3.5 35KV母线短路点的短路计算 ..................................................................................... 10 3.6 10KV母线短路点的短路计算 ..................................................................................... 11 第4章主设备选择及校验............................................................................................................. 13

4.1断路器的选择及校验 ....................................................................................................... 13

4.1.1 母线断路器110KV的选择及校验 ................................................................... 13 4.1.2 35KV母线断路器130、131、132的选择及校验 .......................................... 14 4.1.3 10KV母线断路器120、121、122、的选择及校验 ....................................... 15 4.2隔离开关的选择及校验 ................................................................................................... 16

4.2.1 110KV隔离开关的选择及检验 ........................................................................ 16 4.2.2 35KV隔离开关的选择及检验 .......................................................................... 17 4.2.3 10KV隔离开关的选择及校验 .......................................................................... 18 4.3电流互感器的选择及校验 ............................................................................................... 18

4.3.1 110KV进线电流互感器的选择及校验 ............................................................ 19 4.3.2 35KV出线电流互感器的选择及校验 .............................................................. 20 4.3.3 10KV出线电流互感器的选择及校验 .............................................................. 21 4.4电压互感器的选择 ........................................................................................................... 22

4.4.1 电压互感器的配置原则: ................................................................................. 22 4.4.2 110KV电压互感器的选择 ................................................................................ 22 4.4.3 35KV电压互感器的选择 .................................................................................. 23 4.4.4 10KV电压互感器的选择 ................................................................................ 23

第5章防雷接地计算 .................................................................................................................... 24

5.1防雷计算 .......................................................................................................................... 24 5.2接地计算 .......................................................................................................................... 25 结论 ................................................................................................................................................ 27 致谢 ................................................................................................................................................ 28 参考文献 ........................................................................................................................................ 29 附录1 主接线方案图.................................................................................................................. 30

附录2电气设备平面布置图......................................................................................................... 31

摘要

变电站作为电力系统中的重要组正部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。本论文中待设计的变电站是一座降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。 本论文《110KV 某市变电站电气部分设计》，首先通过对原始资料的分析及根据变电站的总负荷选择主变压器，同时根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线方案。 其次进行短路电流计算，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。再根据计算结果及各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等）。

关键词：变电站 负荷计算 接线选择

第1章主变压器的选择

Ⅰ

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变压器的选择 在各级电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电站安全可靠供电和网络经济运行的保证。特别是我国当前的能源是开发与节约并重，近期以节约为主。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济效益 。

1.1主变容量的确定：运行主变压器的容量应根据电力系统10- 20年的发展规

划进行选择。由于任务书给定的是一个三个电压等级的变电站，而且每个电压等级的负荷均较大，故采用三绕组变压器2台，运行主变压器的容量应根据电力系统10-20年的发展规划进行选择。并应考虑变压器正常运行和事故过负荷能力，以变压器正常的过负荷能力来承担变压器遭受的短时高峰负荷，过负荷值以不缩短变压器的寿命为限。通常每台变压器容量应当在当一台变压器停用时，另一台容量至少保证对60%负荷的供电，并考虑事故过负荷能力选择变压器容量，亦即短路时可承担100%的负荷。主变容量选择Sn＝0.6Sm。(Sm为变电站最大负荷)考虑变压器有1.3倍事故过负荷能力，则0.6*1.3=78%，即退出一台时，可以满足78%的最大负荷。本站主要负荷占60%，在短路时（2小时）带全部主要负荷和一半左右Ⅰ类负荷。在两小时内进行调度，使主要负荷减至正常水平。

Sn=0.6Pmax/cos =0.6×(22+16)/0.92 =24.783MVA=24783KVA

选SSPSL-25000型，选择结果如表2-1：

表2-1主变压器参数表

型号及容量(KVA) 额定电压 高/中/低(KV) 连接组 损耗(KW) 阻抗电压(%) 空载运输空载 短路 148 高中 高低 中电流重量备注 低 (%) (t) SSPSL-25000 110/38.5/11 Y0/Y/△-12-11 38.2 10.5 17-18 6 1.0 55.1 由主变压器容量为25000KVA，站用电率为0.5%，可选用变压器容量。 Sn=25000×0.5%=125KVA

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选SJL1-160型，选择结果如表2-2：

表2-2 站用变压器参数表

损耗型号及容量(KVA) SJL1-160 低压侧额定电压(KV) 0.4 连接组 (KW) 阻抗电空载电流总重备空短压(%) 载 路 Y/Y0-12 0.5 2.9 4 3 0.81 (%) (t) 注 1.2.主变台数的选择： 两台主变可方便于运行维护和设备的检修同时能

满足站用负荷的供电要 两台求。相数的确定为了提高电压质量最好选择有载调压变压器。绕组的确定本站具有三种电压等级，且通过主变各侧绕组功率均达到该变压器容量的15%以上，故选三绕组变压器。绕组的连接方式考虑系统的并列同期要求以及三次谐波的影响，本站主变压器绕组连接方式选用Y0/Y/△-11。采用“△”接线的目的就是为三次谐波电流提供通路，保证主磁通和相电势接近正弦波，附加损耗和局过热的情况大为改善，同时谐波向高压侧转移。

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第2章电气主接线设计

2.1 主接线的设计原则

主接线代表了变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它对电气设备选择、配电装置的布置及运行的可靠性和经济性等都有重大影响。因此，电气主接线应满足以下要求：根据系统和用户的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量。因事故被迫停电的机会也少，事故后的影响范围越小，主接线的可靠性就越高。应具有一定的灵活性，以适应各种运行状态。主接线的灵活性表现在：能，满足调度灵活，操作方便的基本要求，可以方便地投入或切除某些机组、变压器或线路，还能满足系统在事故检修及特殊运行方式下的调度要求，不致过多影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。接线应尽可能简单明了，以便减少倒闸操作且维护检修方便。在满足上述要求后，应使接线的投资和运行费达到最经济。 在设计主接线时应考虑留有发展的余地。

2.2 主接线设计的基本要求

变电站的电气主接线应根据该变电站所在电力系统中的地位，变电站的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。

2.2.1 主接线可靠性的要求： 可靠性的工作是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。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，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。评价主接线可靠性的标志是：断路器检修时是否影响停电； 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，以及能否对重要用户的供电；变电站全部停电的可能性。

2.2.2 主接线灵活性的要求：主接线的灵活性有以下几个方面的要求：

调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全检修，且不致影响对用户的供电。扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最少。

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2.3 电气主接线的选择和比较

2.3.1 主接线方案的拟订：高压侧是2 回出线，可选择线路变压器组，

单母线分段、单母线分段带旁路母线。 中压侧有4 回出线，低压侧有9 回出线，均可以采用单母线、单母分段、单母分段带旁路和双母线接线。 在比较各种接线的优缺点和适用范围后，提出如下三种方案：

方案A （图3-1）高、中、低压侧均为单母分段

方案A 接线方式

6 方案B（图3-2） 高压侧：内桥型接线；中压侧，低压侧：单母分段

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图3-2 方案B 接线方式

方案 C（图 3-3） 高压侧：外桥接线；中压侧：单母分段带旁路母线；低压侧：双母线

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图3-3 方案C 接线方式

1） 方案A：110KV 侧：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段

引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。 35KV 和10KV 侧：采用单母分段接线的形式使得重要用户可从不同线分段引出两个回路，使重要用户有两个电源供电。单母线分段接法可以提供单母线运行，各段并列运行，各段分列运行等运行方式，便于分段检修母线，减小母线故障影响范围。任一母线发生故障时，继电保护装置可使分段断路器跳闸，保证正确运行。 当然这种接线也有它本身的缺点，那就是在检修母线或断路器时会造成停电，特别在夏季雷雨较多时，断路器经常跳闸，因此要相应地增加断路器的检修次数，这使得这个问题更加突出。

2） 方案B：110KV 侧：采用内桥法接线。该接线形式所用断路器少，四个回路只需三个断路器，具有可观的经济效益。连接桥断路器接在线路断路器的内侧。因此，线路的投入和切除比较方便。当线路发生故障时，仅线路断路器断开，不影响其他回路运行。但是当变压器发生故障时，与该台变压器相连的两台断路器都断开，从而影响了一回未发生故障的运行。由于变压器是少故障元件，

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一般不经常切换。 35KV 和10KV 与方案A 一致。

3） 方案C： 110KV 侧：采用外桥法接线。与内桥法一样,该接线形式所用断路器少，四个回路只需三个断路器，具有可观的经济效益。当任一线路发生故障时，需同时动作与之相连的两台断路器，从而影响一台未发生故障的变压器的运行。 但当任一台变压器故障或是检修时，能快速的切除故障变压器，不会造成对无故障变压器的影响。因此，外桥接线只能用于线路短、检修和故障少的线路中。此外，当电网有穿越性功率经过变电站时，也采用外桥接线。 35KV 侧：采用单母分段带旁路母线接线。该接线方法具有单母分段接线优点的同时, 可以在不中断该回路供电的情况下检修断路器或母线，从而得到较高的可靠性。这样就很好的解决了在雷雨季节断路器频繁跳闸而检修次数增多引起系统可靠性降低的问题。 但同时我们也看到,增加了一组母线和两个隔离开关，从而增加了一次设备的投资。而且由于采用分段断路器兼做旁路断路器，虽然节约了投资，但在检修断路器或母线时,倒闸操作比较复杂，容易引起误操作，造成事故。 10KV 侧：采用双母线接线。优点：供电可靠.通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一回路母线的隔离开关时，只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线，其他线路均可通过另一组母线继续运行，调度灵活，各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化地需要；通过倒换操作可以组成各种运行方式，扩建方便。 缺点：增加一组母线和多个隔离开关，一定程度上增加一次投资。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。

2.4主接线方案的确定

通过分析原始资料,可以知道该变电站在系统中的地位较重要,年运行小时数较高,因此主接线要求有较高的可靠性和调度的灵活性.根据以上各个方案的初步经济与技术性综合比较,兼顾可靠性，灵活性,我选择方案A 与方案C。 方案A：110、35、10KV 均为单母线分段 方案C：110KV 侧外桥法接线，35KV 侧单母线分段带旁路，10KV 侧双母线。 外桥接线： a 优点：高压断路器数量少，四个回路只需要三台断路器。 b 缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；变压器侧断路器检修时，变压器需要较长时间停运。 适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较少的情况。

主接线方案的可靠性比较： （1）110KV侧

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方案A采用单母线分段接线。任何一台变压器或线路故障或停运时，不影响其他回路的运行；分段断路器运行时，两端母线需解列运行，全部断电的可能性稍小一些，不易误操作。方案C采用外侨接线。优点：高压断路器数量少，四个回路只需要三个断路器。缺点线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运：桥连断路器检修时，两个回路需解列运行：变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器的切换较频繁或线路较短，故障率较小的情况。

（2）35KV、10KV侧： 方案A：均采用单母线分段接线 方案C：采用单母线分段带旁路和双母线

在双母线接线方式中，曾加一组母线每回路就需要增加一组母线隔离开关；当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。因此最终确定采用但母线分段接线经综合分析，决定选方案A作为最终方案，即110、35、10、KV侧均采用单母线分段接线。

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第3章短路电流计算

3.1短路的后果

电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路。在发生短路是可能产生一下后果： （1）通过故障点的短路电流和所燃起的电弧，使故障原件损坏；

（2）短路电流通过非故障原件，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，甚至使整个系统瓦解。

3.2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环节。其计算的目的主要有以下几个方面：电气主接线的比较。选择导体和电器。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的安全距离。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。

3.3短路电流计算方法

在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但一般三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择检验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。三相短路用文字符号k表示。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。

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3.4 110KV母线短路点的短路计算

网络化简如图2-3：

图2-3 K1点短路等值图

X*=Xs= XL*1=0.222 Xjs=Xmd

Sn233= 0.517 0.517Sb100因为Xjs=0.517〈 3 所以查表得：I\"* =1.913

\"I0.2* =1.655

I* =1.953

\"I1* =1.635

Ib=

Sb100= 0.502 KA 3Ub3115In=IbSn0.502233=1.170 KA

Sb1001.170=2.238 KA I\"=I\"*In=1.913×

\"\"I01.170=1.947 KA .2=I0.2* In=1.665×

I=I* In=1.953×1.170= 2.285 KA

\"\"I1=I1* In=1.635×1.170= 1.913 KA

ich=2.55I\"=2.55×2.238=5.707 KA ioh=1.52I\"=1.52×2.238=3.402 KA

S\"=3I\"Un=32.238×110=426.384 MVA

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3.5 35KV母线短路点的短路计算

图2-4K2点短路等值图

网络化简如图2-4、2-5： X*=X3=XS

X1X20.440.020222=0.432 22S233=1.007

Xjs=Xmdn0.432Sb100因为Xjs=1.007〈 3 所以查表得：I\"* =0.985

\"I0.2* =0.910

I* =1.067

\"I1* =1.003

Ib=

Sb3Ub100=1.56 KA 337In= IbSn233=3.635 KA

1.56Sb1003.635=3.580 KA I\"=I\"*In=0.985×

10

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\"\"I03.635=3.308 KA .2=I0.2* In=0.910×

I=I* In=1.067×3.635=3.879 KA

\"\"I1=I1* In=1.003×3.635=3.6 KA

ich=2.55I\"=2.55×3.580=9.129 KA ioh=1.52I\"=1.52×3.580=5.442 KA

S\"=3I\"Un=33.580×35=217.020 MVA

3.6 10KV母线短路点的短路计算

图2-5 K3点短路等值图

网络化简如图2-6、2-7： X*=X4=XS

(X1X3XD1)(X1X3)

X1X3X3XD1X1X3(0.440.282.62)(0.440.28)

0.440.282.620.440.28 =0.222 =0.814

11

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S233=1.7

Xjs=Xmdn0.814Sb100因为Xjs=0.517〈 3 所以查表得：I\"* =0.0

\"I0.2* =0.511

I* =0.550

\"I1* =0.550

Ib=

Sb3Ub100=5.499 KA

310.5In= IbSn233=12.812 KA

5.499Sb10012.812=2.238 KA I\"=I\"*In=0.0×

\"\"

I0I=12.812=6.7 KA .20.2* In=0.511×

I=I* In=0.550×12.812=7.047 KA

\"\"I1=I1* In=0.550×12.812=7.047 KA

ich=2.55I\"=2.55×6.918=17.1 KA ioh=1.52I\"=1.52×6.918=10.515 KA

S\"=3I\"Un=36.918×10=119.820 MVA

12

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第4章主设备选择及校验

由于电气设备和载流导体的用途以及工作条件各异，因此他们的选择校验项目和方法也完全不相同。但是，电气设备和载流导体在正常运行和短路时都必须可靠的工作，为此，他们的选择都有一个共同的原则：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。应满足安装地点和当地环境校核。应力求技术先进经济合理。同类设备应尽量减少品种。与整个工程的建设标准协调一致。

选用的新产品均应具有可靠的实验数据并经正式签订合同，特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。

4.1断路器的选择及校验

断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6-220KV的电网一般选用少油断路器，电压110-330KV电网，可选用SF6或空气断路器，大容量机组釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。

4.1.1 母线断路器110KV的选择及校验

1．电压：因为Ug=110KV

Un=110KV

所以Ug= Un

2．电流：查表3-1得：Ig.max=0.138KA＝138A 选出断路器型号为SW4-110-1000型，： 因为In=1000A 所以Ig.max < In

3．开断电流：Idt≤Ikd

因为Idt=2.238KA 因为ich =5.707KA 5．热稳定：I²tdz≤It²t

Ikd=18.4KA imax=55KA

所以IdtIg.max==138A

4．动稳定：ich≤imax

I\"2.2380.979

I2.285\"t=2.5+0.06=2.06s(t为后备保护动作时间和断路器固有分闸时间之和)

13

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查书得tz=1.85s>1s

故tdz=tz+0.05\"=1.85+0.05×0.9792=1.8 因为I²tdz=2.2852×1.8=9.910 所以I²tdz经以上校验此断路器满足各项要求。 110KV进线断路器111、112的选择及校验 1．电压：因为Ug=110KV

Un=110KV

所以Ug= Un

2．电流：查表3-1得：Ig.max=0.108KA＝108A 选出断路器型号为SW4-110-1000型。

故Ig.max < In，此断路器型号与断路器110型号一样，故这里不做重复检验。

It²t=212×5=2205

4.1.2 35KV母线断路器130、131、132的选择及校验

1．电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

2．电流：查表3-1得：Ig.max=0.433KA＝433A 选出断路器型号为ZW2-35-600型，如表3-3：

表3-3 35KV母线断路器参数表

电压型号 (KV) 额定 ZW2-35

因为In=600A 所以Ig.max < In 3．开断电流：Idt≤Ikd 因为Idt=3.580KA 4．动稳定：ich≤imax 因为ich =9.129KA 5．热稳定：I²tdz≤It²t

imax=17KA

所以ichIkd=6.6KA

所以IdtIg.max==433A

35 额定电流(A) 600 额定断开 电流(KA) 6.6 动稳定电流(KA) 峰值 17 4s热稳合闸固有分定电流时间闸时间(KA) 6.6 (s) 0.06 (s) 0.12 I\"3.5800.923

I3.879\" 14

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t=2.5+0.06=2.56s

由\"和t查书112页图5-1得，tz=1.85s>1s 故tdz=tz+0.05\"=1.85+0.05×0.9232=1.3 因为I²tdz=3.8792×1.3=28.483 所以I²tdz经以上校验此断路器满足各项要求。 35KV出线断路器133的选择及校验 1．电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

2．电流：查表3-1得：Ig.max=0.108KA＝108A 选出断路器型号为ZN-35-630型

故Ig.max < In，此断路器型号与断路器130型号一样，故这里不做重复检验

It²t=6.62×4=128

4.1.3 10KV母线断路器120、121、122、的选择及校验

1．电压：因为Ug=10KV

Un=10KV

所以Ug= Un

2．电流：查表3-1得：Ig.max=1.516KA＝1516A 选出断路器型号为ZN12-10-2000型，如表3-4：

表3-4 10KV母线断路器参数表

额定型号 电压(KV) ZN12-10 10

因为In=2000A

Ig.max=1516A

所以Ig.max < In 所以Idt3．开断电流：Idt≤Ikd 因为Idt=6.918KA 4．动稳定：ich≤imax 因为ich =17.1KA 5．热稳定：I²tdz≤It²t

imax=125KA Ikd=50KA 额定断额定电流(A) 开 电流(KA) 2000 50 额定断开容量(MVA) 1800 极限通过热稳定电电流(KA) 峰值 125 流(KA) 合闸时固有分闸1s 4s 5s 173 120 85 间(s) 时间(s) 0.065 0.075 I\"6.9180.982

I7.047\" 15

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t=2.5+0.06=2.56s 查书得，tz=1.85s>1s

故tdz=tz+0.05\"=1.85+0.05×0.9822=1.8 因为I²tdz=7.0472×1.8=94.255 所以I²tdz经以上校验此断路器满足各项要求。

It²t=31.52×4=3969

4.2隔离开关的选择及校验

隔离开关是高压开关的一种，因为没有专门的灭弧装置，所以不能切断负荷电流和短路电流。但是它有明显的断开点，可以有效的隔离电源，通常与断路器配合使用。隔离开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较，然后确定。

对隔离开关的要求：有明显的断开点。为了确切的鉴别电器是否已经与电网隔离，隔离开关应具有可以直接看见的断口。断开点应有可靠的绝缘。隔离开关的断开点的动静触头之间，必须有足够的绝缘距离，使其在过电压或相间闪络情况下，也不会被击穿而危及工作人员的安全。具有足够的动稳定性和热稳定性。隔离开关在运行中，经常受到短路电流的作用，必须能够承受短路电流热效应和电动力冲击，尤其是不能因电动力作用而自动断开，否则将引起严重事故。结构得意动作可靠。户外隔离开关在冻冰的环境里也能可靠的分、合闸。.

4.2.1 110KV隔离开关的选择及检验

1．电压：因为Ug=110KV

Un=110KV

所以Ug= Un

2．电流：查表3-1得：Ig.max=138A 选出GW2-110-600型，如表3-6：

表3-6 110KV隔离开关参数表

型号 GW2-110

因为In=600A 3．动稳定：ich≤imax 因为ich =5.707KA 4．热稳定：I²tdz≤It²t

16

额定电压(KV) 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 热稳定电流(s)(KA) 110 600 Ig.max=138A

50 所以Ig.max < In

所以ich14(5) imax=50KA

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前面校验断路器时已算出I²tdz =9.910 It²t=142×5=980 所以I²tdz 经以上校验此隔离开关满足各项要求。

隔离开关111-1、111-2、111-3、112-2、114-1、113-3的选择及校验。 1．电压：因为Ug=110KV 选出GW2-110-600型

故Ig.max < In，此隔离开关型号与隔离开关110-1型号一样，故这里不做重复检验

Un=110KV

所以Ug= Un

2．电流：查表3-1得：Ig.max=108A

4.2.2 35KV隔离开关的选择及检验

1．电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

2．电流：查表3-1得：Ig.max=1.475KA＝433A 选出GW2-35-600型，如表3-7：

表3-7 35KV隔离开关参数表

型号 GW2-35

因为In=600A 3．动稳定：ich≤imax 因为ich =9.129KA 4．热稳定：I²tdz≤It²t

前面校验断路器时已算出I²tdz =28.439 It²t=142×5=980 所以I²tdz 经以上校验此隔离开关满足各项要求。 隔离开关133-1、133-2的选择及校验 1．电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

2．电流：查表3-1得：Ig.max=108A 选出GW8-35-400型，如表3-8：

imax=50KA

所以ichIg.max=433A

所以Ig.max < In

额定电压(KV) 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 热稳定电流(s)(KA) 35 600 50 14(5) 17

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表3-8 35KV隔离开关参数表

型号 GW8-35

因为In=400A 3．动稳定：ich≤imax 因为ich =9.129KA 4．热稳定：I²tdz≤It²t

前面校验断路器时已算出I²tdz =28.483 It²t=5.62×5=156.8 所以I²tdz 经以上校验此隔离开关满足各项要求。

imax=15KA

所以ichIg.max=108A

所以Ig.max < In

额定电压(KV) 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 热稳定电流(s)(KA) 35 400 15 5.6(5) 4.2.3 10KV隔离开关的选择及校验

1．电压：因为Ug=10KV

Un=10KV

所以Ug= Un

2．电流：查表3-1得：Ig.max=1516A 选出GN1-10-2000型，如表3-9：

表3-9 10KV隔离开关参数表

型号 GN1-10

因为In=2000A 3．动稳定：ich≤imax 因为ich =17.1KA 4．热稳定：I²td≤It²t

前面校验断路器时已算出I²tdz=94.255 It²t=362×10=12960 所以I²tdz经以上校验此隔离开关满足各项要求。

imax=85KA

所以ichIg.max=1516A

所以Ig.max < In

额定电压(KV) 额定电流(A) 动稳定电流(KA) 热稳定电流(s)(KA) 10 2000 85 36(10) 4.3电流互感器的选择及校验

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互感器是发电厂和变电所的主要设备之一，它是变换电压、电流的电气设备，它的主要功能是向二次系统提供电压、电流信号以反应一次系统的工作状况，前者称为电压互感器，后者称为电流互感器。

1．互感器的作用：对低电压的二次系统与高电压的一次系统实施电气隔离，保证工作人员的安全。互感器副绕组接地的目的在于当发生原、副绕组击穿时降低二次系统的对地电位，接地电阻愈小，对地电位愈低，从而保证人身安全，因此将其称为保护接地。三相电压互感器原绕组接成星形后中性点接地，其目的在于使原、副绕组的每一相均反应电网各相的对地电压从而反应接地短路故障，因此将该接地称为工作接地。将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值，使测量仪表和继电器小型化和标准化；使二次设备的绝缘水平可按低电压设计，从而结构轻巧，价格便宜；使所有二次设备能用低电压、小电流控制电缆联接，实现用小截面电缆进行远距离测量与控制，并使屏内布线简单，安装方便。取得零序电流、电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用。

2．电流互感器的配置原则：此原则同于开关电器的配置原则，因此往往有断路器与电流互感器紧邻布置。 发电机出口配置一组电流互感器供发电机自动调节励磁装置使用，相数、变比、接线方式与自动调节励磁装置的要求相符。配备差动保护的元件，应在元件各端口配置电流互感器，当各端口属于同一电压级时，互感器变比应相同，接线方式相同

3．电流互感器的选择

电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6-20KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。电流互感器的二次侧额定电流有5A和1A两种，一般弱电系统用1A，强电系统用5A，当配电装置距离控制室较远时，亦可考虑用1A。当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表有最佳工作，并在过负荷时，使仪表有适当的指示，当保护和测量仪表共用一组电流互感器时，只能选用相同的一次电流。

4.3.1 110KV进线电流互感器的选择及校验

1．一次回路电压：因为Ug=110KV 选LCWD-110-(50-100)-(300-600)/5型

因为I1n=300A

Ig.max= 108A

所以Ig.max < I1n Un=110KV

所以Ug= Un

2．一次回路电流：查表3-1得：Ig.max=108A

3．动稳定：ich≤2ImKdw

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因为2ImKdw=2×300×150=63630A=63.630KA 所以ich<2ImKdw 4．热稳定：I²tdz≤(ImKt)2

由断路器校验时已算出I²tdz =9.910 (ImKt)2=（0.3×75）2=22.5 所以I²tdz <(ImKt)2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。 1．一次回路电压：因为Ug=110KV 选LCWD-110-(50-100)-(300-600)/5型 因为I1n=300A

Ig.max= 138A

ich=5.707KA

Un=110KV 所以Ug= Un

2．一次回路电流：查表3-1得：Ig.max=138A

所以Ig.max < I1n

此隔离开关型号与隔离开关110-1型号一样，故这里不做重复检验

4.3.2 35KV出线电流互感器的选择及校验

1．一次回路电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

2．一次回路电流：查表3-1得：Ig.max=108A 选LCWDL-35-2×20-2×300/5型，如表3-12：

表3-12 35KV出线电流互感器参数表

二次负荷型号 额定电流级次准确比(A) 组合 级次 (Ω) 10%倍数 二次0.5级 1级 负荷倍数 (Ω) 0.50.5 LCWDL-35 D2×300/5 D 1s热稳定动稳定倍倍数 数 2×20- 2

2 15 75 135

因为I1n=300A

Ig.max= 108A

所以Ig.max < I1n

3．动稳定：ich≤2ImKdw

因为2ImKdw=2×300×135=57267KA=57.267A 所以ich<2ImKdw

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ich=9.129KA

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4．热稳定：I²tdz≤(ImKt)2

由断路器校验时已算出I²tdz =28.483 (ImKt)2=（0.3×75）2=506.25 所以I²tdz<(ImKt)2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。 35KV变压器侧电流互感器的选择及校验 1．一次回路电压：因为Ug=35KV

Un=35KV

所以Ug= Un

2．一次回路电流：查表3-1得：Ig.max=433A 选LCWD-35-15-600/5型，如表3-13：

表3-12 35KV变压器侧电流互感器参数表

二次负荷型号 额定电流比级次组准确(A) 合 (Ω) 级 级 级 LCWDL-35 15-600/5

因为I1n=600A

Ig.max= 433A

所以Ig.max < I1n

0.5D10%倍1s热稳定倍动稳定倍数 数 数 度 0.5130.5 D 2 15 75 135 3．动稳定：ich≤2ImKdw

因为2ImKdw=2×600×135=114534A=114.534KA ich=359A 所以ich<2ImKdw 4．热稳定：I²tdz≤(ImKt)2

由断路器校验时已算出I²tdz =28.483 (ImKt)2=（0.6×75）2=2025 所以I²tdz <(ImKt)2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。

4.3.3 10KV出线电流互感器的选择及校验

1．一次回路电压：因为Ug=10KV

Un=10KV

所以Ug= Un

2．一次回路电流：查表3-1得：Ig.max=188A

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选LAJ-10-300/5型 因为I1n=300A

Ig.max= 188A

所以Ig.max < I1n

3．动稳定：ich≤2ImKdw

因为2ImKdw=2×300×135=57267A=57.267KA 所以ich<2ImKdw 4．热稳定：I²tdz≤(ImKt)2

由断路器校验时已算出I²tdz =0.292 (ImKt)2=（0.3×75）2=900 所以I²tdz <(ImKt)2

经以上校验此电流互感器满足各项要求。

ich=359A

4.4电压互感器的选择

4.4.1 电压互感器的配置原则:

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，保护装置不安失压、同期点两侧都能方便的取压。通常如下配置：母线 6-220KV电压级的每组母线的三相上应装设电压互感器，旁路母线视各回路外侧装设电压互感器的需要而确定。线路 当需要监视和检测线路断路器外侧有无电源，供同期和自动重合闸使用，该侧装一台单相电压互感器。电压互感器的选择6-20KV屋内配电装置，一般采用油侵绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器对于35—110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构的电压互感器。

4.4.2 110KV电压互感器的选择

1．一次电压U1：1.1Un>U1>0.9Un 2．二次电压U2n：U2n=100/3 3．准确等级：1级

选择JCC-110型，如表3-16：

表3-16 110KV母线电压互感器参数表

U1=110KV

Un=110KV

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在下列准确等级 型式 单相 (屋外式) 额定变比 下额定容量(VA) 1级 110000100100 JCC-110 33最大容量(VA) 连接组 3级 1000 500 2000 1/1/1-12-12 4.4.3 35KV电压互感器的选择

1．一次电压U1：1.1Un>U1>0.9Un 2．二次电压U2n：U2n=100/3 3．准确等级：1级

选择JDJ-35型，如表3-16：

表3-16 110KV母线电压互感器参数表

在下列准确等级 型式 额定变比 下额定容量(VA) 0.5级 单相 (屋外式) JDJ-35 35000100100// 333U1=35KV Un=35KV

最大容量(VA) 1级 250 3级 600 150 1200 4.4.4 10KV电压互感器的选择

1．一次电压U1：1.1Un>U1>0.9Un 2．二次电压U2n：U2n=100KV 3．准确等级：1级

选择JDZ-10型，如下表3-17：

表3-17 110KV母线电压互感器参数表

在下列准确等级 型式 单相 (屋外式) 额定变比 下额定容量(VA) 0.5级 JDZ-10 10000/100 80 1级 150 3级 300 最大容量(VA) 500 U1=10KV

Un=10KV

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第5章防雷接地计算

5.1防雷计算

对直击雷的的防护措施是装设避雷针或避雷线，避雷针高于被保护的物体，其作用是是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泻入大地，从而使避雷针附近得到保护。

本变电站面积为10378m2，采用折线发计算保护半径。在本站中各电气设备在同一水平面上，所以只要一避雷针能保护门形架14m 高的范围即可。假设装跟避雷针，设避雷针的高度为h=45m 门形架的高度h x 14m 所以有：

h x 14m h 22.5m 2r x (1.5h-2hx )p

式中 rx ——避雷针的保护半径；

h ——避雷针的高度； h x ——被保护物体的高度；

P ——高度影响系数，h≤30 m时，p =1.30h≤120时，p 5.55.5h

r x (1.5h-2hx )p (1.535214)32.4m

2本站的面积为10378m2。而保护圆的面积为rx 3.1432.4213301m 2103782.4，所以可装设4根。在本站的4角。考3301虑到避雷针与电气设备的电气距离，把避雷针装于围栏外15米处，

估算可装避雷针的根数n =

D 12D 3422.4103125.5m ,D 14D 2322.578100.5m 222D 13D 24D 12D 223125.5100.5107m

D 12125.52.795，此方按可行。 h 45h 0h D 12125.54521.86m 7P 70.8224

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b x12 1.5(h0-h x )1.5(21.8614)11.790

同理

D 23100.52.235，满足两针之间的距离与针高比。 h 45D 23100.54527.49m 7P 70.82 h 0h  b x12 1.5(h0-h x )1.5(27.4914)20.240 同理

D 131603.565，满足两针之间的距离与针高比。 h 45h 0h D 231604527.87m 7P 70.82 b x12 1.5(h0-h x )1.5(27.8714)20.870 所以此设计方按可保护全站范围。

5.2接地计算

防雷接地是针对防雷保护的需要而设置的，目的是减小雷电流通过接地装置时地电位升高。一般在变电站下设一个统一的接地网，接地网由扁钢水平连接，埋入地下0.6-0.8m处，其面积大体上与变电站面积相同。 接地网总电阻计算

S0.44SL

Lmin=

044RS

式中 L—接地体总长度 S—接地网总面积

查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》书70页表7-3得： S=103×78=8034

水平接地带间的距离取5m，则ns

103

=20.6，取ns=21+1=22，垂直接地体采5

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用￠4的钢管，每根长2.5m，上端埋入0.8m，nh=222=44。 接地网总长度L=227844251032=2032 取变电站工频接地电阻R=0.5，则 Lmin=

R044S95=2823m>L

04495058034可以看出在整个变电站地下装设接地网，不能满足接地电阻R≤0.5的要求。对此，可以用以下三种方案解决：将变电站地下土取出，另换上电阻率较小的土。此方案会给变电站建设带来许多问题，如施工量加大，破坏底下设施等，一般不采用此方案。在变电站地下加减阻剂。减阻剂会腐蚀地下接地体，在经历几年后，还得重新建设接地装置，故此方案也不采用。另在变电站外加设接地体，与站内接地体连接，构成接地网。外设接地体虽然增加了占地面积，但在其地面上仍可用作耕地，从这一点说，并没有多占地。

由以上分析，采取方案三。需另在变电站外加设n根接地体，则：

78n+25n+22.5=Lmin-L 93n=2823-2032 n=8.6

取n=9所以另需在变电站外加设9根接地体，才能满足接地要求。

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结论

本次设计把我们所学专业的理论与实际紧密的连接了起来，学习并掌握了传统的设计手段，着重培养了自己对电力系统的基本设计能力及三年来所学专业知识的综合应用能力；培养了分析和解决问题的能力，提高了工作能力和工程设计的基本技能，对我的专业知识有了一个新的提高

在设计中我们依据现有的降压变电站的接线形式作为参考资料， 通过理论与实际相联系确定出最优方案，本次设计的110KV降压变电站接线形式从目前来看是比较可靠、经济的，而且是变电站通常采用的一种接线形式。

电气设备的选择依据所学知识理论原理为依据，通过短路计算，结合现有电厂运行设备进行选择的，并进行设备校验。最后运用继电保护和高电压技术等方面的理论，进行了变压器保护整定计算及变电站防雷接地计算，具有一定的科学性、适用性。

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致谢

在刘磊老师的指导下，经过几周的努力110KV降压变电站一次设计终于完成了，在此我对刘老师给予的启发帮助表示衷心的感谢，并且感谢给予我帮助的同学们。

在毕业设计过程中，0老师在百忙之中对我们的设计给予了细致的指导和建议，使我们的这次设计得以顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学习的知识得到更深的理解，并使知识得到进一步巩固

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参考文献

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[6]任孝岐.浅谈110KV城区变电所设计思路[J]西北电力技术，2004， [7]贺家李.电力系统保护原理[M]中国电力出版社，2004 [8] 陈小虎.《工厂供电技术》（第2版） 高等教育出版社，2006

[9]《中国电力百科全书》 中国电力百科全书编辑委员会，中国电力出版社19 [10]35-110KV变电所设计规范 GB50059—92，中国计划出版社，1993

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附录1 主接线方案图

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附录2电气设备平面布置图

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