变电站初步设计

题 目 ______________ 110kV变电站初步设计 _________________

作 学

者 ________ XX ___________________________________ 号

XX _________________________________ XX ______________________________________

专 业

指导教师 _______ XX ____________________________________ 院 系 __________ XX ____________________________________

XX年X月X日

摘要：

本文就是进行一个 110kV 变电站的设计首先根据任务书上所给系统与线路 及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性， 然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析， 安全，经济及可靠性方面考虑， 确定了 110kV，35kV，10kV 以及站用电的主接线， 然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数， 容量及型号， 同时也确定 了站用变压器的容量及型号， 最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结 果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互 感器进行了选型，从而完成了 110kV电气一次部分的设计。 关键词：变电站 变压器 接线

目录

概述 ...................................................... ( 1 电气主接线 .............................................. ( 1.1 110kv 电气主接线 ...................................... ( 1.2 35kv 电气主接线 ....................................... (10) 1.3 10kv 电气主接线 ....................................... ( 1.4 2.1 2.2 2.3

站用变接线 ........................................... (13) 负荷计算 ............................................... (15) 主变台数、容量和型式的确定 ............................ (16) 站用变台数、容量和型式的确定 ......................... (

17) 11) 4) 8) 8)

2负荷计算及变压器选择 ...................................... (15)

3最大持续工作电流及短路电流的计算 .......................... (19) 3.1

各回路最大持续工作电流 ............................... (

19)

3.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 .................. (19)

4主要电气设备选择 .......................................... (21) 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

高压断路器的选择 ...................................... (22) 隔离开关的选择 ......................................... ( 母线的选择 ............................................. ( 绝缘子和穿墙套管的选择 ................................. ( 电流互感器的选择 ....................................... ( 电压互感器的选择 ....................................... ( 各主要电气设备选择结果一览表 ........................... (

23) 24) 24) 24) 25) 27)

5继电保护方案设计 .......................................... (28) 6 电气布置与电缆设施 ........................................ ( 防雷设计 ................................................. ( 8 接地及其他 .................................................. ( 致谢 ........................................................ ( 参考文献 .................................................... (

34) 7 36)

38) 40) 41)

附录 I

设计计算书 .................................................... ( 附录 II

电气主接线图 ................................................... (

49) 42)

10kv配电装置配电图 ............................................. (51)

概述

变电站主接线必须满足的基本要求： 1、 运行的可靠； 2、具有一定的灵活 性；3、操作应尽可能简单、方便； 4、经济上合理； 5、应具有扩建的可能性。 再根据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，确定110kV、35kV、10kV的接线方式，并对每一个电压等级选择 两种接线方式进行综合比较， 选出一种最合理的方式作为设计方案。 最后确定： 110kV采用双母线带旁路母线接线，35kV采用单母线分段带旁母接线，10kV采 用单母线分段接线。负荷计算：要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变 压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电 负荷(动力负荷和照明负荷)、10kV©负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。考虑 到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑

采用旁路带主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。根据主 变压器容量一般按变电站建成后 5〜10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 10〜20年的负荷发展以及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 容量在设计及过

负荷能力后的允许时间内，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%

S总=68.494MVA由于上述条件所。所以，选两台50MVA勺主变压器就可满足 负荷需求。本站主变压器选用有载三圈变压器。我国

。

110kV及以上电压变压器

绕组都采用丫连接；35kV采用丫连接，其中中性点多通过消弧线圈接地。35kV 以下电压变压器绕组都采用■：连接。

站用变台数、容量与型式的确定：对大中型变电站，通常装设两台站用变 压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段 10kV母线， 为提高站用电的可靠性和灵活性， 所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方 式。根据站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有

10%左右的裕度，以备

正常情况下为单

加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式， 断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担，因此选 选用干式变压器。

最大持续工作电流的计算：根据公式计算出110kV, 35kV, 10kV侧最大持续 工作电流。

短路电流的计算：短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。 短路故障将 使系统电压降低和回路电流大大增加， 它不仅会影响用户的正常供电，而且会破 坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。 因此，在发电厂变电站以及整个电力系 统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。

短路电流计算的目的是为了选择导体和电器， 并进行有关的校验。按三相短 路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有4个， 即110kV 母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV电抗器母线短路（K3点），0.4KV 母线短路（K4点），根据公式进行分别计算。

主要电气设备选择：电气设备选择的一般原则为：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。2.应满足安装地点和当地环境条件校 核。3.应力求技术先进和经济合理。4.同类设备应尽量减少品种。5.与整个工程 的建设标准协调一致。6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合 格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。

根据这些原则，进行 高

台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行， 当任意一台变压器因故障 被

200kVA考虑到目

可

前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，

压断路器、隔离开关、各级电压母线、绝缘子与穿墙套管、电流、电压互感器 等的选择。

继电保护方案设计： 防雷设计： 接地及其他：

一是二是三是四是待设计变电所地位及作用

按照先行的原则，依据远期负

荷发展，决定在本区兴建1中型110kV变电所。该变电所建成后，主要对本区用 户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电。

改善提高供电水平。同时和其他地

区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。

待设计变电站

A

110kV出线4回，2回备用

35kV出线8回，2回备用

10kV线路12回，另有2回备用 变电站负荷情况及所址概况

本变电站的电压等级为 110/35/10。变电站由两个系统供电，系统 S1为 600MVA容抗为0.38,系统S2为800MVA容抗为0.45.线路1为30KM,线路2 为20KM,线路3为25KM该地区自然条件：年最高气温 40摄氏度，年最底气 温-5摄氏度，年平均气温18摄氏度。出线方向110kV向北，35kV向西，10kV 向东。

所址概括：面积为100X 100平方米，本地区无污秽，土壤电阻率7000Q.cm。 本论文主要通过分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续工作电 流及短路计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择， 部分设计。

进而完成了变电站一次

1电气主接线设计

现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、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、 变电站主接线必须满足以下基本要求。

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，以及能否保证对重要用户的供电。

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，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、 响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。

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 杂的接线不仅不便于操作，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造成不 必要的停电。

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，使其尽地发挥经济效益。

应具有扩建的可能性

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此， 在选择主接线时还要考 虑到具有扩建的可能性。

变电站电气主接线的选择，主要决定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。

影 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、

1.1 110kV电气主接线

由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。 那么其负 荷为地区性负荷。变电站110kV侧和10kV侧，均为单母线分段接线。110kV〜220kV 出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电 装置。在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV〜110kV系统中，当不允许停 电检修断路器时，可设置旁路母线。

根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图 1.1及图1.2所

示。

图1.2双母线带旁路母线接线

对图1.1及图1.2所示方案I、U综合比较，见表

1-1。

表1-1 主接线方案比较表

项案 方案I 易于发展 方案H 灵活、便于事故 处理、易扩建 检修的出线断路 器工作 ③ 倒闸操作复杂，容 易误操作 ① 占地大、设备多、 投资大 路断路器节省投资 ① 简单清晰、操作方 便、① 运行可靠、运行方 式② 可靠性、灵活性差 出线断路器， 进行不停电检修出 线断路器，保证重 要用户供电 ① 设备少、投资小 ② 用母线分段断路器 兼作技 术 ③ 旁路断路器还可以 代替② 母联断路器可代替 需经 济 旁路断路器节 省投资 ② 母联断路器兼作旁 在技术上（可靠性、灵活性）第U种方案明显合理，在经济上则方案I占 优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析， 选第U种方案为设计的最终方案。

决定

1.2 35kV电气主接线

电压等级为35kV〜60kV,出线为4〜8回，可采用单母线分段接线，也可采 用双母线接线。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。 但由于设置旁路母线的条件所限 （35kV〜60kV 出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为2〜3天。）所以， 35kV〜60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离 开关。

0

0

据上述分析、

图1.3单母线分段带旁母接线

对图1.3及图1.4所示方案I、U综合比较。见表 1-2 表1-2 主接线方案比较

项案 技 术 方案I单 发展 ② 可靠性、灵活性差 方案H双 ② 调度灵活 ③ 扩建方便 ① 简单清晰、操作方便、易 于① 供电可靠 ③ 旁路断路器还可以代替 出线④ 便于试验 断路器，进行不停电检 修出线⑤ 易误操作 断路器，保证重要用 户供电 经 济

① 设备少、投资小 ① 设备多、配电装置复杂 ② 用母线分段断路器兼作 旁路② 投资和占地面大 断路器节省投资

经比较两种方案都具有易扩建这一特性。 虽然方案I可靠性、灵活性不如方 案

U,但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案I。

1.3 10kV电气主接线

6〜10kV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。

上述两种方案如图1.5及图1.6所示。

图1.5单母线分段接线

图1.6双母线接线

对图1.5及图1.6所示方案I、U综合比较，见表

1-3

表1-3 主接线方案比较 项目^ 方案I单分 ①不会造成全所停电 ②调度灵活 方案H双 ①供电可靠 ②调度灵活 ③扩建方便 ④便于试验 ⑤易误操作 技术 ③保证对重要用户的供电 ④ 任一断路器检修，该回路 必须停止工作 ①占地少 ①设备多、配电装置复杂 ②投资和占地面大 经济 ②设备少 经过综合比较方案I在经济性上比方案U好，且调度灵活也可保证供电的 可靠性。

所以选用方案I。

1.4站用电接线

一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。 故提出单母线分段接线 和单母线接线两种方案。

上述两种方案如图1.7及图1.8所示

图1.7单母线分段接线

图1.8单母线接线

对图1.7及图1.8所示方案I、U综合比较，见表 表1-4

1-4

主接线方案比较

方案I单分 技 术 ① ③ ④ ⑤ 不会造成全所停电 保证对重要用户的供电 任一断路器检修，该回路 扩建时需向两个方向均 ② 调度灵活 方案H单 ① 简单清晰、操作方便、 易于发展 ② 可靠性、灵活性差 必须停止工作 衡发展 经济

① 占地少 ② 设备少 ①设备少、投资小 经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高 的方案I

2负荷计算及变压器选择

2.1负荷计算

要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作 电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷(动力负荷和照明负荷) 10kV©负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。

n

、

由公式

S

K

c = 「 c

i=i

1

%

(2-1 )

COS 审

式中

Sc

――某电压等级的计算负荷

——同时系数(35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV

各负荷之间取0.9、站用负荷取0.85)

k

t

a %该电压等级电网的线损率，一般取 5%

P、COS ――各用户的负荷和功率因数

2.1.1站用负荷计算

S 站=0.85 X (91.5/0.85) X (1+5%) =96.075KVA 〜0.096MVA 2.1.2 10kV负荷计算

S10KV=0.85[(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8) X 0.85+3/9 X 4]

：

X (1+5%)

=38.675WVA 2.1.3 35kV 负荷计算

S35KV=0.9X [(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85] =27.448MVA 2.1.4 110kV 负荷计算

S110KV=0.9X (20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9)

=68.398+0.096 =68.494MVA

X (1+5%)

X (1+5%)+ S 站

2.2主变台数、容量和型式的确定

2.2.1变电所主变压器台数的确定

主变台数确定的要求：

对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站 装设两台主变压器为宜。

对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台 变压器的可能性。 考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中 已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。 222变电所主变压器容量的确

定

主变压器容量确定的要求：

主变压器容量一般按变电站建成后 5〜10年的规划负荷选择，并适当考 到远期10〜20年的负荷发展。

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 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及过负 荷能力后的允许时间内，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% S

总

=68.494MVA由于上述条件所 。所以，两台主变压器应各自承担 34.247MVA当一台停运

时，另一台则承 担70%为47.946MVA故选两台50MVA勺主变压器就可满足负荷需求。

2.2.3变电站主变压器型式的选择

具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到 该变压器容量的15%^上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿 设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动 所以选择有载调压方式，且规程上规定 对电力系统一般要求10KV及以下变 电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国 110kV及以上电压变压器绕组都采用 Y0连接；35kV采用丫连接，其中性点多 通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用连接。 故主变参数如下：

电压组合及分接范围 型号 咼压 中压 低压 阻抗电压 高-中 高-低 中-低 YN， yn 1. 3 0,d11 空载 连接组 电流 10. 5 SFSZ9-50 110± 8X 38. 5± 5% 000/110 1。25% 11 10.5 17 6

2.3站用变台数、容量和型式的确定

2.3.1站用变台数的确定

对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑 到该变电站具有两台主变压器和两段 10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵 活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。

2.3.2站用变容量的确定

站用变压器 容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需 要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器 为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满 载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的 站用变压器承担。 S 站=96.075/(1-10%) =106KVA

2.3.3站用变型式的选择

考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油 化过渡的目标，可选用干式变压器。 故站用变参数如下：

电压组合 型号 咼压 10;6.3;6 高压分接 范围 S9-200/10 ± 5% 0.4 Y,y nO 0.48 2.6 1.3 4 因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用 户的电压，以及提高系统运行的

连接组 低压 标号 负载损 耗 空载损 耗 空载电 流 阻抗电 压 稳定性、 安全性和经济性，应进行合理的无功补

根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联 电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧， 置宜用中性点不接地的星型接线。

《电力工程电力设计手册》规定“对于 35-110KV变电所，可按主变压器额 定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源 点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，

较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。

取 电容器装

3最大持续工作电流节短路计算

3.1各回路最大持续工作电流

根据公式

S

max

= 3Ue Igmax

（ 3-1 ）

式中smax ----所统计各电压侧负荷容量

U e ----

I

gmax

各电压等级额定电压 最大持续工作电流

g max

----

g max

=3U

则：10kV I

I

=38.675MVA/J3 X10KV

g max

=2.232KA 35kV |

I

=27.448 MVA/ X 35KV

g max

=1.58KA

110kV I

I

=68.494 MVA/ J3 X110KV

g max

=3.9 KA

3.2短路电流计算点的确定和短路电流计算结果

短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。 短路故障将使系统电压降低和 回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定 性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中， 都必须对短路电流进行计算。

短路电流计算的目的是为了选择导体和电器， 并进行有关的校验。按三相短 路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有4个，即 110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV电抗器母线短路（K3 点），0.4KV母线短路（K4点）。

计算结果：（计算过程见附录I ） 当K1点断路时：

I =5.58KA ch=14.2

j

I =1000KA ch=22

i

当K2点断路时：

1

I ch =8.43

S =1111.4

=1.85KA

山=4.7

当K3点断路时：

I =38KA

I

ch

=2.8 s*=120.2

\"=96.7

当K4点断路时：

I ch =57.4

s*=691

I ch=1510

S =692.8

4 主要电气设备选择 由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异 , 因此它们的

选择校验项目 和方法也都完全不相同。 但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须 可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。 电气设备选择的一般原则为：

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。 2. 应满足安装地点和当地环境条件校核。 3. 应力求技术先进和经济合理。 4. 同类设备应尽量减少品种。 5. 与整个工程的建设标准协调一致。

6. 选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况 下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。

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。

1.

电压 选用的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

2. 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le>lg 校验的一般原则：

1. 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的 短路电流一般取最严重情况的短路电流。

2. 用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 3. 短路的热稳定条件

| rt >Qd

Q

Qd=Q=^（|

| / | - HQ

+101 td/2+| td ）

Q Q

Qdt――在计算时间ts内，短路电流的热效应（KXS） it ――t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KXS） 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 Ts按下式计算 t=td+tkd式中td ---------- 继电保护装置动作时间内（S）

tkd ――断路的全分闸时间（s）

4. 动稳定校验

电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满 足动稳定的条件是：

■

上式中 jch | ch

i |

dw

dw

――短路冲击电流幅值及其有效值

允许通过动稳疋电流的幅值和有效值

i i

＜：

|

dw

5.绝缘水平：

在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。 接口的绝缘水 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。

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，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能 方式下回路持续工作电流的要求。

4.1 高压断路器的选择

高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要 的电器设备。 型式选择：本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同 一型号断路

器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。

选择断路器时应满足以下基本要求：

1. 在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路 电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。 2. 在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。

3. 应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。

4. 应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重 量轻、安装维护方便。

考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目 标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路 器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、 不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠， 不存在不安全 问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操 作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功 小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介 质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。 因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。所以，35K V侧和10KV 侧采用真空断路器。又根据最大持续工作电流及短路电流得知

电压等级 型号 额定电压 额定电流 Ir I2 r t 动稳定电流 110kV LW14-110 110KV 31500A 31.5 31.5 心 25如 280KA 35kV 10kV

ZN23-35 ZN-10 35KV 10KV 1600 600A 25 63KA 8.7kA 4.2隔离开关的选择

隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操 作的，还可以拉、合小电流电路。

选择隔离开关时应满足以下基本要求：

1•隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔 开。 2•隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络 的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。

3•隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。

4•隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以 尽可能降低操作时的过电压。

5•隔离开关的结构简单，动作要可靠。

6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正 确操作

又根据最大持续工作电流及短路电流得知

电压等 级 110kV 型号 额定电 压 1000A GW4-110G 110KV 额定电 流 动稳定电流 80

35kV

GW4-35 GN8-10 35KV 10KV 1000A 600A 50 75 10kV 4.3 各级电压母线的选择

选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：

⑴、选择母线的材料，结构和排列方式； ⑵、选择母线截面的大小；

⑶、检验母线短路时的热稳定和动稳定；

⑷、对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；

⑸、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校 验母线自振频率。

110kV母线一般采用软导体型式。用 LGJQ-150的加强型钢芯铝绞线。

根据设计要求，35KV母线应选硬导体为宜。LGJ-185型钢芯铝绞线即满足 热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体 LGJ— 70,故不进行电晕校验。

本变电所10KV的最终回路较多，因此10KV母线应选硬导体为宜。故所选 LGJ-150型钢芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小导 体LGJ— 70，故不进行电晕校验。

4.4绝缘子和穿墙套管的选择

在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘， 是由导电体、绝缘子和金具来实现的。 所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机 械强度，耐热、耐潮湿。

选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离， 并能在雨天阻断水流，以保证绝 缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。

穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用， 6〜35KV为瓷绝缘，60〜220KV为油浸纸绝缘电容式。

4.5电流互感器的配置和选择

一. 参数选择

1. 技术条件

(1) 正常工作条件——一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二

次回路电压，二次侧负荷，准确度等级， (2) 短路稳定性——动稳定倍数，热稳定倍数 (3) 承受过电压能力——绝缘水平，泄露比 2. 环境条件

环境温度，最大风速，相对湿度。

二. 型式选择

35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情 况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。

35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的式电流互感器， 在有 条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器， 以节约投资，减少占地。 110KV侧CT的选择

根据《设计手册》35KV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独 立式电流互感器常用L(C)系列。

出线侧CT采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。

当电流互感器用于测量、时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作 电流的1/3左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表有适当的指 标。

根据 U e>U gmax

I 〉|

j

gmax

选择型号为LCWB6-110型

35KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选 LCZ--35系列CT

型号 电压等 级 110kV LCWB-6-110 35kV

LCZ-35 LMC-10 10kV 4.6电压互感器的配置和选择

一. 参数选择

1.技术条件

(1) 正常工作条件一一一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等 级，机械负荷 (2) 承受过电压能力一一绝缘水平，泄露比距。 二. 环境条件

环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。

三. 型式选择

1.6〜20kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位 狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用 三相五住电压互感器。 2.35〜110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。 110kV侧PT的选择

《电力工程电气设计手册》中，35-110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电 磁式电式

互感器，接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通 讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。

35K V及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧 PT是当首端有电源 时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。

额定电压（V） 型号 一次绕 组 二次绕 组 剩余电 压绕组 110000/ YDR-110 二次绕组额定 输出（VA） 0.5级 1级 电容量 载波 耦咼压 电中压 电合 电容 容 容 50 10 100/ 薦 100 150VA 300VA 12.5 准确度为：

电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求 进行选择。所以选用 YDR-110型电容式电压互感器。

35kV母线PT选择：

35--11KV 配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置。 选四台单相带接地保护油浸式 TDJJ--35型PT选用户内式

额定电压（v） 型号 一次绕组 TDJJ-35 准确度测量

准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足 准确度要求，

只有二次侧用作控制电源时才校验准确度， 此处因有电度表故选编 0.5级

PT与电网并联，当系统发生短路时，PT本身不遭受短路电流作用，因此不 校验热稳

定和动稳定。

35000/ V3 二次绕组 100/ V3 剩余电压绕组 100/3 Y/Yo/ 接线方式

4.7各主要电气设备选择结果一览表

^电压等级 电气设备'、 高压断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 绝缘子 母线 主变压器 「 站用变压器 110kV LW14-110 GW4-110G LCWB-6-110 YDR-110 ZSW-110 LGJQ-150 35kV ZN23-35 GW4-35 LCZ-35 TDJJ-35 ZSW-35/400 LGJ-185 SFSZ9-50000/110 S9-200/10 10kV ZN-10 GN8-10 LMC-10 TSJW-10 ZSW-10/500 LGJ-150

致谢

在徐老师的指导下，经过一个多月的努力，110KV变电站一次设备终于设计 完成了， 感谢徐学军老师的热心指导，并给我们提供了有关资料和文献，时时督 促我们的进度，对我们提出的问题及时提供了相关解决方案。

通过这次毕业设计， 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

.

参考文献

[1] 刘介才 工厂供电 机械工业出版社 [2] 毛力夫 发电厂变电站电气设备 [3] 范锡普 发电厂电气部分

中国电力出版社 中国电力出版社

[4] 谢承鑫、王力昌 工厂电气设备手册 水利电力出版社 [10] 戈东方 电力工程电气设计手册 水利电力出版社

附录：I

短路电流计算书

等效电路图

查表知

LGJQ-150 X*=0.19「/KM 选基准：SB = 1°°MVA

UB

=Uav

0.4KV

K4

35KV

4

5

1 2 K2

3

6

7

8

10

1

1

等效电路图

当K1点断路时：

Z(1-2)=10.5 % Z(2-3)=6 % Zs(1-3)=17% X1= X4=1/200(17+10.5-6) X 100/50=0.215 X2= X5=1/200(10.5+6-17) X 100/50=0 X6= X3=1/200(17+6-10.5) X 100/50=0.125 X 二X*L=0.19 X 30/2=2.95= X 7 || X8 X10=0.38 X[ 102/600=7.7 2

Xn=0.45 X 110 /800=6.8 X9=4%/100X 100/0.22=0.18

K3 10KV

110KV

K1

X 12=0.1075

Xi3=0.0625 Xi4=0

(a)

Xi5=7.7 X 6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56

(b)

(c)

= X12 II (X13+ X9) II Xl5=0.09

X'

I =1/ X

*

=11.1

短路电流有名值：

1

=1* Sj

/

3

U

av

=5.58KA

冲击电流：

i

ch

= 2 X「8 X 5.58=14.2

最大电流有效值:

|ch=5.58 X 1.51=8.43

短路容量：

s = ,3 X 5.58 X 115=1111.4

K2点短路时：

X 15=7.7 X 6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56

(d) (e) (f)

X17= X15 II (X9+ X13) =0.72 X、 = X12+ X17=0.83

I *

=1/ X =1/0.83=1.2

短路电流有名值：

1

=1* Sj

/

3

U

av

=1.85KA

冲击电流：

i

ch

= 2 X 1-8 X 侮二4*7

最大电流有效值：

|ch=1.85 X 1.51=2.8

短路容量：

s = 3 X 1.85 X 37.5=120.2

Xi8二为4 +X 15=6.56 X19二 X12 II X18=0.106

(h)

X、 = (X 19+ X13) I X9=0.145

(g)

短路电流有名值:

(i)

I =1/ X =1/0.145=6.9

*

1

=I * Sj / 3 Uav =38KA

冲击电流：

jC

h

= V2 x 1.8 x 38=96.7

最大电流有效值：

I h=38x 1. 51=57.4 I

ch

短路容量：

s = . 3 X 38X 10.5=691

Xi8二为4 +X 15=6.56

X19= X12N X18=0.106X、 = (X 19+ X13)II X9=0.145

(j)

(I)

I=1/ X '

*

=1/0.145=6.9

短路电流有名值：

1

=I* Sj

/

3

U

av

=1000KA

冲击电流:

i

ch

= 2 X 侥 X 10°°=25

最大电流有效值：

|ch=1000X 1.51 = 1510

短路容量：

s = 3 X 1000X 0.4=692.8

附录H 主接线图

10kV配电装置

对配电装置的基本要求：

符合国家技术经济，满足有关规程要求;

设备选择合理 , 布置整齐、清晰，要保持其最小安、全净距。 节约用地； 运行安全和操作巡视方便；

便于检修和安装； 节约用材，降低造价。

对6〜10kV配电装置屋外式较少，且由于屋内式具有节约用地便于运行维修、 防污性能好等优点， 所以采用屋内式配电装置。 采用成套开关柜单层单列布置， 又柜体和小车开关两部分组成。

10kV 配电装置图

\\

出线柜

PT柜

站用变 进线柜

进线柜

分段柜 分段柜

30m