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变电所主接线基本形式分析
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变电所主接线基本形式分析
关注微信公众号课题名称：110kV 降压变电站电气部分的设计 姓 学 专 班 名：刘 金 龙 号： 业：电力系统自动化技术 级：电自（3）091指导老师：尹 虹内容摘要电力系统从规划、设计到 建设，再到运行和管理，是一个庞大的系统工程。这门 课所涉及的内容和技能是这个庞大系统工程的专业理论基础， 为了切实保证电力系统的 安全运行、供电的可靠性，我们进行了这次课程设计。此次设计包括电力系统的一般原 则、内容、程序、必须的短路计算、无功补偿以及继电保护。 变电站是电力系统的一个重要组成部分， 它直接影响整个电力系统的安全与经济运 行，是联系发电厂和用户的中间节起着变换和分配电能的作用，由电力设备及配电网络 按一定的接线方式所组成。他从电力系统中取得电能，通过其变换、分配、输送与保护 等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每个用电设备的转换场所。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，现代电力工业生产和社会生活的 发展。 电气主接线是发电厂变电所的主要环节， 电气主接线的拟定直接关系着全厂 （所） 电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定是变电站电气部分投资 大小的决定性因素。 本次设计是建设一座 110KV 降压变电站，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵 活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的 最优接线方式。其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路 冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态 电流和冲击电流的值。 然后根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选 择、校验。以及在认真阅读原始材料，分析材料，参考阅读《发电厂电气部分课程设计 参考资料》、《电力网及电力系统》、《发电厂一次接线》和《电气设备》以及《高电 压技术》《35～110kV 无人值班变电所典型方案设计》等参考书籍和在指导老师的指导 下，经过周密的计算，完成此次毕业设计。 Abstract ： Power system planning, design to construction, to operation and management is a huge project.The content and skills covered in this course is the第 1 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计theoretical basis of this huge system engineering in order to ensure the safe operation of the power system, reliability of supply, we conducted the course design.The design includes the general principles of the power system, the contents of the program, must short circuit calculation, reactive power compensation and protection. Substation is an important component of the power system, which directly affects the safety and economic operation of the entire power system, contact the power plants and the middle section of the user plays a role in the transformation and distribution of electric energy, power equipment and power distribution network according to a certainwiring.His electricity from the power system, through its transformation, distribution, transmission and protection functions, and then to electrical energy safe, reliable, economic transportation to the conversion of electrical equipment places.The substation must change the traditional design and control mode, to adapt to the modern power system, the development of modern power industrial production and social life.The main electrical wiring is the main part of power plant substation electrical equipment, the formulation of the main electrical connection is directly related to the whole plant (The) to select the layout of power distribution equipment, relay protection and automatic devices to determine part of the investment of the electrical substationThe size of the decisive factors. This design is the construction of a 110KV step-down substation, First of all, according to the main wiring economical and reliable, run flexible asked to select the voltage level of the wiring in the technical aspects and economic aspects, select the flexible optimal wiring.Followed by a short-circuit current calculation, according to short-circuit point to calculate the short-circuit steady-state current and short-circuit impulse current when short circuit occurs, the voltage level of the bus, the short-circuit steady-state current and the impact of current from the three-phase short-circuit calculationvalue.Equipment selection, then the voltage level of the rated voltage and maximum continuous operating current check.And carefully read the original material, analysis of materials, reference reading power plant electrical part of the course design reference, the power grid and power system, &once the power plant wiring and electrical equipment& and &High Voltage& &35 ~110kV unattended substation typical design reference books and under the guidance of the instructor, after careful calculation, complete the graduation project.第 2 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计关键词：电力系统，短路计算，继电保护，变电站，电气主接线，110KV降压变 Keywords: power system, short circuit calculations, relay protection, substation, electrical wiring, 110KV step-down change前言电力事业的日益发展紧系着国计民生。它的发展水平和电气的程度是 衡量一个国家的国民经济发展水平及其社会现代化水平高低的一个重要标 志。 本次毕业设计为贵州电力职业技术学院 09 级电力系统自动化技术专 业（专科）毕业设计，设计题目是《110kV 降压变电所电气部分毕业设计》 。 此设计任务是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。通过对原始 资料的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选 择及校验、线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等步骤、最终确定了 110kV 变电站所需的主要电器设备、主接线图以及变电站防雷保护方案等 来设计本次课题，达到了巩固所学课程的理论知识，掌握变电站电气部分 和防雷保护设计的基本方法，体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识 的水平和能力，培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际 问题，培养我们独立分析和解决问题的能力的目的。务求使我们更加熟悉 电气主接线， 电力系统的短路计算以电力手册及其电力专业工具书的使用， 并在设计中增新、拓宽。提高专业素养，增强计算机应用能力，成为一专 多能的高层次复合型人才。 鉴于时间和水平有限，本设计难免出现错误和不妥之处，敬请老师批 评指正。第 3 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计编 者 2012 年 03 月第 4 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计目 录第一章 设计任务介绍 ................................................................................................................................ 1 第一节 原始资料......................................................................................................................... 1 第二节 设计任务........................................................................................................................... 4 第二章 主接线方案的选择及论证............................................................................................................. 6 第一节 电气主接线的分析......................................................................................................... 6 第二节 变电所主接线基本要求............................................................................................... 10 第三节 方案的初步拟定............................................................................................................. 12 第三章 短路计算 ...................................................................................................................................... 23 第一节 短路计算的基本知识................................................................................................... 23 第二节 计算步骤....................................................................................................................... 25 第三节 短路计算......................................................................................................................... 26 第四节 变电所短路计算结果比较 ......................................................................................... 41 第四章 所用电源和操作电源设计........................................................................................................... 42 第一节 变电所用电设计原则................................................................................................... 42 第二节 所用电的设计............................................................................................................... 45 第三节 操作电源的设计........................................................................................................... 48 第五章 电气设备选择 .............................................................................................................................. 52 第一节 电气设备的选择条件................................................................................................... 52 第二节 断路器的选择............................................................................................................... 55 第三节 隔离开关选择............................................................................................................... 61 第六章 全所互感器配置和配电装置的选择........................................................................................... 66 第一节 互感器配置................................................................................................................... 66 第二节 主要电气设备表........................................................................................................... 68 第三节 配电装置概述............................................................................................................... 69 第四节 配电装置的安全净距................................................................................................... 71 第七章 继电保护与自动装置配置........................................................................................................... 74 第一节 继电保护配置............................................................................................................... 74 第二节 自动装置配置............................................................................................................... 78 第八章 防雷与接地的设计 ................................................................................................................... 85 第一节 防雷设计....................................................................................................................... 85 第二节 接地装置....................................................................................................................... 94 专题：继电保护新技术研究 ...................................................................................................................... 95 致 谢 ................................................................................................................................................ 100 参考文献 ............................................................................................................................................ 101第 0 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第一章设计任务介绍第一节 原始资料 一、电气一次部分的设计情况 该变电所为 110/38.5/10.5kV 三级变电站，所内设计 31.5 MVA 及40MVA 主变各一台， 回 110kV 架空进线， 回 35kV 出线及 8 回 10kV 出线。 2 4 主接可以考虑 110kV 侧采用内桥、外侨、单母分段接线，35kV 可以考 虑单母分段、双母线接线，10kV 可以考虑单母分段、双母线接线。 二、参数部分 系统电抗标幺值? ? ?d =0.0581，两条 110kV 进线为 LGJ-150 型，线路一条长为 16.582km，另一条长为 14.520km。三、主变名牌参数如下#1 主变： 型号 SFSZ8- 接线Y N / Y N 0 /△-11变比 110±4?2.5%/38.5±2?2.5%/10.5 短路电压 （%）高-中 10.47 高-低 18 中-低 6.33短路损耗 （kW）高-中 469.7 高-低 181 中-低 136.4 空载电流（%）0.46 空载损耗（kW）40.6第 1 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计#2 主变： 型号 SFSZ10- 接线Y N / Y N 0 /△-11变比 110±8?1.25%/38.5±2?2.5%/10.5 短路电压 （%）高-中 11.79 高-低 21.3 中-低 7.08短路损耗 （kW）高-中 74.31 高-低 74.79 中-低 68.30 空载电流 （%）0.11 空载损耗 （kW）26.71 为了方便计算，设基准容量 SB=100MVA,基准电压 UB= U av 4、所用负荷统计（见表 1-1） 表 1-1 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 小计 1 2 名称 通信 110kV 操动机构 10kV 操动机构 充电整流器 监控电源 保护电源 配电室动力 配电室空调 配电室通风 动力负荷 P1 110kV 加热 10kV 加热 所用负荷统计表 额定容量（kW） 4 1.5 0.825 7.5 1 1 25 5 2.46 48.3 1 3.1 经常、连续 经常、连续 负荷类型 经常、连续 断续、短时 断续、短时 经常、连续 经常、连续 经常、连续 不经常、断续 经常、连续 经常、连续第 2 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计小计 1 2 3 小计加热负荷 P2 10kV 配电装置照明 户外照明 配电室照明 照明负荷 P34.1 6 12 3 21 短时、连续 短时、连续 短时、连续5、所址自然条件 （1）环境温度为：-20℃～40℃； （2）最热月平均温度：35℃； （3）设计风速为 35m/s； （4）覆冰厚度为 20mm； （5）海拔高度为＞1000m； （6）地震烈度为≤8 度； （7）污秽等级为 2 级； （8）海拔为 900m。第 3 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第二节 设计任务一、毕业设计设计任务及时间 内容： 1) 变电所电器主接线方案及所用电源和操作电源的设计； 2) 变电所主接线的设计； 3) 变电所短路电流计算的目的和要求； 4) 变电站主要电气设备的选择； 5) 变电站继电保护和自动装置的设计； 6) 变电站过电压保护和姐弟的规划设计。时间：约需 4～6 周二、短路计算要求： 1）利用“近似法”进行标幺值计算。 2）对 110kV 母线故障，考虑两条进行同时运行的情况以计算最大三相短路 电流及两相短路电流。 对于 35、10kV 母线故障，因为不考虑两台主变长期并列运行，所以按 分列运行情况进行计算，计算最大三相短路电流及两相短路电流。三、毕业设计的目的和要求第 4 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计目的：毕业设计是学生在学习完理论课程后的一次综合性训练，复习巩固 本专业的有关内容，增强工程观念，培养实际工程规划设计的能力。 要求： 1) 熟悉国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则等，树立供电必 须安全、可靠、经济的观点； 2) 掌握变电站初步设计的基本方法和主要内容； 3) 熟练电力系统的基本计算； 4) 学习工程设计说明书的撰写。 四、系统结构图及设计成果 成果： 1) 设计说明书一份 2) 主接线 #1 图纸 3) 继电保护与自动装置 配置图 #1 图纸 4) 110kv 进线断面图 #1 图纸图（1.1）结构图第 5 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第二章主接线方案的选择及论证变电所电气主接线是指高压电气设备通过连线组成的接受或者分配电 能的电路。其形式与电力系统整体及变电所的运行可靠性、灵活性和经济 性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式 的拟定有较大影响。所以,主接线设计是一个综合性问题,应根据电力系统 发展要求,着重分析变电所在系统中所处的地位、性质、规模及电气设备特 点等,做出符合实际需要的经济合理的电气主接线， 下面就是 110kV 变电所 电气主接线的选择。第一节电气主接线的分析一、单母线接线： 优点： 接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。 缺点： 不够灵活、可靠，任一元件（母线或母线隔离开关）故障或检修，均 需使整个配电装置停电。单母线可用分段开关分段，但当一段母线故障时，第 6 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计全部回路仍需短时停电，在用分段开关将故障的母线段分开后，才能恢复 非故障段的供电，而且不能满足Ⅰ类、Ⅱ类用户的要求。 适用范围：一般只适用于一台主变压器 二、单母线分段接线： 当引出线数目较多时，为提高供电可靠性，可用分段断路器将母线分 段成为单母线分段接线。 优点： 1 .用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同段引出两个回 路，有两个电源供电； 2 .任一段母线或母线隔离开关检修，只停该段，其他段可继续供电， 减小了停电范围。 缺点： 1 .当一段母线或母线隔离开关故障时或检修时，该段母线的回路都要 在检修期间内停电； 2 .当出线为双回路时，常使架空线出现交叉跨越； 3 .扩建时，需向两端均衡扩建。 适用范围： 单母线分段接线用于电压为 6－10kV 时，每段母线容量不超过 25MW， 否则回路数过多，影响供电可靠性；用于电压为 35kV 时出线回路数为 4－ 8 回；用于电压 110kV，出线回路数为 3－4 回为宜。 三、双母线接线第 7 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计不分段的双母线接线有两组母线，在两组母线之间通过母联断路器连 接，每一条引出线和电源支路都经一台断路器与两组母线隔离开关分别接 至两组母线上。 优点： 1.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 路的母线隔离开关，只停该段回路； 2. 调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上， 能灵活的适应系统中各种运行方式变化的需要； 3. 扩建方便。可以向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组 母线的电源均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时， 可以顺序布置，致使连接不同段的母线不会出现向单母分段那样出线导致 交叉跨越现象； 4. 便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单 独接至一组母线上。 缺点： 1. 增加一组母线，每回路就需要增加一组母线隔离开关； 2. 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器，容易误操作， 为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围： （1）6－10kV 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；第 8 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计（2）35－63kV 配电装置，当出线回路数超过 8 回时，或连接的电源较多、 负荷较大时； （3） 110－220kV 配电装置的出线回路数为 5 回及以上时， 或当 110C220KV 配电装置在系统中居重要地位、出线回路数为 4 回及以上。 四、内桥接线 优点： 其中一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，操作较简单。 缺点： （1）变压器切除、投入或者故障时，有一回路短时停运，操作较复杂； （2）线路侧断路器检修时，线路需较长时间停运。 适用范围：内桥接线适用于输电线路较长或变压器不需经常检修的配电装 置中。 五、外桥接线 优点： （1）变压器切除、投运或故障时，不影响其余部分运行，操作较简单； （2）穿越功率只经过断路器，所造成的断路器故障、检修及系统开环的几 率较小。 缺点： （1）其中一回线路检修或故障时，有一台变压器短时停运，操作较复杂； （2）变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。 适用范围：第 9 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计外桥接线适用于输电线路较短或变压器需频繁操作的配电装置中。一般来 说， 内桥接线和外桥接线都具有工作可靠、灵活、使用电器较少、装置简 单清晰、建造费用低和易于发展成单母线分段接线等优点。这就是在很多 电气主接线中优先考虑桥型接线的原因。第二节 变电所主接线基本要求一、保证必要的供电可靠性和电能质量保证供电可靠性和电能质量是对主接线设计的最基本要求，当系统发 生故障时,要求停电范围小,恢复供电快，电压、频率和供电连续可靠是表 征电能质量的基本指标,主接线应在各种运行方式下都能满足这方面的要 求。 二、具有一定的灵活性和方便性 主接线应能适应各种运行状态,灵活地进行运行方式切换， 能适应一定 时期内没有预计到的负荷水平变化， 在改变运行方式时操作方便,便于变电 所的扩建。 三、具有一定的经济性 在确保供电可靠、 满足电能质量的前提下,应尽量节省建设投资和运行第 10 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计费用,减少用地面积。 四、简化主接线 配电网自动化、 变电所无人值班化是现代电网发展的必然趋势,简化主 接线为这一技术的全面实施创造了更为有利的条件。五、设计标准化 同类型变电所采用相同的主接线形式,可使主接线规范化、标准化,有 利于系统运行和设备检修。六、具有发展和扩建的可能性 变电站电气主接线应根据发展的需要具有一定的扩展性。第 11 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第三节 方案的初步拟定一、方案的论证方案一 110kV 采用外桥接线；35kV 采用单母分段接线；10kV 采用单母分段接 线。 论证： （一）110kV 侧采用外桥接线 （1）变压器切除、投运或故障时，不影响其余部分的联系，操作较简单； （2）穿越功率只经过断路器，所造成的断路器故障、检修及系统开环的几 率较小。（二）10、35kV 侧采用单母分段接线 （1）两段母线可并列运行，也可分列运行； （2）重要用户可以用双回路接于不同段母线，保证不间断供电； （3）任一段母线或母线隔离开关检，只停该段回路不影响其他回路，减小 了停电范围。第 12 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计110kVⅡ 35kV10kV Ⅰ ⅡⅠ方案二第 13 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计110kV 采用内桥接线；35V 采用单母线分段接线；10kV 采用单母线分 段接线。110kV ⅡT1T235kV10kV Ⅰ ⅡⅠ论证： （一）110kV 采用内桥接线 其中一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，操作较简单。第 14 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计（二）10、35kV 侧采用单母线分段接线 （1）两母线段可并列运行，也可分列运行； （2）重要用户可以用双回路接于不同段母线，保证不间断供电； （3）任一段母线或母线隔离开关检修，只停该段回路不影响其他回路，减 小了停电范围。方案三110kV 采用外桥接线；35kV 采用双母接线；10kV 采用单母分段接线。 论证： （一）110kV 采用外桥接线 （1）变压器切除、投运或故障时，不影响其余部分的联系，操作较简单； （2）穿越功率只经过断路器，所造成的断路器故障、检修及系统开环的几 率较小。 （二）35kV 采用双母线接线 （1）可靠性高。可轮流检修母线而不影响其正常供电； （2）灵活性好。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能 灵活的适应电力系统中各种运行方式变化的需要； （3）扩建方便。向双母线的任一方扩建时，均不影响两组母线的电源和负 荷的均匀分配，不会引起原电路的停电。 （4）扩建时，需向两端均衡扩建。 （三）10kV 采用单母线分段接线 （1）两母线段可并列运行，也可分列运行； （2）重要用户可以用双回路接于不同段母线，保证不间断供电；第 15 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计（3）任一段母线或母线隔离开关检修，只停该段回路不影响其他回路，减 小了停电范围。110kVⅡ 35kVT2T1Ⅰ10kV Ⅱ Ⅰ方案四 110kV采用内桥接线；35kV采用单母分段接线；10kV采用双母线接线。 论证：（一）110kV 采用内桥接线 其中一回线路检修或故障时，其余部分不受影响，操作较简单。第 16 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计（二）35kV 采用双母线接线 （1）可靠性高。可轮流检修母线而不影响正常供电； （2）灵活性好。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能 灵活的适应电力系统中各种运行方式变化的需要； （3）扩建方便。向双母线的任一方扩建时，均不影响两组母线的电源和负 荷的均匀分配，不会引起原有电路的停电。 （三）10kV 采用单母分段接线 （1）两母线段可并列运行，也可分列运行； （2）重要用户可以用双回路接于不同段母线，保证不间断供电； （3）任一段母线或母线隔离开关检修，只停该段回路不影响其他回路，减 小了停电范围。第 17 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计ⅡkV35110kVTT12Ⅰ10kVⅡ Ⅰ二、方案技术性比较比较 方案灵活性可靠性第 18 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计方 案 一优点：110kV 侧使用外桥接线，变压器 优点：110kV 侧穿越功率只经过断路 切除、投运或故障时，不影响其 器，所造成的断路器故障、检修 余部分的联系， 操作较简单。 35kV 及系统开环的几率较小。35kV 和 10kV 侧采用单母分段接线，母 和 10kV 侧接线简单，投资省， 线、隔离开关检修仅停一半，提 可供电给Ⅰ类负荷， 可靠性大大 高了其灵活性。 提高。 缺点：110kV 侧其中一回线路检修、故 缺点：110kV 侧变压器侧断路器检修 时，变压器需较长时间停运。 障或一台变压器短时停运，操作 35kV 和 10kV 侧某回路的断路器 较复杂。 35kV 和 10kV 侧一段母线 检修，该回路停电，母线故障或 或母线隔离开关故障或检修时， 检修时要造成部分回路停电。 必须断开接在该分段上的全部电 源和出线，使该段回路供电的用 户停电。 优点：110kV 侧使用内桥接线，其中一 优点：35kV 和 10kV 侧采用单母分段 回线路检修或故障时，其余部分 接线，接线简单，投资省，可供 不受影响，操作较简单。35kV 和 电给Ⅰ级负荷，可靠性大大提 10kV 侧的灵活性优点同方案一。 高。方 案 二缺点：110kV 侧变压器切除、投入或者 故障时，有一回路短时停运，操 缺点：110kV 侧线路侧断路器检修 作较复杂。 35kV 和 10kV 侧的灵活 时，线路需较长时间停运。35kV 性缺点同方案一。 和 10kV 侧缺点同方案一。第 19 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计优点：110kV 侧使用外桥接线，10kV 采用单母分段接线，其两者各自 的优点同方案一 。 35kV 采用双母 线接线，扩建方便，可向母线的 任一端扩建，运行方式灵活。方 案 三缺点：110kV 侧和 10kV 侧灵活性缺点 各自同方案一所述。35kV 侧在母 线检修或故障时，隔离开关作为 倒换操作电器，操作复杂，容易 发生误操作，所用设备多（特别 是隔离开关） ，配电装置复杂。优点：110kV 侧穿越功率只经过断路 器，所造成的断路器故障、检修 及系统开环的几率较小。35kV 采用双母线接线，供电可靠性 大，当一组母线故障时，只要将 故障母线上的回路倒换到另一 组母线，就可迅速恢复供电。 10kV 侧采用单母分段接线，接 线简单，投资省，可供电给一级 负荷，可靠性大为提高。 缺点：110kV 和 10kV 点同方案一， 35kV 侧在母线检修或故障时， 隔离开关作为倒换操作电器， 操 作复杂，容易发生误操作。双母 线存在全停的可能。方 案 四优点：110kV 侧采用内桥接线。其中一 优点：35kV 采用双母线接线，供电 回线路检修或故障时，其余部分 可靠性大，当一组母线故障时， 不受影响，操作较简单。35kV 和 只要将故障母线上的回路倒换 10kV 侧的灵活性优点同方案三。 到另一组母线， 就可迅速恢复供 电。 缺点：110kV 侧变压器切除、投入或者 故障时，有一回路短时停运，操 缺点：110kV 侧线路侧断路器检修 作较复杂。 35kV 和 10kV 侧的灵活 时，线路需较长时间停运。35kV 性缺点同方案三。 和 10kV 侧可靠性缺点同方案 三。三、根据以上四种方案的优缺点技术性比较选出以下 2 种方案方案一：110kV 采用外桥接线；35kV 采用单母分段接线；10kV 采用单母分 段接线第 20 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计110kVⅡ 35kV10kV Ⅰ ⅡⅠ方案三：110kV 采用外桥接线；35kV 采用双母线接线；10kV 采用单母分段 接线。第 21 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计110kVⅡ 35kVT2T1Ⅰ10kV Ⅱ Ⅰ四、下面进行经济性比较 35kV 的出线一般在 8 回，而任务书 35kV 的出线是 4 回，方案三采用 的是双母线接线，明显增加了刀闸，投资较大，成本较高，具体比较如下：110kV 方案一 方案三 一样 10kV 高 低 35kV 一样五、最终确定最佳方案是方案一第 22 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第三章短路计算所谓短路， 是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地之 间的非正常连接。在电力系统正常运行时，除中性点外，相与相及相与地 之间是绝缘的。如果由于某些原因使其绝缘破坏而构成了通路，称为电力 系统发生了短路故障。第一节 短路计算的基本知识一、在工程实际中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的 目的主要如下： （1） 为选择电气设备提供依据。电气设备在运行中必须满足动稳定性和 热稳定性的要求，而设备的稳定性和热稳定性的效验则是以短路计算结果 为依据的； （2）为选择合适的电气主接线方案提供依据。有时在设计电气主接线时可 能由于短路电流太大而需要选择贵重的电气设备，使投资较大，技术经济 性不好，此时就必须采取限制短路电流的措施或其他方法，以便可以选择 可靠而经济的主接线方案； （3）为继电保护的整定计算提供依据。在继电保护装置的设计中，第 23 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计需要多种运行方式下的短路电流作为整定计算和灵敏度效验的依据； （4）其他方面。如电力系统中性点接地方式的选择，变压器接地点的位置 和台数，对邻近的通讯系统是否会产生较大的干扰，接地装置的跨步电压、 接触电压的计算等都需要以多种运行方式下的短路电流值为依据。 二、短路计算的假设条件 等值电路中的参数计算与计算时所采用的假设条件有关。在电力系统短路 电流的近似计算中，除了将同步电机看成理想电机、三相系统完全对称之 外，还将假定： 1. 不考虑短路期间各发电机的摇摆、震荡现象，认为所有发电机电势的相 位均相同； 2. 不考虑磁路的饱和，认为短路回路各元件的电感为常数； 3. 用次暂态电抗和次暂态电势来表示发电机的等值电路， 常将短路前发电 机运行状态看作空载，那么标幺值就取为 1； 4. 略去变压器励磁支路对短路电流的影响， 并将其变比取为平均额定电压 之比； 5. 负荷对短路电流的影响只作近似的考虑或略去不计； 6. 略去所有元件的电容与高压系统中元件的电阻。第 24 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第二节 计算步骤在工程设计中，短路电流的计算的步骤如下： （1） 确定短路点； （2） 绘等值网络图； 1） 2） 3） 4） 首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻等； 选取基准容量 SB 和基准电压 Uav（一般取各级的平均额定电压） ； 将各元件电抗换算为同一基准下的标幺值电抗； 绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。（3） 化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别 化简为以短路点为中心的辐射形等值网络， 并求出各电源点与短路点 之间的电抗，即转移电抗 X△d ； （4） 求计算电抗 Xjs ； （5） 计算无（有）限大容量的电源供给的短路电流周期分量； （6） 计算短路电流周期分量有名值和短路容量； （7） 计算冲击短路电流值； （8） 短路电流计算结果表绘制（见第四节） 。第 25 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第三节 短路计算短路点的设置如下：计算时桥开关和母连开关都处于闭合状态。方案一第 26 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计由任务书得： 对变压器 T1：? ? d 1 = ? d 2 = ? ?d =0.0581，L1=16.582kmL2=14.520kmUK(1~2) (%) =10.47 1UK(2~3) (%) =6.33 1UK(3~1) (%) =18 1SN1=31.5MVAUK(3~1) (%) =21.3 2对变压器 T2：UK(1~2) (%) =11.79 2UK(2~3) (%) =7.08 2SN2=40MVA基准电压：UB=Uav&一&取基准容量：SB=100MVA &二&计算各元件电抗标幺值：（1） 查表得：XL=0.401Ω ／km （2） 对三绕组变压器 T 1 ：UK1Ⅰ（%）=1 [ UK(1~2) (%) ＋ UK(3~1) (%) － UK(2~3) (%) ] 1 1 1 21 = （10.47＋18－6.33）=11.07 2UK1Ⅱ（%）==1 [ UK(1~2) (%) ＋ UK(2~3) (%) － UK(3~1) (%) ] 1 1 1 2 1 （10.47＋6.33－18）=0.6 2 1 [ UK(2~3) (%) ＋ UK(3~1) (%) － UK(1~2) (%) ] 1 1 1 2 = 1 （6.33＋18－10.47）=6.93 2UK1Ⅲ（%）=对三绕组变压器 T 2 ：UK2Ⅰ（%）=1 [ UK(1~2) (%) ＋ UK(3~1) (%) － UK(2~3) (%) ] 2 2 2 2第 27 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计=1 （11.79＋21.3－7.08）=13.005 2 1 [ UK(1~2) (%) ＋ UK(2~3) (%) － UK(3~1) (%) ] 2 2 2 2 1 （11.79＋7.08－21.3）=1.215 2 1 [ UK(2~3) (%) ＋ UK(3~1) (%) － UK(1~2) (%) ] 2 2 2 2 1 （7.08＋21.3－11.79）=8.295 2UK2Ⅱ（%）==UK2Ⅲ（%）==（3） 各元件电抗标幺值： ① 对线路 L： XL1=XL L1? XL2=XL L2?S UB 2 B=0.401?16.582? =0.401?14.520?100 1152=0.S UB 2 B100 1152② 对三绕组变压器 T1： XT1Ⅰ=U K（ % ） Ⅰ 1100 U K （ %） S Ⅱ XT1Ⅱ= ? S 1001S B 11.07 100 ? S N 1 = 100 ?31.5 =0.351B N ?=－0.6 100 ? =0.019 100 31.5XT1Ⅲ=U K 1 Ⅲ %） （ 100?S SB N ?=6.93 100 ? =0.22 100 31.5第 28 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计③ 对三绕组变压器 T2：S B 13.005 100 U K（ %） Ⅰ 2 XT2Ⅰ= ? S N 2 = 100 ? 40 =0.325 100S B －1.215 100 XT2Ⅱ= ? S N 2 = 100 ? 40 =0.03 100 S B 8.295 100 U k Ⅲ (%) XT2Ⅲ= ? S N 2 = 100 ? 40 =0.207 100U k 2Ⅱ (%)2④ 转移电势 E∑： 由 E1=E2=1 得Xd2E ? Xd1E2 ( . ?)?0 ?) 0 851 ( . 1 851 1 1 E∑= =1 Xd1? Xd2 = 0 ?. . 851 0 851&三&K1 点发生各种短路：(一) 作序网图，求序网络的等值电抗UK10 E1 E2 Xd12 XT1Ⅰ0 XT2Ⅰ0Xd11Xd21Xd12XT1Ⅲ0XT1Ⅲ0XL11XL11 UK11XL12 UK12XL12正序网络负序网络零序网络第 29 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计X 11? = X 12 ? =（Xd1＋XL1）∥（Xd2＋XL2）( d ? L )( d2? L ) X1 X1 X X2 = X? ? ? d 1 X L 1 X2 X2 d L=(0.0581 ? 0.0503 ) ? (0.0581 ? 0.044 ) 0.0581 ? 0.0503 ? 0.058 ? 0.044= 0.0526X10∑=XT10∥XT20 = X ? X T0 T 01 2X T1 0 ? X T2 0= X? ? ? T Ⅰ XⅢ X T T Ⅰ XⅢ T1 1 2 2（1 ? TⅢ X2Ⅰ XⅢ ? X ）（? T ) T Ⅰ T 1 2(0.351 ? 0.22) ? (0.325 ? 0.207 ) 0.351 ? 0.22 ? 0.325 ? 0.207==0.275（二）当 K1 发生单相接地短路时错误！未找到引用源。单相接地短路正序电流的标幺值为：I K(11)1? =1 E ? = X ? ?X ? ?X ? 0.052?2+0.275 11 12 10=2.630错误！未找到引用源。单相接地短路电流周期分量有效值的标幺值为：( I K( 11)? =3 I K1 )1? = 3?2.630=17.890错误！未找到引用源。单相接地短路电流周期分量有效值的有名值为：I K( 11)=I K( 11)? ?SB 3UB=7.890?100 3 ? 115=3.961（kA）错误！未找到引用源。取冲击系数 K imp =1.80，单相接地短路冲击电第 30 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计流的有名值为：i（1） 1 = impk2K imp ? I K 1 =(1 )2 ?1.8?3.961=10.083（kA）错误！未找到引用源。短路容量为：S K( 11) = I K(1 )? ?SB=7.890?100 =789（MVA）1（三）当 K1 发生相间短路时①相间短路正序电流的标幺值为：( ) I K21 1? =1 E? = =9.506 0.6 X11? ? X12?②相间短路电流周期分量有效值的标幺值为：I K( 21 )? =3 I K 1 1? = 3 ?9.506=16.465(2)③相间短路电流周期分量有效值的有名值为：I K( 21 ) = I K( 2 )? ?1SB B=16.465?100 3 ? 115=8.266（kA）3U④取冲击系数 K imp =1.80，相间短路冲击电流的有名值为：i（ 2） 1 = impk2K imp ? I K( 2 ) =12 ?1.8?8.266=21.042（kA）错误！未找到引用源。短路容量为：S K( 21 ) = I K( 2 )? ?SB1=16.465?100=1646.5（MVA）（四）当 K1 发生两相接地短路时①两相接地短路正序电流的标幺值为：第 31 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计( I K11,1? )=E? X ? X10? X11? ? 12? X12? ? X10?=1 0 . ?0 00526 . ?
. ? .=10.335②两相接地短路电流周期分量有效值的标幺值为：X? X? （) ? （ , 1 , 1 I1） 3 1 ? ? ? 12 10 ?I1* K * K 1 1 1 X?? 10 X? 12=0 . 0526 ?. 0 275 3 1 ? ? ? . 10 310 0 . 0526 ?. 0 275=17.501③两相接地短路电流周期分量有效值的有名值为：( 1 ,1 ) ( I K11,1 ) = I K 1 ? ?SB B3U=17.501?100 3 ? 115=8.786（kA）④取冲击系数 K imp =1.80，两相接冲击电流的有名值为：（ 1 ,1 i impk） = 12K imp ? I K( 1 ,1 )==2 ?1.8?8.786=22.366（kA）⑤短路容量为：S K(11,1 ) = I K(1,1? ) ?SB=17.501?100=1750.1（MVA）1（五）当 K1 发生三相短路时①三相短路正序电流的标幺值为：( I K31 )1? =E E?=X 11?1 =19.011 0.0526②三相短路电流周期分量有效值的标幺值为：第 32 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计( I K( 31 )? = I K3 )1? =19.0111③三相短路电流周期分量有效值的有名值为：( I K31 )=I K( 31 )? ?SB 3UB=19.011?100 3 ? 115=9.544（kA）④取冲击系数 K imp =1.80，三相短路冲击电流的有名值为：i（ 3） 1 = impk2( K imp ? I K31 ) =2?1.8?9.544=24.295（kA）⑤短路容量为：( ( S K31 ) = I K31 )? ?SB=19.011?100=1901.1（MVA）＜四＞K2 点发生各种短路：（一）作序网图，求序网络的等值电抗E1 Xd11 XL11 XT1Ⅰ1 XT1Ⅱ1E2 Xd21 XL21 XT2Ⅰ1 XT2Ⅱ1 UK21 Xd12 XL12 XT1Ⅰ2 XT1Ⅱ2 Xd22 XL22 XT1Ⅱ0 XT1Ⅱ0XT2Ⅰ2 XT2Ⅱ2 UK22XT1Ⅲ0XT1Ⅲ0 UK20正序网络负序网络零序网络X 21? ? X 22 ? ?X d 1 ? X L1 Xd 2 ? X L2?X T 1 I ? X T 1 II X T 2 I ? X T 2 II第 33 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计=( d ? L )( d2? L ) X1 X1 X X2 X1? L ? d2? L X1 X X2 d+( T ? T )( T ? T ) XⅠ XⅡ X2 X2 Ⅰ Ⅱ 1 1 XⅠ XⅡ X2 ? T T ? T ? T Ⅰ XⅡ 1 1 2=(0.0581 ? 0.0503 ) ? (0.0581 ? 0.044 ) (0.351- .019 ) ? (0.325 - .03) 0 0 ? = 0.209 0.0581 ? 0.0503 ? 0.058 ? 0.044 0.351- .019 ? 0.325 - .03 0 0X20∑= XT10∥XT10=(XT1Ⅱ+XT1Ⅲ)∥(XT2Ⅱ+XT2Ⅲ)( T ? T )( T ? TⅢ (?0.019 ? 0.22) ? (?0.03 ? 0.207 ) XⅡ XⅢ XⅡ X ) 1 1 2 2 = = = 0.094 XⅡ XⅢ XⅡ X Ⅲ ? 0.019 ? 0.22 ? 0.03 ? 0.207 T ? T ? T ? T 1 1 2 2（二）当 K2 发生单相接地短路时 ①单相接地短路正序电流的标幺值为：( I K12)1? =1 E ? = X ? ?X ? ?X ? 0.209?2+0.094 21 22 20=1.953错误！未找到引用源。单相接地短路电流周期分量有效值的标幺值为：( ( I K12) ? =3 I K12)1? = 3?1.953 =5.859错误！未找到引用源。单相接地短路电流周期分量有效值的有名值为：( ( I K12) = I K12) ? ?SB 3U B Ⅰ=5.859?100 3 ? 37=9.142（kA）错误！未找到引用源。取冲击系数 K imp =1.80，短路冲击电流的有名 值为：i（1） 2 = impk2K imp ? I K 2 =(1 )2?1.8?9.142 =23.272（kA）错误！未找到引用源。短路容量为：(1 ) ( S K12) = I K 2 ? ?SB=5.859?100 =585.9（MVA）第 34 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计（三）当 K2 发生相间短路时 ①相间短路正序电流的标幺值为：( I K22)1? =1 E? = =2.392 X 21? ? X 22? 0.209+0.209②相间短路电流周期分量有效值的标幺值为：I K( 22 )? =3 I K 2 1? = 3 ?2.392=4.143(2)③相间短路电流周期分量的有效值为：I K( 22 ) = I K( 2 )? ?2SB 3UBⅠ=4.143?100 3 ? 37=6.465（kA）④取冲击系数 K imp =1.80，相间短路冲击电流的有名值为：i（ 2） 2 = impk2( K imp ? I K 22 ) =2?1.8?6.465=16.457（kA）错误！未找到引用源。短路容量为：S K( 22 ) = I K( 2 )? ?SB=4.143?100=414.3（MVA）2（四）当 K2 发生两相接地短路时 ①两相接地相相间短路正序电流的标幺值为：( I K12,11)? =X21 ?E? X22? ? X20? ? X22? ? X20?=1 = 3.652 0 209 0 094 . ? . 0 209 . ? 0 209 0 094 . ? .②两相接地短路电流周期分量有效值的标幺值为：X? X? ? （ , 1 , 1 I1） 3 1 ? ? ? 22 20 ?（) I1 * K * K 1 2 2 X? X? 22? 20第 35 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计=0 ?. .
3 1 ? ? ?. 3 652 =5.915 0 . 209. ? 094 0③两相接地短路电流周期分量有效值的有名值为：( I K(12,1 ) = I K12,1?) ?SB 3UBⅠ=5.915?100 3 ? 37=9.230（kA）④取冲击系数 K imp =1.80，两相接地短路冲击电流的有名值为：（ 1 ,1 i impk）2= 2 K imp ? I K 2 = 2 ?1.8?9.230=23.496（kA）( 1 ,1 )⑤短路容量为：( S K(12,1 ) = I K12,1?) ?SB=5.915?100=591.5（MVA）（五）当 K2 发生三相短路时 ①三相短路正序电流的标幺值为：( I K32)1? =E? 1 = =4.785 0.209 X 21 ?②三相短路电流周期分量有效值的标幺值为：( I K( 32)? = I K3 )1? =4.7852③三相短路电流周期分量有效值的有名值为：( ( I K32) = I K32)? ?SB 3UBⅠ=4.785?100 3 ? 37=7.467（kA）④取冲击系数 K imp =1.80，三相短路冲击电流的有名值为：i（ 3） 2 = impk2( K imp ? I K32) =2?1.8?7.467=19.008（kA）错误！未找到引用源。短路容量为：第 36 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计( ( S K32) = I K32)? ?S ? =4.785?100=478.5（MVA）＜五＞K3 点发生各种短路：（一）作序网图，求序网络的等值电抗E1 Xd11 XL11E2 Xd21 XL21 Xd12 XL12 XT1Ⅰ2 XT1Ⅲ2 UK31 UK32 Xd22 XL22 XT1Ⅲ0 XT2Ⅰ1 XT2Ⅰ2 XT2Ⅲ2 UK30 XT2Ⅲ0XT1Ⅰ1 XT1Ⅲ1正序网络负序网络零序网络X31 ∑ =X32 ∑ =（Xd1 ＋XL1 ）∥（Xd2 ＋XL2 ）+（XT1 Ⅰ +XT1 Ⅲ ）∥（XT2 Ⅰ +XT2 Ⅲ ） =( d ? L)( d ? L2 ( T ? T )( T ? TⅢ X X X X ) X XⅢ X2 X2 ) Ⅰ Ⅰ 1 1 1 1 2 X ? L ? d ? L2+ X ? T ? T ? TⅢ = X T Ⅰ XⅢ X Ⅰ X d 1 X 1 X 2 1 1 2 2(0.0581 ? 0.0503 ) ? (0.0581 ? 0.044 ) (0.351 ? 0.22) ? (0.325 ? 0.207 ) ? = 0.328 0.0581 ? 0.0503 ? 0.058 ? 0.044 0.351 ? 0.22 ? 0.325 ? 0.207由于变压器 10kV 侧接成三角形 所以 X30∑=∞第 37 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计（二）当 K3 发生单相接地短路时 ①单相接地短路正序电流的标幺值为：( I K13)1? =E ? = 0 X ? ?X ? ?X ? 31 32 30错误！未找到引用源。单相接地短路电流周期分量有效值的标幺值为：( ( I K13)? =3 I K1 )1? = 3?0=03错误！未找到引用源。单相接地短路电流周期分量有效值的有名值为：( ( I K13) = I K13)? ?SB 3UBⅡ=0?100 3 ? 10 .5=0（kA）错误！未找到引用源。取冲击系数 K imp =1.80， 单相接地短路冲击电流 为：i（1） 3 = impk2K imp ? I K 3 =(1 )2?1.8?0 =0（kA）错误！未找到引用源。短路容量为：( ( S K13) = I K13) ? ?SB=0?100 = 0（MVA）（三）当 K3 发生相间短路时 ①相间短路正序电流的标幺值为：( I K23 )1? =E? 1 = =1.54 X31? ? X322? 0.328+0.0.328②两相相间短路电流周期分量有效值的标幺值为：I K( 23 )? =3 I K 3 1? = 3 ?1.524=2.640第 38 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计(2)③相间短路电流周期分量有效值的有名值为：I K( 23 ) = I K( 2 )? ?3SB 3UBⅡ=2.640?100 3 ? 10 .5=14.516（kA）④取冲击系数 K imp =1.80，相间短路冲击电流的有名值为：2 iimpk 3 =2( K imp ? I K 23 ) =2?1.8?14.516=36.952 （kA）⑤短路容量为：( ( S K23 ) = I K23 )? ?SB=2.640?100=264（MVA）（四）当 K3 发生两相接地短路时 ①两相接地相相间短路正序电流的标幺值为：( I K13,1 )? = 1E? X ? X30? X31? ? 32? X32? ? X30?=XE? 1 = =1.524 0.328+0.0.328 31? ? X 32?②两相接地短路电流周期分量有效值的标幺值为：X? X? （) ? （ , 1 , 1 I1） 3 1 ? ? ? 32 30 ?I1* K * K 1 3 3 X?? 30 X? 323 1 0 ?. ? ?. 328 1 524 =2.164,) 1 ? 3 1 X??I1* ? ? 32 （ K 1 3=③两相接地短路电流周期分量有效值的有名值为：( ( I K13,1 ) = I K13,1?) ? S B3U=2.164?BⅡ100 3 ? 10 .5=11.899（kA）④取冲击系数 K imp =1.80，两相接地短路冲击电流的有名值为：i（1 ,1）3 = impk2K imp ? I K 3 =( 1 ,1 )2?1.8?11.899=30.290（kA）⑤短路容量为：第 39 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计( ( S K13,1 ) = I K1 ,1?) ?SB=2.164?100=216.4（MVA）3（五）当 K3 发生三相短路时 ①三相短路正序电流的标幺值为：I k( 33 1) ? =1 E? = =3.049 0.328 X 31 ?②三相短路电流周期分量有效值的标幺值为：( I K( 33)? = I K33)1? =3.049③三相短路电流周期分量有效值的有名值为：(3) I K( 33) = I K 3 ? ?SB 3U B Ⅱ=3.049?100 3 ? 10 .5=16.765（kA）④取冲击系数 K imp =1.80，三相短路冲击电流的有名值为：i（ 3） 3 = impk2( K imp ? I K33) =2?1.8?16.765=42.677（kA）⑤短路容量为：( ( S K33) = I K33)1? ?SB=3.049?100=304.9（MVA）第 40 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第四节变电所短路计算结果比较短路点短路类型K13.961 10.083K29.142 23.272 585.9 6.465 16.457 414.3 9.230 23.496 591.5 7.467K30 0 0 14.516 36.952 264 11.899 30.290 216.4 16.765单 相 接 地 短 路 相 间 短 路 两 相 接 地 短 路( I K1 ) （kA）i（1） impk（kA）S K(1 ) (MVA)789 8.266 21.04I K( 2 ) （kA）2） i（impk（kA）( S K2 ) (MVA).786 22.366 .544( I K1,1) （kA）1 i（impk，1 ） （kA）( 1 S K1，) (MVA)路 短 相 三I K( 3 ) （kA）第 41 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计,3 i（impk） （kA）24.295 1901.119.008 478.542.677 304.9( S K3 ) (MVA)第四章所用电源和操作电源设计第一节 变电所用电设计原则一、所用负荷分类 按其负荷的重要性一般可分以下四类： （1）保安负荷 在事故停机过程中及停机后的一段时间内，仍应保证供电，否则可能引 起主要设备的损坏、重要的自动控制失灵或危及人身安全的负荷，称为事 故保安负荷。根据对电源要求的不同，又可分下列三种： A、流保安负荷。由蓄电池组供电，如发电机组的支流润滑油泵等。 B、交流不停电保安负荷。一般由接于蓄电池组的逆变装置供电，如实 时控制用电子计算机。 C、短时停电的交流保安负荷。平时由交流厂用电供电，失去厂用工作 电源和备用电源时，交流保安电源应自动投入，如 200MW 及以上机组的盘 车电动机。 （2）Ⅰ类负荷第 42 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计短时（手动切换恢复供电所需的时间）的停电可能影响人身或设备的 安全，是生产停顿或发电量下降的负荷。如给水泵、凝结水泵等。对Ⅰ类 负荷必须保证自启动，并应由 2 个独立电源的母线供电，当一个电源失去 后，另一个电源应立即自动投入。（3）Ⅱ类负荷 允许短时停电，但停电时间过长，有可能损坏设备或影响正常生产的 负荷。如工业水泵、输水泵等。对Ⅱ类负荷，应有两个独立的电源的母线 供电，一般采用手动切换。 （4）Ⅲ类负荷 长时间停电不会直接影响生产的负荷。如中央修配厂、实验室等的用 电设备。对Ⅲ类负荷，一般由一个电源供电。二、所用电源设计的一般要求 1) 220kV 变电所，有两台及以上主变压器时，宜从主变压器低压侧分别 引接两台容量相同、可互为备用、分裂运行的所用工作变压器，每台工 作变压器安全所计算负荷选择，只有一台主变压器时，其中一台所用变 压器宜从所外电源引接。 2) 35～110kV 变电所，有两台及以上主变压器时，宜装设两台容量相同、 可互为备用的所用工作变压器，每台工作变压器安全所计算负荷选择， 两台所用变压器可分别由主变压器最低电压等级的不同母线引接。 3) 为保证对直流系统负荷可靠供电，变电所应设置直流电源。 220kV～330kV 变电所、重要的 35～110kV 变电所及无人值守变电 所， 装设一组 110V 或 220V 蓄电池组；一般的 35～110kV 变电所， 装设一 组成套的小容量镉镍电池装置或电容储能装置。第 43 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计三、所用电源引接 1) 当所内有较低母线时，一般均由低压母线上引接 1～2 台所用变压器。 此种引接方式具有经济性和可靠性较高的特点。 2) 当有可靠的 6～35kV 电源联络线， 将一台所用变压器接于联络线断路器 外侧，更能保护所用电的不间断供电。这种引接方式对采用交流操作的变 电所及取消蓄电池而采用硅整流或复式整流装置取得直流电源的变电所尤 为重要。 3) 由主变压器第三绕组引接。 所用变压器的高压侧要选用断流容量大的开 关设备，否则要加装限流电抗器。 4) 由于低压电网故障较多， 从所外低压电网引接所用备用电源的可靠性较 差，多用于只有一台主变压器或一段较低电压母线时的过渡阶段。500kV 变电所多由附近的发电厂或变电所引接专用线路作为所用备用电源。四、所用电低压侧接线及供电方式 1) 所用电系统采用 380/220V 中性点直接接地的三相四线制，动力与照明 合用一个电源。 2) 所用电母线采用按工作变压器划分的分段单母线， 相邻两段工作母线间 可配置分段或联络断路器，各段同时供电、分裂运行。由于其负荷允许 短路时停电工作母线段间不装设备用电源自动投入装置，以避免备用电 源投合在故障母线上时扩大为全所停电事故。 3) 所用电负荷由所用配电屏供电， 对重要负荷采用分别接在两段母线上的 双回路供电方式。 4) 断路器、隔离开关的操作及加热负荷，可采用按配电装置区域划分、分 别接在两段所用电母线的双回路供电方式。第 44 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计5) 检修电源网络采用按配电装置区域划分的单回路分支供电方式。 6) 不间断供电装置主要是向通信设备、 监控计算机及交流事故照明等负荷 供电。第二节 所用电的设计一、 设计步骤 （1）确定所用高压和低压电压等级。 （2）选择全所用电接线，并确定所用工作电源、备用电源或启动电 源、交流保安的引接方式。 （3）统计和计算各段所用母线的负荷。 （4）选择所用变压器（电抗器） 。 （5）所用电系统短路电流计算。 （6）选择所用电气设备。 （7）绘制所用电接线图。二、本变电所所用电的设计 1. 所用电引接方式及电压等级。 ① 2 台所用变分别从 10kV 两段母线引接。 ① 高压侧电压等级：10kV。 ② 低压采用 380/220 三相四线制接线，动力和照明共用一个系统。2. 所用变选择第 45 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计根据所用容量选用两台型号为 SC10 ? 80 / 10 变压器互为备用。3. 示意图（见图 4.1）（图 4.1）所用变示意图4. 所用变的型号及其参数如下表所示（见表 4－1） ：（表 4－1）所用变的型号及其参数 型号 额定容量（KVA) 高压 SC10―80/10 80 10.5±2?2.5%17 额定电压 p3 ? S所 ? 0.85 P ? P2 ?（KV） 0.85 ? 43.51 ? 4.1 ? 0.6 ? 69.4(kVA) 1 cos ?低压 接线组别 损耗（W） 空载0.4 Y, y n 0 320第 46 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计短路 空载电流（%） 阻抗电压（%） 总体质量（kg） 噪音水平（dB） 4 650 485. 所用电接线如下图所示（见图 4.2） ：第 47 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计10kV10kV.4.4（图 4.2）所用电接线图第三节 操作电源的设计第 48 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计操作电源是所用电的一部分，是供给全所开关电器的控制回路、 继电保护回路、自动装置和中央信号系统的最重要的电源，在任何情 况下都应保证供电的可靠性。一、 操作电源的作用 发电厂及变电所中各种电气设备的操作、 控制、 保护、 信号及自动装置， 都需要有可靠的供电电源，由于这种电源特别重要，所以一般都专门设置， 通常又称其为操作电源。大中型发电厂及变电所主要采用直流操作电源。 1) 供电站控制电路； 2) 供电站信号电路； 3) 供电站继电保护和自动装置。 二、直流负荷的分类 1、 经常性负载： 指在所有运行状态下由直流电源不间断供电的负载。 包括： （1）经常带电的直流继电器、信号灯、位置指示器； （2）经常点亮的直流照明灯； （3）经常投入运行的逆变电源等。 2、事故性负载：指正常运行由交流电源供电，当站自用交流电源消失后 由直流电源供电的负载。一般包括有：事故照明和载波通讯备用电源等。 4、冲击性负载：指直流电源承受的短时最大电流，它包括断路器合闸时的 冲击电流和当时所承受的其它负载电流。第 49 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计三、对操作电源的基本要求 1.保证供电的可靠性：最好装设独立的直流操作电源，以免交流系统故障 而影响操作电源的正常供电。 2.具备足够的容量：满足全厂（所）事故停电时，直流电源负荷、最大冲 击负荷及1h事故照明等用电需要； 且能保证直流母线电压在规定的额定值。 3.具有良好的供电质量：正常运行时，操作电源母线电压波动范围小于5％ 额定值；事故时操作电源母线电压不低于90％额定值；失去浮充电源后， 在最大负载下的直流电压不低于80％额定值，波纹系数小于5％。 4.满足经济和实用的要求：使用寿命长、维护工作量小、投资省、占地面 积小、噪声干扰小等。四、直流操作电源的种类第 50 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计（一）交流操作电源 1.优点： 二次接线简单、投资少、维护量小，易于实现自动化和远动化。 2.缺点：可靠性比直流电源低； 原因：①交流操作的继电器不够成熟； ②交流电源依赖电厂本身； ③交流电源有时分散的、有时集中的、有时分散与集中相结合的。 （二）直流操作电源 1.蓄电池直流电源系统 蓄电池是一种可多次充电使用的化学电源， 由多节蓄电池组成一定电压 的蓄电池组，作为与电力系统运行状态无关的独立可靠的直流操作电源， 即使发电厂或变电所交流系统全部停电，仍能在一段时间内可靠地给部分 重要设备供电，是最稳定、最可靠的直流电源。 优点：与交流电网无关，供电可靠性高，电压稳，容量大。第 51 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计缺点：价格贵，寿命短，运行维护量大。 2.电源变换式直流电源系统 电源变换式直流电源系统，是由220V交流电源经可控整流变为48V直流 电源，供全厂 48V 操作用电并对蓄电池进行浮充电；同时可经逆变装置将 直流电源变为交流电源，再整流为220V直流电源的多功能新型独立电源， 在中、小型变电所中得到广泛应用。图（4.3）电源变换式直流电源框 图 五、操作电源设计 1. 110kV电压等级采用直流操作电源 2. 35kV采用电源变换式直流电源 3. 10kV采用220V直流变换式电源，并备有蓄电池第 52 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第五章电气设备选择第一节电气设备的选择条件一、选择电气设备的一般条件 电气设备及母线选择是变电所设计的主要内容之一。正确选择电气设 备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。在进行电气 设备选择时，应根据工作实际情况，在保证可靠性的前提下，积极、稳妥 地采用新技术并注意节省选择合适的电气设备。其基本要求是：电气设备 要能可靠地工作，必须按正常的工作条件选择，并按短路状态来校验动热 稳定。 （一）按正常工作条件选择 1.按额定电压 U N 选择 通常规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的 1.1 到 1.15 倍，而电网运行电压的波动范围一般不超过额定电压的 1.15 倍。因 此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点电 网额定电压 U SN ，即 2.按额定电流 I N 选择 U ? U N SN 电气设备的额定 电流 I N 是指在额定环境温度下电气设 备的长期允许电流， I N 应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续 工作电流 I max ，即 3.种类和型式的选择I N ? I max第 53 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计（1）应按电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对设备进 行种类和型式的选择。 （2）除考虑海拔、当地实际环境温度的影响外，尚需考虑日照、风速、 覆冰厚度、湿度、污秽等级、地震烈度等坏境条件的影响。当超过一般电 气设备的使用条件时，应向制造部提出特殊订货要求，并采取相应措施。（二）按短路情况校验 1.热稳定校验 热稳定就是要求所选的电气设备能承受短路电流所产生的热效应，在 短路电流通过时，电气设备各部分的温度（或发热效应）应不超过允许值。 电器满足热稳定的条件为：I t2t ? Qk ?( k A) ? s ?（5－1）式中I t 允许通过电器的热稳定电流，查电气设备附录二， kA ；t 允许通过电器的热稳定时间，查电气设备附录二，Qk 短路电流通过电器时所产生的热效应， ( k A) 2 ? s2.动稳定校验 。s；动稳定就是要求电气设备能承受短路冲击电流所产生的电动力效应。 电器满足动稳定的条件为：ies ? ish (kA)式中（5－2）ies 允许通过电器的动稳定电流幅值，查电气设备附录二， kA ；ish 短路冲击电流幅值， kA 。二、选择电气设备的技术条件 1. 长期工作条件 应满足电压、电流、机械荷载要求。 2. 短路稳定条件第 54 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计校验的一般原则为：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。3. 绝缘水平 在工作电压和过电压的作用下，电器内、外绝缘应保证必要的可靠性。4. 环境条件 选择导体或电器应按当地的环境温度、日照、风速、冰雪和湿度等条件 进行校核和采取相应措施。另外选用电器还要注意对周围环境影响。三、不用检验动热稳定情况 1. 用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不校验热稳定； 支柱绝缘子不流过电流，不用校验热稳定。 2. 用限流熔断器保护的设备，可不校验动稳定；电缆因有足够的强度，可 不校验动稳定。 3. 电压互感器及装设在其回路中的裸导体和电器，可不校验动、热稳定。第 55 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第二节 断路器的选择一、断路器选择 断路器是变电所中重要的开关器件，具有灭弧装置，能够开断短路电 流和负荷电流，其是母线、变压器及线路的保护元件。 A、额定电压和电流的选择U N ? U NS（5－3） （5－4）I N ? I max式中： U NS ――电网额定电压U N ――设备的额定电压 I N ――电气设备的额定电流I max ――电网的最大负荷电流。B、开断电流选择： 高压断路器的额定开断电流 I Nbr 不应小于实际开断瞬间短路电流周期 分量 I pt 。 当断路器的 IN b r较系统短路电流电流大很多的时候，简化可用I N b r ? I & ， I & 为短路电流的有效值。（一）参数选择 断路器及其操动机构按下表（如表 5－1）所列技术条件选择第 56 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计表（5－1）断路器及其操动机构技术条件 项 目 参 数正常工作条件 技 术 条 件 操作性能 短路稳定性 承受过电压能力电压、电流、频率、机械荷载 动稳定、热稳定性电流和持续时间 对地和断口间的绝缘水平 开断电流、操作次数、操作相数、分合闸时间 及周期性（二）型式选择 断路器型式的选择，除应满足各项技术和环境条件外，还应考虑便于 施工调试和运行维护，并满足经济性。二、110kV 断路器选择 （一）按正常工作条件选择断路器 ①按额定电压选择Ualm ? 1.1U N ? 121 ） （kV（5－5）②按额定电流选择I al ? KI N ? I maxI max ? 1.05 I N ? 1.05 ?31.5 3?110（5－6）? 173 .6( A)（5－7）根据以上计算，初步选择断路器型号为 LW6 ? 110 I 型的断路器，其技术 参数如下表所示（如表 5－2） ：第 57 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计表（5－2） LW6 ? 110 I 断路器的技术参数 型 号LW6 ? 110 I额定电压（kV） 额定电流（A） 额定开断电流（kA） 额定空载线开断电流（A） 动稳定电流（峰值 kA） 热稳定电流 3s（kA） 额定反相开断电流（kA） 全开断时间（s） 重合闸无电流时间（s） 累计开断电流（kA） 连续开断电流次数110
31.5 125 50 12.5? 0.060.5 kA 时）（二）按短路情况校验： （1）动稳定校验（短路点为 K1 ） 短路点数据： 三相短路电流周期分量有效值的标幺值为：I K 1 ? =19.011( 三相短路冲击电流的有名值为： ish1 = 2 K imp ? I K31 ) =(3)2?1.8?9.544=24.295（ kA） 校验： ies ? 125 ? ish1 ? 24 .295 （2）热稳定校验( I t2t ? Qk ? I K3?) ? t k ? 50 2 ? 4 ? 7500 ? 19.011 ? (1.5 ? 0.06 ) ? 29 .661故动稳定满足要求第 58 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计式中t k 热稳定短路计算时间，由后备继电保护动作时间（一般取 1.5s）? ?与断路器全开短时间组成。 热稳定满足要求 110kV 断路器型号为 LW6 ? 110 I 型的户外断路器三、35kV 侧断路器选择 （一）按正常工作条件选择断路器 ①按额定电压选择U alm ? 1.1U N ? 38 .（k V） 5②按额定电流选择（5－8）I al ? KI N ? I max（5－9）31.5 3?35I max ? 1.05 I N ? 1.05 ?? 545 .6( A)（5－10）根据以上计算，初步选择断路器型号为 ZN ? 35 型的断路器，其技术参 数如下表所示（如表 5－3） ： 表（5－3） ZN ? 35 断路器的技术参数 型 号ZN ? 35额定电压（kV） 额定电流（A） 额定开断电流（kA） 额定关合电流（峰值 kA） 动稳定电流（峰值 kA） 热稳定电流 4s（kA） 固有分闸时间（s） 重合闸无电流时间（s） 操作机构 备 注35 630 8 20 20 8? 0.06? 0 .5CD2-40GⅡ 沈开、西电等第 59 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计（二）按短路情况校验： 1. 动稳定校验（短路点为 K 2 ） 短路点数据：三相短路电流周期分量有效值的标幺值为： I K 2 ? =4.785(3) 三相短路冲击电流的有名值为： ish 2 = 2 K imp ? I K 2 =(3)2?1.8?7.467=19.008（kA） 校验： ies ? 20 ? ish 2 ? 19 .008 2. 热稳定校验( I t2t ? Qk ? I K3?) ? t k ? 82 ? 4 ? 256 ? 4.785 ? (1.5 ? 0.06 ) ? 7.4651故动稳定满足要求式中t k 热稳定短路计算时间，由后备继电保护动作时间（一般取 1.5s）与断路器固有分闸时间组成。? ?热稳定满足要求 35kV 断路器型号为 ZN ? 35 型的户外断路器四、10kV 侧断路器选择 （一）按正常工作条件选择断路器 ①按额定电压选择U alm ? 1.1U N ? 11 V） （k②按额定电流选择（5－11）I al ? KI N ? I max（5－12）31.5 3?10I max ? 1.05 I N ? 1.05 ?? 1.911( A)（5－13）根据以上计算，初步选择断路器型号为 ZN12 ? 10 型的断路器，其技术 参数如下表所示（如表 5－4） ：第 60 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计表（5－4） ZN12 ? 10 断路器的技术参数 型 号ZN12 ? 1010
80 80 31.5额定电压（kV） 额定电流（A） 额定开断电流（kA） 额定关合电流（峰值 kA） 动稳定电流（峰值 kA） 热稳定电流 4s（kA） 固有分闸时间（s） 重合闸无电流时间（s） 操作机构 备 注? 0.065? 0.075专用弹簧式 北开引自西门电子（二）按短路情况校验： 1. 动稳定校验（短路点为 K 3 ）( 短路点数据：三相短路电流周期分量有效值的标幺值为： I K33)? =3.049( 三相短路冲击电流的有名值为： ish 3 = 2 K imp ? I K33) =2?1.8?16.765=42.677（kA） 校验： ies ? 80 ? ish 3 ? 42 .677 2. 热稳定校验( I t2t ? Qk ? I K3?) ? t k ? 31 .52 ? 4 ? 3969 ? 3.049 ? (1.5 ? 0.065 ) ? 4.7721故动稳定满足要求式中t k 热稳定短路计算时间，由后备继电保护动作时间（一般取 1.5s）? ?与断路器固有分闸时间组成。 热稳定满足要求 10kV 断路器型号为 ZN12 ? 10 型的户外断路器第 61 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第三节 隔离开关选择隔离开关是发电厂，变电所常用的开关器件，它与断路器配套使用， 但隔离开关不能用来接通或开断短路电流和负荷电流，其主要功能是：隔 离电压，检修时使检修设备与电源隔离，以确保检修安全。倒闸操作，投 入备用母线或旁路母线以改变运行方式，常用隔离开关和断路器协同操作 来完成。分合小电流，因隔离开关具有一定的分合小电流和电容电流的能 力，可以用来分、合避雷器，电压互感器，空载母线等。 隔离开关与断路器相比，额定电压，额定电流选择及短路动、热稳定校 验项目相同，但由于隔离开关不能够开断、接通短路电流，故不需要进行 开断电流和关合电流的校验。 隔离开关的型式，应根据配电装置的布置特 点和使用要求等因素。一、参数选择 隔离开关及其操作机构按下表所列技术条件选择（如表 5－5）所示（表 5－5）隔离开关及其操作机构技术条件 项 技 术 条 件 目 参 数正常工作条件 短路稳定性 承受过电压能力 操作性能电压、电流、频率、机械荷载 动稳定、热稳定性电流和持续时间 对地和断口间的绝缘水平 分合小电流、旁路和母线环流、操作机构第 62 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计二、110kV 隔离开关选择 1.按正常工作条件选择隔离开关 ①按额定电压选择 设备允许最高工作电压U alm ? 1.1U N ? 1.1?110 ? 121 ） （kV（5-14）②按额定电流选择I max ? 1.05 I N ? 1.05 ?31.5 3 ?110? 173 .6( A)（5-15）根据上述计算结果，初步选择隔离开关型号为 GW4 -110 的隔离开关，其技 术参数如下表所示（如表 5－6） ： （表 5－6） GW4 -110 隔离开关的技术参数 型 号GW4 -110额定电压（kV） 额定电流（A） 动稳定电流峰值（kA） 4s 热稳定电流（KA） 备注110 630 50 20 不接地隔离开关2.按短路情况校验： 1) 动稳定校验（短路点为 K1 ） 短路点数据： 三相短路电流周期分量有效值的标幺值为：I K 1 ? =19.011( 三相短路冲击电流的有名值为： ish1 = 2 K imp ? I K31 ) =(3)2?1.8?9.544=24.295（ kA） 校验： ies ? 50 ? ish1 ? 24 .295 故动稳定满足要求第 63 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计2) 热稳定校验( I t2t ? Qk ? I K3?) ? t k ? 20 2 ? 4 ? 1600 ? 19.011 ? (1.5 ? 0.07 ) ? 29 .851式中t k 热稳定短路计算时间，由后备继电保护动作时间（一般取 1.5s）与断路器全开短时间组成。? ?热稳定满足要求 110kV 隔离开关型号为 GW4 -110 型的户外隔离开关三、35kV 侧隔离开关选择 （一）按正常工作条件选择隔离开关 ①按额定电压选择U alm ? 1.1U N ? 38 .（k V） 5②按额定电流选择（5－16）I al ? KI N ? I max（5－17）31.5 3?35I max ? 1.05 I N ? 1.05 ?? 545 .6( A)（5－18）根据以上计算，初步选择隔离开关型号为 GN 6 ? 35T 型的隔离开关，其 技术参数如下表所示（如表 5－7） ： （表 5－7） GN 6 ? 35T 隔离开关的技术参数 型 号GN 6 ? 35T额定电压（kV） 额定电流（A） 动稳定电流（峰值 kA） 热稳定电流 4s（kA） 固有分闸时间（s） （二）按短路情况校验：35 ? 0.06第 64 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计1. 动稳定校验（短路点为 K 2 ） 短路点数据：三相短路电流周期分量有效值的标幺值为： I K 2 ? =4.785(3) 三相短路冲击电流的有名值为： ish 2 = 2 K imp ? I K 2 =(3)2?1.8?7.467=19.008（kA） 校验： ies ? 75 ? ish 2 ? 19 .008 2. 热稳定校验( I t2t ? Qk ? I K3?) ? t k ? 30 2 ? 4 ? 3600 ? 4.785 ? (1.5 ? 0.06 ) ? 7.4651故动稳定满足要求式中t k 热稳定短路计算时间，由后备继电保护动作时间（一般取 1.5s）与断路器固有分闸时间组成。? ?热稳定满足要求 35kV 隔离开关型号为 GN 6 ? 35T 型的户外隔离开关四、10kV 侧隔离开关选择 （一）按正常工作条件选择隔离开关 ①按额定电压选择U alm ? 1.1U N ? 11 V） （k②按额定电流选择（5－19）I al ? KI N ? I max（5－20）31.5 3?10I max ? 1.05 I N ? 1.05 ?? 1.911( A)（5－21）根据以上计算，初步选择隔离开关型号为 GN19 ? 10 型的隔离开关，其 技术参数如下表所示（如表 5－8） ：第 65 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计表（5－8） GN19 ? 10 隔离开关的技术参数 型 号GN19 ? 10额定电压（kV） 额定电流（A） 动稳定电流（峰值 kA） 热稳定电流 5s（kA） 固有分闸时间（s） （二）按短路情况校验： 1. 动稳定校验（短路点为 K 3 ）10 630 50 20（4s）? 0.065( 短路点数据：三相短路电流周期分量有效值的标幺值为： I K33)? =3.049( 三相短路冲击电流的有名值为： ish 3 = 2 K imp ? I K33) =2?1.8?16.765=42.677（kA） 校验： ies ? 50 ? ish 3 ? 42 .677 2. 热稳定校验( I t2t ? Qk ? I K3?) ? t k ? 200 2 ? 4 ? 1600 ? 3.049 ? (1.5 ? 0.065 ) ? 4.7721故动稳定满足要求式中t k 热稳定短路计算时间，由后备继电保护动作时间（一般取 1.5s）与断路器固有分闸时间组成。? ?热稳定满足要求 10kV 隔离开关型号为 GN19 ? 10 型的户外隔离开关第 66 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第六章全所互感器配置和配电装置的选择第一节 互感器配置一、电流互感器配置原则 1.凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保 护和自动装置要求。 2.在未设断路器的下列地点应装设电流互感器； （1）发电机和变压器的中性点 （2）发电机和变压器出口 （3）桥型接线的跨条上 3.对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按 两相或三相配置。 4.一台半断路器接线中，线路-线路串可装设四组电流互感器，在能满足 保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器。线路-变压器串中， 当变压器的套管电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器 。二、电压互感器配置原则 1.电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同 期和自动装置的要求。电压互感器应能保证在运行方式改变时，保护装置 不得失压，同期点的两侧都能提取电压。 2.6～220kV 电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。第 67 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计3.当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感 器。 4.当需要在 330kV 及以下主变回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容 式套管上的电压抽取装置。 5.发电机出口一般装设两组电压互感器，供测量、保护和自动电压调整装 置需要。当发电机配有双套自动调压装置，且采用零序电压式匝间保护时， 可再增设一组电压互感器。 6.兼作并联电容器组泄能和兼作限制切断短空载长线过电压的电磁式电压 互感器，其与电容器组之间和线路之间不应有开断点。三、本所互感器的配置 （一）本所电流互感器配置 1. 由电流互感器的配置原则和设计要求，110kV 侧配置电流互感器按三相 配置，型号为 LB6 ? 110W ，分别配置于 110kV 侧断路器以及桥上和主变压器 的高压侧，且电流互感器配置为四串。 2. 35kV 侧电流互感器的配置，在 35kV 的两条进出线处各配置型号为LABN 6 ? 35 的三串电流互感器，并按三相配置。3. 10kV 侧电流互感器的配置，在 10kV 的两条进出线处各配置型号为LFZJ ? 10 的三串电流互感器，并按三相配置。4. 配置图见附图一 。(二）电压互感器的配置 1. 由电流互感器的配置原则和设计要求，110kV 侧进线配置电压互感器按 三相配置型号为 TYD110 / 3 ? 0.01H 。 2. 35kV 侧电压互感器的配置，在 35kV 的母线配置型号为 JDZ 2 ? 35 的电压 互感器，并按三相配置。第 68 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计3. 10kV 侧电压互感器的配置，在 10kV 的母线配置型号为 JDZJ ?10 的电压 互感器，并按三相配置。 4. 配置图见附图一 。第二节 主要电气设备表名称 110kV型LW6 ? 110 IZN ? 35号断路器35kV 10kV 110kVZN12 ? 10 GW4 -110GN 6 ? 35T隔离开关35kV 10kV 110kVGN19 ? 10LB6 ? 110WLABN 6 ? 35 LFZJ ? 10电流互感器35kV 10kV 110kVTYD110 / 3 ? 0.01HJDZ 2 ? 35 JDZJ ? 10电压互感器35kV 10kV主变压器 T1 主变压器 T2 所用变压器SFSZ8 ? 31500 / 110 SFSZ10 ? 40000 / 110SC10 ? 80 / 10第 69 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第三节 配电装置概述配电装置按电气设备地点不同，可分为屋内、屋外配电装置。按组成方式有 可分为：由电气设备在现场组装配电装置称为装配式。若在制造厂预先将开关电 器，互感器等安装成套，然后运至安装地点，则称为成套配电装置。一、配电装置的特点及要求： （一）屋内配电装置的特点： (1) 由于允许安全净距小和可以分层布置，故占地面积较小。 (2) 维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响。 (3) 外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量。 (4) 房屋建筑投资较大。（二） 屋外配电装置的特点： (1) 土建工程量和费用较小，建筑周期较短。 (2) 扩建比较方便。 (3)相邻设备之间距离较大，便于带电作业。 (4) 占地面积大。 (5) 受外界空气影响，设备运行条件较差，须加强绝缘 (6) 外界气象变化对设备维修和操作有影响。 大、中、小型发电厂和变电所中，35KV 及以下的配电装置多采用屋内配电装置。 110KV 及以上多为屋外配电装置。但 110――220KV 装置，当有特殊要求成处于 严重污秽地区时，经过经济技术比较，也可以采用屋内布置。第 70 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计（三） 成套配电装置的特点： (1) 电气设备不止在封闭或半封闭的金属外壳中， 相间和对地距离可以缩小， 结构紧凑，占地面积小。 (2)所有电器电器元件已在工厂组装成一个整体，大大减少现场安装工作量， 有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁。 (3)运行可靠性高，维护方便。 (4)耗用钢材较多，造价较高。二、配电装置应满足以下基本要求： (1) 保证运行可靠，按照系统和自然条件，合理选择设备，在布置上力求 整齐，清晰，保证具有足够的安全距离； (2) 要满足施工、运行和检修的要求； (3) 要达到噪音的允许标准及技术措施； (4) 静电感应的场强水平不超过我国规定的数值； (5) 对电晕无线电干扰进行控制。三、配电装置的设计原则 配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策， 遵循上级办法的有关规 程、规范及技术规定。 1) 节约用地； 2) 保证运行可靠； 3) 保证人生安全和防火要求； 4) 安装、运输、维护、巡视、操作和检修方便； 5) 在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节省材料和降低造价； 6) 便于分期建设和扩建。第 71 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第四节 配电装置的安全净距一、配电装置的安全净距 （一）屋内配电装置的安全净距 配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备的外形尺寸，检修和运输的安全 距离等因素而决定的，对与敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中最基本 的是带电部分对接地部分之间和不同相的带电部分之间的最小安全净距。 （二）屋外配电装置安全净距 根据电气设备和母线布置的高度， 屋外配电装置可分为中型， 半高型和高型。 (1)屋外配电装置的安全净距 设计配电装置确定带电导体之间和导体对接地构造的距离时还要考虑减少 相间短路的可能性及减小电动力。如软导线在短路电动力，风摆，温度等因素作 用下使相间及对地距离了的减小，隔离开关。开断允许电流不致发生相间和接地 故障，以及减小大电流导体附近的铁磁物质的发热。110KV 及以上还要考虑减小 电晕损失，带电检修等因素。 (2)屋外高压配电装置的若干问题 ① 母线及构造 屋外配电装置的母线有软母线和硬母线两种。软母线为钢芯铝绞线，软母线 和分裂导线，三相水平布置。用悬式绝缘子悬挂在母线构造架上。软母线可选用 较大的档距， 但档距越大， 导线弧垂也越大。 因而导线相间及对地距离就要增加。 母线及跨越线构架的宽度和高度均需要加大。 ②电气设备的布置第 72 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计按照断路器在配电装置中所占据的位置，可分为：单列、双列和三列 布置。断路器的各种排列方式，必须根据主线和地地形条件，总体布置和 出线方向等多种因素合理选择。隔离开关电流、电压互感器等均采用高式 布置，其支架高度的要求与断路器相同。二、配电装置设计的步骤 1) 选配电装置的形式 根据电压等级、电器形式、出线多少、有无电抗器、地形及环境条件等 因素，选择配电装置的形式。 2) 拟定配置图 将进线、出线、母联断路器、分段断路器、厂（所）用变压器、互感器、 避雷器等合理分配于各间隔，并表示出导体和电器在各间隔或小室中的轮 廓，但不要求按比例尺寸绘制。 3) 设计配电装置的平面图和断面图 平面图用来表示配电装置的各间隔、电器、通道、出口等的平面布置轮 廓。断面图是沿配电装置纵向（进出线方向）的断面侧视图，表示配电装 置电路中各设备的相互连接及具体布置。平面图和断面图均要求按比例绘 制，并标明尺寸。三、本次变电站的配电装置配置的型式（一）110kV 配电装置 110kV 配电装置用支持式管母线，分相中型，瓷柱式断路器单列布置， 一个方向进线。母线隔离开关选用垂直开启式，线路隔离开关选用水平开 启式，电流互感器和断路器布置在道路两侧。第 73 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计母线相间距离 21 米，间隔宽度 8 米，纵向尺寸 30.5 米。（二）35kV 配电装置 35kV 配电装置用户外软母线，分相中型，断路器单列布置，母线隔离开 关采用水平开启式，单层架构，母线首期一次上齐，电流互感器和断路器 布置在道路两侧，装设跨路管母线。母线相间距离 1 米，间隔宽度 5 米， 纵向尺寸为 23.2 米。（三）10kV 配电装置 10kV 配电装置包括引出电和所用电，布置为屋内成屋内电装置第 74 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计第七章 继电保护与自动装置配置继电保护与自动装置是变电所的重要组成部分，为了反映电力系统故 障和不正常工作状态,满足各种故障时主保护与后备保护可靠动作， 保证变 电站及电力系统安全运行,在变电站各元件上应配置以下继电保护和自动 装置.第一节 继电保护配置一、 继电保护应满足的基本要求 1.选择性 选择性是指继电保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，保 证系统中非故障元件仍然继续运行，尽量缩小停电范围。 2.速动性 快速地切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性， 减少用户在电压 降低的工作时间，以及缩小故障元件的损坏程度。 3.灵敏性 继电保护的灵敏性是指对于保证范围内发生故障或非正常运行状态的 反应能力。 4.可靠性第 75 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计保护装置的可靠性是指在其规定的保护范围内发生故障时， 能可靠地动 作。 二、 继电保护保护的分类 继电保护按其作用可分为主保护、后备保护和辅助保护。 1.主保护 是指被保护元件内部发生各种短路故障时，能满足系统稳定及设备安 全要求，有选择性地切除故障的保护。 2.后备保护 当主保护或断路器拒动时，用以将故障切除的保护 3.辅助保护 为了补充主保护和后备保护不足而增设的简单保护。三、继电保护的基本任务 电力系统继电保护的基本任务是： (1) 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元 件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。 (2) 反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件(如有无 经常值班人员)而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进 行调整， 或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予 以切除。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件 的危害程度规定一定的延时， 以免暂短地运行波动造成不必要的动作和 干扰而引起的误动。 (3) 继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合， 在条件 允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提第 76 页 共 100 页 110kV 降压变电站电气部分毕业设计电力系统运行的可靠性。 四、 变压器保护配置 （一）主变的主保护 1.为反应油箱内部各种短路故障和油面降低，本所主变装设气体保护， 即重瓦斯保护。 2.为反应变压器绕组和引出线的相间短路，以及中性点直接接地电网侧 绕组和引出线的接地短路及匝间短路，本所装设纵差动保护。 （二）后备保护 110kV 侧配置复合电压闭锁过电流保护和过负荷保护；35kV 侧配置过电流 保护；10kV 侧配置过电流保护。 中性点配置零序电流保护和零序电压保护。 其他保护配置轻瓦斯 （本体和有载调压装置） 油位 、 （本体和有载调压装置） 和压力释放阀动作报警。 （三）辅助保护 1.为反应大电流接地系统外部接地短路，本所装设零序电流保护。 2.为反应过负荷，本所装设过负荷保护。 3.为反应变压器过励磁应装设过励磁保护。五、线路保护配置 （一） 110kV 线路保护 1) 主保护的配置 由系统可知 110kV 线路配置有众联保护，全线路上任意点故障都能快第 77 页 共 100 页 110kV 降压变电