《110kV终端变电站电气部分初步设计》
设计说明书
××理工大学
电气工程及其自动化专业
二○××年×月
毕业设计（论文）任务书
电力工程学院 电气工程及其自动化 专业 ____级
学生姓名： 学号：
毕业设计（论文）题目：110kV终端变电站电气部分初步设计 毕业设计（论文）内容:
电气主接线设计； 所用电设计； 短路电流计算； 导体和设备选择设计； 配电装置设计；
过电压保护及防雷规划设计； 继电保护配置规划设计；
绘制电气主接线图；配电装置平面布置图、断面图；直击雷保护范围图；
编制设计说明书、计算书。
设计（论文）指导教师： （签字）
主 管 人： （签字）
设计题目原始参数及其它
一、变电所的建设规模
1、变电所类型： 地区终端变电所 ；
2、变电所一次设计并建成，计划安装两台容量 2 31.5MVA 有载调压变压器。
二、变电站与电力系统连接情况
1、待设计变电所接入系统电压等级为110 kV，距系统110 kV变电所 50 km； 2、变电所在系统最大运行方式下的系统阻抗标幺值：110kV系统为 0.13，基准容量Sj=100MVA；
3、变电所在电力系统中所处的地理位置、供电范围如图所示。
三、电力负荷水平
1、35kV出线 10 回，距离 28 km， 每回线的输送容量 3500 kVA，II负荷，cos = 0.82 ，Tmax=3500h以上；
2、10kV出线共 12 回， III 负荷，cos= 0.80 ，Tmax=3000h；其中 2 回线路为电缆出线，距离 3 km， 每回线路的输送容量 1400 kVA；其余为架空线，距离 8 km，每回线路的输送容量为 1400 kVA； 3、35/10kV侧无电源；要求负荷的cos从0.8提高到0.9； 4、所用电负荷统计为 63 kVA。
四、环境条件
海拔 1000m；本地区污秽等级2级；地震裂度 7级 ；最高气温36C；最低温度2.1C；年平均温度18C；最热月平均地下温度20C；年平均雷电日T=56日/年；其他条件不限。
五、其 它
设计时间为五周，时间安排、资料收集、参考文献、设计成果和其它要求等见“毕业设计指导书”。
正 文 目 录
前 言 --------------------------------------------------------------------------------------------------6 一、毕业设计的目的、意义------------------------------------------------------------------------6 二、电气设计的地位和作用------------------------------------------------------------------------6 三、本次设计的题目及参数------------------------------------------------------------------------6 四、对本次初步设计的要求------------------------------------------------------------------------6 五、对毕业设计题目的分析------------------------------------------------------------------------7 六、对本次初步计算的基本认识------------------------------------------------------------------7 第一章 变电站电气主接线设计 ----------------------------------------------------------------9 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第一节 第二节 第三节 第一节 第二节 第三节 第四节 第一节 第二节 第三节
电气主接线设计知识概述------------------------------------------------------------9 电气主接线的方案设计---------------------------------------------------------------12 确定电气主接线图---------------------------------------------------------------------16 主变和站用变选择---------------------------------------------------------------------17 变电站站用电设计---------------------------------------------------------------------18 无功补偿设计---------------------------------------------------------------------------19 短路电流计算概述-------------------------------------------------------------------21 短路电流计算-------------------------------------------------------------------------22 短路电流计算结果表----------------------------------------------------------------28 导体和电器选择设计概述 --------------------------------------------------------29 导体的选择与校验 -----------------------------------------------------------------32 电器设备的选择和校验 -----------------------------------------------------------37 电器主接线成果图------------------------------------------------------------------47 配电装置设计知识概述-------------------------------------------------------------48 配电装置设计-------------------------------------------------------------------------52 配电装置平面布置图----------------------------------------------------------------57
第二章 短路电流计算 ---------------------------------------------------------------------------21
第三章 导体和电器选择设计-------------------------------------------------------------------29
第四章 变电站配电装置设计 -----------------------------------------------------------------48
第五章 防雷保护和接地装置设计------------------------------------------------------------59 第一节 变电站防雷和接地概述------------------------------------------------------------ 59 第二节 第三节
避雷器的配置与选择----------------------------------------------------------------60 避雷针配置设计----------------------------------------------------------------------61
第六章 继电保护配置规划设计---------------------------------------------------------------66 结 论------------------------------------------------------------------------------------------------68 设计总结与体会------------------------------------------------------------------------------------69
谢 辞-------------------------------------------------------------------------------------------------70 参考文献 --------------------------------------------------------------------------------------------71
附 图
1、 变电站电气主接线图（A1） 2、 高压配电装置平面图（A1） 3、 高压配电装置断面图（A1） 4、 变电站直击雷保护范围图
[关键词]
110kV 终端变 初步设计
电气主接线 短路电流 高压设备 配电装置 防雷保护 继电保护
前 言
毕业设计是完成教学计划、实现培养目标的重要教学环节，是培养学生综合素质和工程实践能力的教育过程，对学生的思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能力具有深远的影响。
一、毕业设计的目的、意义
通过毕业设计的进一步系统学习，可以进一步巩固和扩大对电气工程及其自动化专业三年函授学习所掌握的相关理论知识。课本基础理论、方法是树立正确设计思想和设计方法的基本依据，电气设计手册、设计规程、典型的电气工程设计实例资料等是设计过程中必不可少的辅助资料。
经过毕业设计，所学专业理论知识将得到相当的运用和实践，这将使自己所学的理论知识提升到一定的运用层次，为完成实际工程设计奠定扎实的基本功和基本技能。最终达到学以致用的目的。 二、电气设计的地位和作用
电气设计在发变电工程设计的各个阶段中都起着主导作用，是工程建设的关键环节。做好设计工作对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。设计是工程建设的灵魂。电气一次设计的最后方案是安排工程建设项目和组织施工安装的重要依据。 三、本次设计的题目及参数
依据电力学院成教部的统一计划，毕业指导教师的具体安排，在这次毕业设计中，本人承担的课题为《110kV终端变电站电气部分初步设计》。任务书给定的具体设计参数如下：
1、待设计变电所为110 kV终端变电所，距系统50 km；在系统最大运行方式下的系统阻抗标幺值为 0.13，基准容量Sj=100MVA。
2、电力负荷水平：35kV出线10回，距离28 km， 每回线的输送容量3500kVA，II负荷，cos =0.82，Tmax=3500h以上；10kV出线共12回，III负荷，cos=0.80，Tmax=3000h；其中2回线路为电缆出线，距离3km，每回线路的输送容量1400kVA；其余为架空线，距离8km，每回线路的输送容量为1400 kVA。
3、35/10kV侧无电源；要求负荷的cos从0.8提高到0.9；所用电负荷统计为63kVA。
4、环境条件：海拔<1000m；本地区污秽等级2级；地震裂度<7级；最高气温36℃；最低温度-2.1℃；年平均温度过18℃；最热月平均地下温度20℃；年平均雷电日T=56日/年；其他条件不限。 四、对本次初步设计的要求
根据设计任务书、设计指导书的要求，并初步分析原始数据资料后，基本明确本次变电设计任务，即在规定的时间内完成110kV终端变初步设计。最终得出以下成果：初步设计说明书、计算书合订本一份；完成以下设计图：推荐方案电气主接线
图一张（#1号）；配电装置平面布置图一张（#1号）；配电装置断面图一张（#1号）；防雷布置图一张（#3号）。 五、对毕业设计题目的分析
①、本次设计变电站要求的程度为初步设计。
②、变电站的建设规模：2×31.5MVA 110kV终端变电站，变电所一次设计并建成，主变采用有载调压变压器。
③、在系统中的地位：本次设计的变电站为110kV终端变，在电力系统中，终端变划分为一般变电站。
④、与电力系统的连接情况：本变电站连接的系统容量3000 MVA，本站容量占系统容量的：63 MVA ÷3000 MVA =2.1%（<15%），本变电站在该系统中不是重要负荷。
⑤、电力负荷水平：35kV出线10回，均为 II类负荷， 10kV出线共12回，均为III类负荷。
⑥、对所给设计参数做进一步分析计算，可得以下具体参数： 35kV侧负荷总容量：10回×3.5MVA×0.82=28.7 MVA，
10kV侧负荷总容量：12回×1.4MVA×0.8＋0.063 MVA（站用） =13.5 MVA。 本站总负荷容量：28.7 MVA＋13.5 MVA=42.2 MVA，
本站总负荷的70%时容量：42.2 MVA×0.7=29.5 MVA（< 单台变压器容量31.5MVA），
常年经济运行容量取总容量的70%时容量：2×31.5MVA×0.7=44.1 MVA，（经济运行容量一般取总负荷容量的0.6～0.8，这里取为0.7）。 10年后总负荷容量：取负荷自然增长率为4%时，10年后总负荷容量：42.2 MVA×e10×0.04=62.9 MVA。（《发电厂电气部分》P35公式L=L0emx） 以上结果说明：
1）、本站常年经济运行容量与供出负荷容量基本持平，本站能保持常年经济运行。
2)、满足当一台变压器停运，另一台变压器要能承担本站总负荷的70%以上容量的要求。
3)、10年后本站变压器容量将全部被带满。 六、对本次初步计算的基本认识
1）、待设计变电站为一般变电站，在系统中不是重要负荷，负荷水平均为II类负荷以下。根据《变电站设计技术规程》、《电力工程电气设计手册》的相关规定，对待设计变电站可靠性要求不高，对经济性要求相对要高些，这是本次电气主接线初步设计的基本原则点。
2）、变电站电气主接线及配电装置毕业（初步）设计，重在设计过程、设计分析、设计思路的清晰和完整，重在撑握和运用正确的设计方法。
3）、由于初步设计只是解决方案问题，所以，不要求做得很详细具体，很深入。但初步设计内容必须完整，初步设计内容大致包括以下几部分：①说明书，②计算书（短路电流计算及电气设备选择），③图纸（主接线图、总平面布置接线图、断面图、
主要设备材料汇总表），④工程概算（由概算人员完成，对工程的费用做近似估计）。 4）、主接线图
这是最重要的一张图纸，是所有其它图纸的依据。主接线图除了要表明各种电气设备有相互联系以外，还应表明设备的规范，防侵入电波及感应雷的措施，中性点接地方式，电压互感器及电流互感器的配置等。
5）、总平面布置接线图
总平面布置接线图上应清晰表明各种电气设备的相互距离，其中包括纵向尺寸和横向尺寸两种，纵向尺寸反映从围墙起经各种设备、道路、变压器、室内配电装置、出线构架，直到另一围墙为止的距离。横向尺寸表达各并列间隔内部以及间隔和间隔之间的距离等。
6）、断面图 根据主接线和总平面布置方式的不同，应有相应的断面图，一般包括出线间隔、进线（即变压器回路）间隔、母联间隔、分段间隔、电压互感器及避雷器间隔、所用电间隔等
7）、对变电所设计的要求
(1)、设计要符合各项技术经济政策。
(2)、设计要做到节约用地，不占良田，少占农田，技术先进，经济合理，安全可靠，确保质量。
(3)、要积极推广和采用经生产实践证明是行之有效的新技术、新设备，并尽量采用标准化构件和系列产品。
(4)、设计要考虑到发展的可能性，其规模应按5～10年远景来规划。为节省一次投资，可根据实际负荷增长的需要分期建设。
第一章 变电所电气主接线设计
变电所主接线设计，必须从全局出发，统筹兼顾，并根据本变电所在系统中的地位、进出线回路数、负荷情况、工程特点、周围环境条件等，确定合理的设计方案。 电气主接线设计，一般分以下几步：
1、拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟定出若干可行方案，内容包括主变压器型式、台数和容量，以及各电压级配电装置的接线方式等。
2、经济比较：依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优、缺点，淘汰一些较差的方案，保留 23个技术上相当的较好方案，进行计算，选择出经济上的最佳方案后，确定最优主接线方案。
3、短路计算：依据所确定的主接线，进行短路计算。 4、设备选择：依据短路计算结果，选择设备。
5、绘制电气主接线单线图。电气主接线一般按正常运行方式绘制，采用全国通用的图形符号和文字代号，并将所用设备的型号、发电机主要参数、母线及电缆截面等标注在单线图上。单线图上还应示出电压互感器、电流互感器、避雷器等设备的配置及其一次接线方式，以及主变压器接线组别和中性点的接地方式等。
第一节 电气主接线设计知识概述
一、 电气主接线设计依据
变电所电气主接线设计，以下列各点为基本设计依据：①根据毕业指导教师具体安排的课题和《设计任务书》要求；②根据变电站在电力系统中的地位和作用；③根据变电站的最终建设规模；④根据变电站负荷的大小和重要性；⑤根据系统备用容量的大小；⑥根据变电所主接线设计的具体参数。
二、电气主接线设计的基本要求 A) 可靠性要求 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。对可靠性应注意的问题：应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践。主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。要考虑所设计变电所在电力系统中的地位和作用。主接线可靠性的具体要求如下：
1) 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。
2) 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。 3) 尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。
4) 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。
B) 灵活性要求
主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。
1) 调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。
2) 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。
3) 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压气或线路而不互相干扰，并且对一次和二次的改建工作量最少。
C) 经济性要求
1、主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。 1) 主接线应力求简单，以节省短路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。 2) 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。 3) 要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。 4) 如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。
2、占地面积小：主接线设计要为配置布置创造条件，尽量使占地面积减少。 3、电能损失少
经济合理地选择变压器的种类（双绕组、三绕组或自藕变压器）、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。
三、6～220 kV高压配电装置的常用电气主接线条文说明 一) 单母线接线
1、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。 2、缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障母线段分开才能恢复非故障段的供电。 3、适用范围：一般只适用于一台主变压器的以下三种情况： 1) 6～10 kV配电装置的出线回路数不超过5回。 2) 35～63 kV配电装置的出线回路数不超过3回。 3) 110～220 kV配电装置的出线回路数不超过2回。 二) 单母线分段接线 1、优点：
1) 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。
2) 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。 2、缺点：
1) 当一段母线或母线隔离开关发生故障该母线的回路都要在检修期间内停电。 2) 当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。 3、适用范围：
1) 6～10 kV配电装置的出线回路数为6回及以上时。 2) 35～63 kV配电装置的出线回路数为4～8回时。 3) 110～220 kV配电装置的出线回路数为3～4回时。
三) 双母线接线
双母线的两组母线同时工作，并通过母线联络断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上。由于母线继电保护的要求，一般某一回路定与某一组母线连接，以固定连接的方式运行。 1、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，能迅速灰复供电；检修任一回路的隔离开关，只停该回路。
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系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。
3)扩建方便。向双母线的左右任一方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配。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，以致连接不同的母线段时不会象单母线分段那样导致出线交叉跨越。
4)便于试验。当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
2、缺点：
5)增加一组母线就需要增加一组母线隔离开关。
6)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。为了避免隔离开关误操作，需要在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 3、适用范围：
当出线回路数或母线上电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求迅速恢复供电、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，各级电压采用的具体条件如下： 1）6～10 kV配电装置，当出线回路数较多，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。 2）35～63 kV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）110～220 kV配电装置的出线回路数为5回及以上时；或其在系统中居重要地位，出险回路数为4回及以上时。 四) 增设旁路母线
为了保证单母线分段或双母线的配电装置在进出线断路器检修时不中断对用户的供电，可在需要的时候增设旁路母线，以便提高供电可靠性，减少负荷停电时间，但这会导致投资增加。
第二节 电气主接线的方案设计
根据《变电站设计技术规程》、《电力工程电气设计手册》的规定，结合第一节相关条文说明及前言对设计任务的分析，在理解设计任务给定参数的基础上，拟订本次
设计各电压等级侧适合要求的若干个主接线方案，并进行技术和经济比较，得出最优接线方案。
一、 各电压等级侧电气主接线的方案选择
前言中已分析说明了待设变电站的特点，在对设计课题进一步分析理解的基础上，将待定变电站各电压等级侧能满足规程要求并适合本次设计要求的电气主接线类型依次说明如下。
一) 10kV侧：
已知出线12回，考虑要提高功率因素，必须进行电容补偿，需增加2个备用回路；考虑站用电需要，10 kV出线还需增加2个备用回路，共需备用4个回路。则10 kV侧出线共16回。
根据《35～110kV变电所设计规范》第3.2.5条的规定，规定原文“当变电所装有两台主变压器时，6～10kV 侧宜采用分段单母线，线路为12 回及以上时亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当6～35kV 配电装置采用手车式高压开关柜时不宜设置旁路设施”。
本设计10kV配电装置拟用屋内布置开关柜接线形式进出线，且为终端变，具备停电检修断路器的条件。因此，首先将单母线分段带旁路接线否定。
本次设计的变电站，10kV侧入围的电气主接线类型有单母线分段接线与双母线接线二种。现将10 kV侧二种接线方案进行可靠性、经济比较如下。
1. 二种接线方案可靠性（优缺点）比较如下表：
序号 方案 优 点 1）用断路器把母线分段后，对重要用单母1 线 分段 户可以从不同段引出两个回路，有两缺 点 1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的回路都要个电源供电；2）当一段母线发生故障，在检修期间内停电； 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 1）供电可靠，任一组母线故障或检修2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；3）扩建时需向两个方向均衡扩建 双母2 线 接线 时，不影响任一条回路供电；2）调度灵活，任一条回路可任意分配到某一组母线上运行；3）扩建方便，向左右两任何一方扩建均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配；4）便于试验。 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，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。 对于本次要求设计的变电站主接线技术可靠性而言，上述二种接线方案均能满足接线要求，且双母线接线方案优于单母线分段方案。但可靠性要求不是本次设计变电站要求的重点，还需进一步做经济性比较后，方可确定最优接线方案。
2. 二种接线方案经济性比较
（实际上，双母线接线与单母线分段接线在经济上是不可比的，但为了学习主接线经济比较的方法，将上述两接线议案较牵强的做经济比较如下。）
经济性比较是本次设计变电站要求的重点。换言之，它是取舍电气主接线方案的重要依据。
在经济比较中，一般有综合投资（包括主要设备及配电装置的投资）和年运行费用两大项。本设计中，只对各方案中配电装置不同部分的综合投资进行比较，年运行费用比较因参数不全等原因省略不做。
配电装置的综合投资的计算，是依据各种不同母线接线形式，均按一定规模并计入相应配电设备成本投资后，计算出该配电装置的全部投资（基础值）；然后根据实际情况, 再计入增加或减少若干个对应回路数的投资，最终求得各入选方案的全部投资。比较过程中，采用参考类似接线方案的方法。
参考《发电厂电气设计》P41‘6～10kV屋内配电装置投资’表，取该表对应参考数据如下表：（万元）
增加或减少一个回路数主变进线 项目名称 断路器型号 单母线分段 双母线接线 GG-1A-25 SN3-10/2000 回路数 2 2 馈线 断路器型号 GG-1A-07 SN2-10/600 回路 6 6 综合投资 的投资 （万元） 母线 馈线 7.5 15.1 1.0 1.9 0.55 1.0 本次设计变电站10kV出线共16回, 参考上表数据,分别计算上述两方案的配电装置的综合投资:
单母线分段方案=7.5+(16－6)×0.55=13（万元） 双母线接线方案=15.1+(16－6)×1.0=25.1（万元） 很明显，双母线接线方案综合投资多于单母线分段方案。
也可从配电装置主要设备使用数量上,对上述两方案进行分析比较如下表：
接线方案 单母线分段 双母线接线 母线使用量 1 2 断路器台数台数 17 17 隔离开关组数 34 51 同样可以看出，在主要设备的使用数量上，双母线接线方案多于单母线分段方案。（主要设备的使用数量增加是投资增加的直接原因，也是导致年运行费用增加的直接原因）。
3. 10kV侧主接线结论：
通过以上分析、比较，在本次待定变电站设计10kV侧，最优接线方案为单母线分段接线。
10kV母线上一共布置10kV负荷16回，均为III类负荷，功率因素cos=0.80，经后续补偿后，可达cos=0.90，线路年利用小时数Tmax=3000h，其中，架空线路出
线10回，每回线路配电距离为8km，输送容量为1400kVA；电缆线路出线2回，每回线路配电距离3km，输送容量1400kVA；备用回路4回。
二) 35kV侧：
35kV侧已知最终出线10回，根据《35～110kV变电所设计规范》第3.2.3条、第3.2.4 条的规定，规定原文“35～110kV 线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线，超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。35～63kV线路为8 回及以上时，可采用双母线接线。110kV线路为6 回及以上时宜采用双母线接线”；“在采用单母线分段单母线或双母线的35 ～110kV 主接线中当不允许停电检修断路器时可设置旁路设施”。
首先将带旁路接线方案否定，理由同10kV侧。
做进一步分析知，扩大桥形、单母线接线方案只适用于出线回路较少的接线中，对本站10回35kV出线而言，显然不宜采用。
因此，35kV侧入围的接线方案只有双母线接线和单母线分段两种方案。
35kV侧两种接线方案优缺点比较同10kV侧，经济性比较也同10kV侧。这里不重复。
对主接线可靠性而言，双母线接线方案优于单母线分段方案，对经济性而言，单母线分段方案优于双母线接线方案。到底选谁呢？
从建设终端变电站的根本出发点来看，其目标就是为了满足供电负荷的需要，达到多供电、多让用户满意的目的。这就要求供电必须安全、可靠、稳定，必须保证大多数用户的正常用电需要。电气主接线的可靠是以上一切的基础。本次设计变电站35kV侧10回负荷出线容量：10回×3.5MVA=35 MVA，占本站总容量的百分比为：35÷63=56%，可见，35kV负荷在本站的地位很重，必须首先保证其供电可靠性，才能让大多数用户满意。因此，本站35kV侧电气主接线选择可靠性占优的双母线接线方案。
35kV侧接线方案结论：
35kV侧电气主接线选择双母线接线方案。
35kV母线共布置35kV出线10回，每回输送距离28km，输送容量3500kVA，均为II负荷，功率因素cost =0.82，线路年利用小时数Tmax =3500h以上，本设计中取Tmax =4000h。 三) 110kV侧
需先确定其进线回路后，才可以选择满足规程要求的电气主接线类型。现将回路确定分析、计算如下。
1. 110kV侧进线回路数及导线选择
本变电站主变容量为2×31.5MVA=63 MVA，电源距离为50km，总负荷容量42.2 MVA，全年经济运行容量取全部容量的70%，即：63 MVA×70%=44.1 MVA。
1) 导线选择
根据《架空线路设计规程》要求，对年利用小时数大，传输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。其计算公式为：
S= Ig / J 式中，S为导体的经济截面（mm2）（待求值）, Ig为回路最大持续工作电流（A），
J为经济电流密度（可查《发电厂电气部分》P114图4-26）。
本变电站110kV进线导线按上计算公式确定经济截面。因任务书要求35kV线路
Tmax = 3500h以上，所以，取本站110kV进线年利用小时数Tmax=4000h，查《发电厂电气部分》P114图4-26，得J=1.28 A/mm2，
按S=3UI计算最大持续工作电流：
Ig=S÷3U= 63 MVA÷（3×110kV）=330.7A； 将已知值代入计算公式：
S = Ig /J=330.7÷1. 28 =258（mm2） 查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》P115 附表1-21 ‘LGJ钢芯铝绞线规格及长期允许载流量’表，本站110kV进线导线选用LGJ-240/30型钢芯铝绞线便可满足要求，LGJ-240/30型导线参数为：计算截面为275.96 mm2（＞S=258mm2），＋80℃时他长期允许载流量为662A（＞Ig=330.7A）。
根据《设计规程》的相关规定，当导线所选型号高于LGJ-70时，可不做电晕电压校验。本设计不对LGJ-240/30型导线做电晕电压校验。
2) 回路数选择
查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》P24 表3-1‘各电压等级线路合理输送容量及输送距离’表，110kV单回线路合理输送容量为10～50 MVA（＞本站总负荷容量44.2 MVA），合理输送距离150～50km（＞本站电源距离50km ）。
因此，将本站110kV进线确定为单回LGJ-240/30型导线供电，已能满足输送容量及输送距离要求。
2. 确定110kV侧电气主接线类型
已知本110kV变电站进线为一个回路， 该回线带本站2台主变。根据《35～110kV变电所设计规范》第3.2.3条的规定，规定原文“35～110kV 线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线，超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。35～63kV线路为8 回及以上时，可采用双母线接线。110kV线路为6 回及以上时宜采用双母线接线”。可知，满足规程要求并适合本设计110kV侧的电气主接线类型只有单母线接线一种类型。
110kV侧电气主接线初选接线方案唯一，即单母线接线，其优缺点如下表：
序号 1 方案 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（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电 110kV侧接线方案结论：
110kV变电站进线选定为一个回路。110 kV侧电气主接线为单母线接线，该母线带2台31.5MVA有载高压变压器。
第三节 确定电气主接线图
以上对各电压等级侧电气主接线已选择，其结果是：110kV采用单母线接线，35kV采用双母线接线，10kV采用单母线分段接线。任务书中已给定本站变压器为2台31.5MVA有载调压变压器。经计算110kV进线一回，35kV出线10回，10kV出线16回；根据以上基本参数，将本次设计变电站电气主接线简易图确定如下。经后续设计后，再进一步完善主接线图。
第四节 主变和站用变选择
根据《电力工程电气设计手册》、《变电站设计技术规程》的规定，及任务书给定的参数，选择变压器。
一、 110 kV主变压器的选择及主要参数
两台容量 2 31.5MVA有载调压变压器，涉及110kV、35kV、10kV三个电压等级。 根据《电力工程电气设计手册》第五章‘主变压器选择’P217的规定，①相数选
择主要要考虑：制造条件、可靠性要求、运输条件等因素，②绕组数量选择主要依据：在具有三种电压等级的变电站中，若通过主变各侧绕组的功率均达该变容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站装置有无功补偿设备时，主变宜采用三绕组变压器。③绕组连接方式选择主要要考虑：变压器绕组连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。在我国，电力系统变压器绕组连接方式只有Y、△两种，一般规定，110kV及以上侧变压器绕组采用Y连接，35kV侧绕组也采用Y连接，35kV以下侧采用△连接。④对于110kV及以下变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。
因此，本站主变宜选择三相三绕组有载调压变压器，现将本站主变具体型号和相关参数说明如下。
查《电力系统课程设计毕业设计参考资料》P106附表1-13‘110 kV三绕组有载调压变压器’表，本设计110 kV主变选择为SFSZL7-31500/110，得以下参数。
110kV主变压器选择结果表
型号 额定容量（kVA） 额定电压（kV） 高压 121±8×1.25% 连接组别 YN，yn0,d11 中压 38.5±2×2.5% 空载电流（%） 1.4 空载 低压 10.5 损耗()kw 短路 50.3 175 SFSZL7-31500/110 31500 阻抗电压（%） 高中 10.5
高低 17-18 中低 6.5 二、 10 kV站用变压器的选择及主要参数
本设计任务书已确定了本站站用电负荷为63 kVA。
1. 按《变电站设计技术规程》的规定，变电站站用变负荷一般按Ⅱ类负荷考虑，一般采用0.4kV电压等级供出。按上述原则确定本次设计变电站的站用变，已能满足供电要求。
2. 站用变选择容量时，需考虑10%的备用容量，并取功率因素cos =0.9，则本站用变最终需选择最大容量应≥63 kVA×1.1/0.9=77 kVA。取80kVA
3. 有载调压变电站一般装设两台站用变，因此，本站用变负荷考虑由本站10kV侧的两段母线各出一个回路供电，采用10kV双绕组变压器。
4. 现将本站站用变具体型号和相关参数说明如下。
查《电力系统课程设计毕业设计参考资料》P98附表1-6‘10 kV双绕组变压器’表，本设计10 kV站用变选择为S9-80/10，得以下参数。
10kV站用变压器选择结果表
型号 额定容量（kVA） 额定电压（kV） 阻抗 连接 空载 损耗(kw) 高压 低压 S9-80/10
80 10±5% 0.4 电压组别 电流空载 负载 （%） （%） 4 Y，yn0 2.4 0.25 1.25 第五节 变电站站用电设计
根据《电力工程设计手册》、《变电站设计技术规程》的规定，变电站站用电负荷，其可靠性要求不如发电厂那样高。站用电负荷一般由变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、空气压缩机、油处理设备、检修工具以及站用采暧、通风、照明、供水等部分组成。这些负荷都不大，因此，变电站站用电一般只需0.4kV电压等级一级供出，常采用动力与照明混合供电的方式进行。
本次设计任务书中，对站用电负荷未提出特殊性要求，因此，本站用电接线方案按常规设计考虑，即，0.4kV站用电母线采用低压断路器（自动空气开关）进行分段，各用电负荷以低压成套配电装置供电，并将负荷平均地布置、分配在0.4kV各段母线上，高压侧（10kV）采用高压断路器进行负荷控制。考虑站用变在本站的地位和重要性，分别将本站两台站用变接于10kV分段母线的各段上，这样有利于站用变互为备用。
以80kVA的站用电变负荷全部带满来确定站用负荷回路的最大电流：I=S/3U=80/（3×10）=4.82A。现将站用电接线图绘制如下，设备具体选型见后续章节。
第六节 无功补偿设计
根据任务书要求，本次设计变电站要求对10kV侧进行无功补偿设计。初始条件为：35/10kV侧无电源，要求10kV侧负荷的功率因素cos从0.8提高到0.9。
根据《电力工程电气设计手册》第九章的相关说明，无功功率包括容性无功功率及感性无功功率两部分的内容。因此，无功补偿设计需要做电容补偿、电抗补偿两部分计算。
一. 原则性条文说明：
1. 电力系统的平衡是保证电压质量的基本条件。无功功率平衡遵循分层（如电压）平衡的原则。对于不同电压等级的网络，无功功率平衡与补偿的形式是不同的。
2. 10kV配电线路的无功补偿宜配置高压并联电容器，或在配电变压器低压侧配置低压并联电容器，电容器安装容量不宜过大，一般约为配电变压器总容量的5—10%，且在线路最小负荷时，不应向变电站倒送无功。
3. 对于直接供电的终端变电站，安装的最大容性无功应等于装置所在母线上的负荷按提高功率因素所需补偿的最大容性无功量与主变压器所需补偿的最大容性无功量之和。本设计中，不考虑主变压器所需补偿，只计算母线上所需的补偿。
4. 利用并联电容器组的投切，可以满足电网无功变化要求时，则不需另外安装并联电抗补偿装置。本设计中，对此条规定无法求证。设计按常进行。
二. 所需的容性无功量计算： 本变电站10kV母线上的有功负荷P：
P=12回×1.4MVA/回×0.8＋0.08 MVA（站用）=13.52MVA。
查《电力工程电气设计手册》P477表9-8‘为得到所需cos每kVA有功负荷所需补偿的容性无功量’表，知功率因素cos从0.8提高到0.9时，每kVA有功负荷所需补偿的无功量为0.27Kvar/ kVA
则，本变电站10kV母线上所需补偿的容性无功量Qc为： Qc=13.52kVA×103×0.27Kvar/ kVA=3650.4Kvar=3.7Mvar。
占主变总容量的百分比：3.6504÷63=0.058=5.8%。为允许的补偿范围。 三.
电抗器
在容性补偿回路中串入电抗器，可有效预防母线电压陡然升高现象的发生。因此，低压侧无功补偿通常采用电抗器与电容器相配合的方式进行。
四. 结论
通过以上分析，本次设计变电站10kV母线上采用并联电容器的方式对10kV侧容性无功负荷进行补偿，并联电容器容量确定为2×2Mvar。采用串联电抗器的方式对并联电容器进行限流。
并分别将本站两组补偿装置接于10kV分段母线的各段上，以便在相对运行方式时按需要分组投切。
查《城乡电网建设改造设备使用手册》P141，P712，将电容器选型为单相纸膜电容器：BW212/
3-2000-1W，将电抗器选型为三相干式空芯电抗器：
CKSCKL-1200/10-12。无功补偿接线方式简图如下：
第二章 短路电流计算
第一节 短路电流计算概述
一、短路电流计算的目的意义
1. 电力系统短路的危害及种类
在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小及突然短路时的暂态过程，
使短路电流值大大增加，短路点的电弧有可能烧坏电器设备。另外，导线也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形，甚至损坏。短路还会引起电网中电压降低，使用户的供电受到破坏。短路还会引起系统功率分布的变化，影响发电机输出功率的变化。短路种类有：三相短路；两相短路；单相短路接地；两相短路接地。
2. 为什么进行短路电流计算
为使所选电器设备和导体有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要， 而进行短路电流计算。
二、短路电流计算的基本假定和计算方法 1. 基本假定：
1) 正常工作时，三相系统对称运行 2) 所有电源的电动势相位角相同
3) 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行。
4) 电力系统中各元件的磁路不饱和，带铁芯的电气设备电抗值不随电流大
小发生变化。
5) 系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%接在高压母线上，50%接
在系统侧。
6) 短路发生在短路电流为最大值瞬间。
7) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。
8) 除计算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
都忽略不计。
9) 元件计算参数均取其定额值，不考虑参数的误差和调整范围。 10) 输电线路的电容忽略不计。
11) 用概率统计法制定短路电流运算曲线。 2. 计算方法
常采用短路电流运算曲线法计算参数，一般按三相短路计算。在网络简化中，对短路点具有局部对称或全部对称的网络，同电位点可以短接，其间的电抗可以略去。
三、短路点的选择
一般选择最大运行方式下通过电器设备的短路电流最大的那些点为短路计算点。 四、限制短路电流的措施
限制短路电流的措施有：提高系统的电压等级；直流输电；在电力系统的主网加强联系后，将次级电网解环运行；在允许的范围内，增大系统的零序主抗，减少变压器的接地点等。
第二节 短路电流计算
一. 确定合适的短路电流计算点：
为选择10～110kV配电装置的电器设备和导体，而计算最大运行方式下流过各电器设备和导体的短路电流。经过对本次设计变电站电气主接图分析，共选择7个短路计算点d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7。各短路计算点确定如下图。
对上图有以下说明：
1. 选择短路计算点d1在110kV进线母线上，以便对110kV进线侧断路器、侧隔离开关、110kV母线进行选择；
2. 选择短路计算点d2在35kV母线上，并按最大运行方式的要求，略去母联开关的影响，将35kV母线简化如上图，以便对35kV进线侧断路器、侧隔离开关、35kV母线进行选择；
3. 选择短路计算点d3在10kV母线上，并按最大运行方式的要求，略去分段开关的影响，将10kV母线简化如上图，以便对10kV进线侧断路器、侧隔离开关、35kV母线进行选择；
4. 选择短路计算点d4在35kV出线上，以便对35kV出线侧断路器、侧隔离开关进行选择。因35kV侧10回架空出线的元件参数均相同，所以，只取一个短路计
算点。
5. 10kV出线包含三种不同性质的负荷，因此，选择三个短路计算点d5、d6、d7，并分别对应于10kV电容器出线回路、10kV电缆出线回路、10kV架空出线回路。以便依据负荷性质选择设备。
6. 本图电抗（元件）编号范围为0～33，为了和后续网络简化电抗（元件）编号有所区别，后续网络简化计算电抗（元件）编号可从101开始。
7. 本图电抗值均为标么值，后续网络简化电抗值也应取为标么值，以免造成计算错误。
二. 短路电流基本计算过程
参考《发电厂和变电站电气部分毕业设计指导》第四章‘短路电流计算’，对本次设计变电站各短路计算点进行计算。高压短路电流的计算，一般只计及各元件（变压器、电抗器、线路）的电抗，采用标么值计算。 1. 元件参数计算 1) 基准值计算
基准容量Sj=100MVA，
基准电压Uj取各级的平均电压：Uj =Up=1.05Ue , 基准电流Ij=Sj÷(3Uj) 基准电抗X j= Uj÷(3Ij)
本次设计变电站共设有110kV、35kV、10kV三个电压等级，将以上基准值计算如下表： 常用基准值表（Sj=100 MVA）
名称 额定电压（kV） 基准电压（kV） 基准电流（kA） 基准电抗 符号 Ue Uj Ij Xj 10 10.5 5.50 1.10 常用基准值 35 37 1.56 13.7 110 115 0.502 132 2) 标幺值计算
电路元件的标幺值等于元件有名值与元件基准值之比，计算公式如下： 电压标幺值：U*= U ÷ Uj 容量标幺值：S*= S÷Sj
电流标幺值：I*= I÷ Ij= I×（3Uj）÷Sj 电抗标幺值：X*=X÷Xj= X×Sj÷ Uj2 3) 线路元件电抗计算
为简化计算，将本次设计各线路元件电抗取平均值计算如下：
根据《电力工程设计手册》P121表4-3‘各类元件电抗平均值’表， 取本次设
计导线平均电抗：X正序=X负序=0.4Ω/km； 10kV三芯电缆平均电抗：X正序=X负序=0.08Ω/km。则可求得以下各元件电抗的有名值：
a) 110kV进线线路总电抗
有名值：X1=50×0.4=20Ω，标么值：X1*= X1÷Xj =20÷132=0.152 b) 35kV单回出线总电抗
有名值：X8=28×0.4=11.2Ω，标么值：X8*= X8÷Xj =11.2÷13.7=0.818 c) 10kV单回架空出线总电抗
有名值：X21=8×0.4=3.2Ω，标么值：X21*= X21÷Xj =3.2÷1.1=2.91 d) 10kV单回电缆出线总电抗
有名值：X20=3×0.08=0.24Ω，标么值：X20*= X20÷Xj =0.24÷1.1=0.218 e) 站用变回路出线总电抗
计算假定采用电缆出线，每回长度0.5 km ，则，X19 =0.5×0.08=0.04Ω，标么值：X19*= X19÷Xj =0.04÷1.1=0.036 f) 电容器回路出线总电抗，
计算假定采用电缆出线，每回长度0.5 km ，则，X18=0.5×0.08=0.04Ω，标么值：X18*= X18÷Xj =0.04÷1.1=0.036 4) 、变压器电抗计算
由第一章对110kV主变压器选择结果表中知以下参数：
型号 阻抗电压（U%） 高中（UAB%） 高低（UAC%） 中低（UBC%） SFSZL7-31500/110 10.5 17.5 6.5 三饶组变压器按以下方法进行简化（《发电厂和变电站电气部分毕业设计指导》P35）：
名称 接线图及等值电抗图 标么值计算公式 XAB*， XAC*，XBC* 等值电抗计算公式 XA*，XB* ，XC* 三绕组变 XAB* =UAB%·Sj/(100·Se) XA*=1/2（XAB* +XAC* -XBC*） XAC*=UAC%·Sj/(100·Se) XB*=1/2（XAB* + XBC* - XAC*） XBC*=UBC%·Sj/(100·Se) XC*=1/2（XAC*+ XBC*- XAB*） 数据代入标么值计算公式可求出XAB*， XAC*，XBC*
XAB* =UAB%·Sj/(100·Se) =10.5×100/(100×31.5)=0.333 XAC* =UAC%·Sj/(100·Se) =17.5×100/(100×31.5)=0.555 XBC* =UBC%·Sj/(100·Se) =6.5×100/(100×31.5)=0.206 以上结果代入等值电抗计算公式可求出XA*，XB* ，XC*
XA*=1/2（XAB*+XAC*-XBC*）=1/2（0.333+0.555 -0.206）=0.341 XB*=1/2（XAB*+XBC* -XAC*）=1/2（0.333+0.206 -0.555）=-0.008 XC*=1/2（XAC*+XBC*-XAB*）=1/2（0.555+0.206 -0.333）=0.214 将以上计算结果全部标入短路电流计算简图，进行下一步网络简化。 2. 网络简化计算
1) 对应不同的短路电流计算点，将其图解简化过程说明如下：
2) 对应图解简化过程，将标幺值计算过程说明如下：
X101*=X0*+X1*=0.13+0.152=0.282 X102*=(X2*+X4*)//(X6*+X7*)=(0.341+0.0)/2=0.171 X103*= X101*+ X102*=0.282+0.171=0.453 X104*=(X2*+X3*)//(X6*+X5*)=(0.341+0.214)/2=0.278 X105*= X101*+ X104*=0.282+0.278=0.56 X106*= X103* +X17*=0.453+0.818=1.271 X107*= X105*+X18*=0.56+0.036=0.596 X108*= X105*+X20*=0.56+0.218=0.778 X109*= X105*+X22*=0.56+2.91=3.47 3) 短路电流、短路冲击电流、全电流最大有效值、短路容量计算：
A) d1点短路时：Up=115，Ij=0.502， \"(3)= I*(3)=1/ X101*=1/0.282=3.55，则 I*\"(3)\"(3)三相短路电流：Id= I*×Ij=3.55×0.502=1.78 kA 1\"(2)\"(3)两相短路电流：Id= 0.866 I1d1 =0.866×1.78=1.54 kA (3)\"(3)短路冲击电流：ich= 2Kch Id1 =2.55×1.78=4.54 kA (其中： 冲击系数Kch查《发电厂和变电站电气部分毕业设计指导》P39表4-7，Kch=1.8，则2Kch=2.55，12(Kck1)2=1.52) \"(3)全电流最大有效值：Ich=12(Kck1)2×Id1=1.52×1.78=2.71 kA \"(3)\"(3)S短路容量： =3 UPI=3×115×1.78=354.20 MVA B) d2点短路时：Up=37，Ij=1.56， \"(3)= I*(3)=1/ X103*=1/0.453=2.21，则 I*\"(3)\"(3)三相短路电流：Id2= I*×Ij=2.21×1.56=3.45 kA \"(2)\"(3)两相短路电流：Id2= 0.866 Id2 =0.866×3.45=2.99 kA (3)\"(3)短路冲击电流：ich= 2Kch Id2 =2.55×3.45=8.8 kA
\"(3)全电流最大有效值：Ich=12(Kck1)2×Id2 =1.52×3.45=4.31 kA \"(3)3×37×3.45=221 MVA 短路容量： S\"(3)=3 UPId2=C) d3点短路时：Up=10.5，Ij=5.50， \"(3)= I*(3)=1/ X105*=1/0.56=1.79，则 I*\"(3)\"(3)三相短路电流：Id3= I*×Ij=1.79×5.5=9.82 kA \"(2)\"(3)两相短路电流：Id= 0.866 I3d3 =0.866×9.82=8.51 kA
(3)\"(3)短路冲击电流：ich= 2Kch Id3 =2.55×9.82=25.0 kA \"(3)全电流最大有效值：Ich=12(Kck1)2×Id3 =1.52×9.82=14.9 kA \"(3)3×10.5×9.82=178.6MVA 短路容量： S\"(3)=3 UPId3=D) d4点短路时：Up=37，Ij=1.56， \"(3)= I*(3)=1/ X106*=1/1.271=0.79，则 I*\"(3)\"(3)三相短路电流：Id4= I*×Ij=0.79×1.56=1.23 kA
\"(2)\"(3)两相短路电流：Id4= 0.866 Id4=0.866×1.23=1.06 kA (3)\"(3)短路冲击电流：ich= 2Kch Id4 =2.55×1.23=3.14 kA \"(3)全电流最大有效值：Ich=12(Kck1)2×Id4 =1.52×1.23=1.87 kA \"(3)短路容量： S\"(3)=3 UPId4=3×37×1.23=78.83 MVA
E) d5点短路时：Up=10.5，Ij=5.50， \"(3)= I*(3)=1/ X107*=1/0.596=1.68，则 I*\"(3)\"(3)三相短路电流：Id5= I*×Ij=1.68×5.5=9.23 kA \"(2)\"(3)两相短路电流：Id5= 0.866 Id5 =0.866×9.23=7.99 kA (3)\"(3)短路冲击电流：ich= 2Kch Id5 =2.55×9.23=23.53kA \"(3)全电流最大有效值：Ich=12(Kck1)2×Id5 =1.52×9.23=14.02 kA \"(3)3×10.5×9.23=167.83 MVA 短路容量： S\"(3)=3 UPId5=F) d6点短路时：Up=10.5，Ij=5.50， \"(3)= I*(3)=1/ X108*=1/0.778=1.29，则 I*\"(3)\"(3)三相短路电流：Id6= I*×Ij=1.29×5.5=7.07 kA \"(2)\"(3)两相短路电流：Id6= 0.866 Id6 =0.866×7.07=6.12 kA (3)\"(3)短路冲击电流：ich= 2Kch Id6 =2.55×7.07=18.03kA \"(3)全电流最大有效值：Ich=12(Kck1)2×Id6 =1.52×7.07=10.75 kA \"(3)3×10.5×7.07=128.57 MVA 短路容量： S\"(3)=3 UPId6=G) d7点短路时：Up=10.5，Ij=5.50， \"(3)= I*(3)=1/ X109*=1/3.47=0.29=0.3，则 I*\"(3)\"(3)三相短路电流：Id7= I*×Ij=0.3×5.5=1.64 kA \"(3)\"(2)两相短路电流：Id7= 0.866 Id7 =0.866×1.64=1.42 kA \"(3)(3)短路冲击电流：ich= 2KchId7 =2.55×1.64=4.17kA \"(3)全电流最大有效值：Ich=12(Kck1)2×Id7 =1.52×1.64=2.49 kA \"(3)3×10.5×1.64=29.71 MVA 短路容量： S\"(3)=3 UPId7=4) 短路电流计算结果表
将上述各短路电流计算点d1～d7的计算结果汇总如下表。
短路电流计算成果表 短路点编号 基值电基值电压Uj流Ij（kV） （kA） 短路点电抗标0S三相短路电归算后幺值流 电抗标X*的图幺值X* 中编号 标幺值 0S 两电流 三相全电电流大有量相短路稳态短路电流 短路流最短路容有名值冲击效值MVA 标幺值 kA kA 值kA kA 短路点名称 有名值有名值kA d1点 110母线 d2点 35母线 d3点 10母线 d4点 35出线 d5点 10站用 115 37 10.5 37 10.5 0.502 0.282 101 1.560 0.453 103 5.499 0.560 105 1.560 1.271 106 5.499 0.596 107 5.499 0.778 108 5.499 3.470 109 3.55 1.78 1.54 3.55 1.78 4.54 2.71 354.20 2.21 3.44 2.98 2.21 3.44 8.78 5.24 220.50 1.79 9.82 8.50 1.79 9.82 25.04 14.93 178.37 0.79 1.23 1.06 0.79 1.23 3.13 1.87 78.59 1.68 9.23 7.99 1.68 9.23 23.53 14.02 167.59 1.29 7.07 6.12 1.29 7.07 18.02 10.74 128.39 0.29 1.58 1.37 0.29 1.58 4.04 2.41 28.79 d6点 10电缆线 10.5 d7点 10架空线 10.5 第三章 导体、电器设备选择及校验
参考《电力工程电气设计手册》P332第八章节、《变电站设计技术规程》、《发电
厂和变电站电气部分毕业设计指导》的有关要求和方法，根据《导体和电器选择设计技术规定》进行导体和电器选择。查《电力工程设备手册》、《城乡电网建设改造设备使用手册》、《高压电器产品样本》得出设备数据并校验。
第一节 导体和设备选择知识概述
一.
导体、设备选择一般要求:
满足正常运行、检修、短路和过电压情况的要求，并考虑远景规划。应按当地环境条件校验。应力技术先进和经济合理。与整个工程的建设标准应协调一致。同类设备应尽量减少品种。 二.
导体的选择及校验
导体分为硬导体（铜排、铝排）、软导体（导线）电缆三类。
对室内布置的母线(硬导体)，一般按回路持续工作电流与选择导体载流量直接比较的方式确定。所选导体需要进行热稳定校验、动稳定校验。
对室外布置的母线(软导体、电缆)，一般按经济电流密度选择其截面，所选导体一般只要进行热稳定校验，而不需动稳定校验。
A)
导体热稳定校验按下式：Smin = Itdz／C
其中：Smin ---满足热稳定的最小允许截面（mm2）
I ---三相稳态短路电流（A）（可查）
C ---与导体材料及发热温度有关的系数（可查） tdz ---短路电流发热等值时间（s）(可算)
tdz = tz + 0.05 (tz为短路电流持续时间 = 保护动作时间+断路器分闸时间)
B) 导体动稳定校验按下式：σ
其中：σ
22 -8
(Pa) max = [1.73 ich L／（a W）].10
max ---作用于导体上的最大计算应力（Pa）
ich ---短路冲击电流峰值（A）（可查）
---振动系数 (依据共振频率计算,本设计从简,均取为1) L ---支持绝缘子间的跨距（m）(按规程要求范围选取) a ---导体相间距离（m）(按规程要求范围选取)
W---截面系数（m3） (可查P56表5--16计算, W=0.167bh2)
三. 高压电器（断路器）的选择及校验
所选高压电器设备，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。选择高压电气设备一般应考虑以下几方面的技术条件：额定电压、额定容量、额定电流、额定开断电流、短路稳定性（动稳定、热稳定）、机械荷载、绝缘水平等。
断路器的作用：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。因此，在运行中其开断能力是标志性能的基本指标。所谓开断能力，是指断路器在切断电流时熄灭电弧的能力，以保证顺利地分、合电路的任务。
断路器的型式：按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方法，一般可分为：多油式断路器、少油式断路器、压缩空气高压断路器、SF6断路器、真空断路器等；按安装地点不同可分为：屋内式和屋外式；按操作相可分为：可单相操作和三相操作。
A. 长期工作条件下，对高压电器设备电压、电流、机械荷载的要求如下： 电压：所选高压电气设备允许最高工作电压Umax不得低于该回路最高运行电压Ug，即：UmaxUg。
电流：所选高压电气设备额定电流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： IeIg。
机械荷载 : 所选高压电气设备端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时最大作用力。 B. 短路稳定条件
1) 所选高压电气设备应按最大可能的短路电流进行热稳定、动稳定校验，校验一般取三相短路时的短路电流。
2) 短路热稳定条件：It2×tjs > Qd ，tjs=tb+td （即：It2×（tb+td）> Qdt） 其中： It ---t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA）
tjs ---设备允许通过的热稳定电流时间（s），常取0.1～0.2 Qdt ---在计算时间tjs 秒内短路电流的热效应（kA2.s） tb ---继电保护装置后备保护动作时间（s）(自定)
td ---断路器全分闸时间（s）,常取0.08～0.12
3) 短路热稳定条件：ichidf 或 Ich Idf
其中： ich ---短路冲击电流峰值（kA）（前面已计算得出）
idf ---设备允许的极限通过电流峰值（kA）（选型后查得） Ich ---短路全电流有效值（kA）（前面已计算得出） Idf ---设备允许的极限通过电流有效值（kA）（选型后查得）
四. 高压隔离开关的选择及校验 隔离开关的作用：（1）隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。（2）倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。（3）分、合小电流，因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力，故一般可用来进行以下操作：a.分、合避雷器、电压互感器和空载母线；b.分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；c.分合电容电流不超过5A的空载线路。隔离开关的型式：隔离开关的型式较多，按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式，按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式。
还需做如下补充：高压隔离开关选择应根据配电装置的布置特点和使用要求等来确定。35kV 及以上每段母线上宜装置1～2组接地刀闸。63kV 及以上断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧，宜装置接地刀闸。要能可靠切合电感、电容等产生的小电流和母线环流。必须合理配置其操动机构。对受安装、操作条件限制的隔离开关，应做特殊设计。
五. 电压、电流互感器的选择 1）、电压、电流互感器一般配置原则
电压、电流互感器应满足继电保护、自动装置、测量仪表的要求。
①、电压互感器的一般配置原则：a. 用于电度计量，准确度不低于0.5级；b. 用于电压测量，准确度不低于1级；c. 用于继电保护，准确度不低于3级。
②、电流互感器配置的一般原则：a.电流互感器的二次额定电流有5A或1A两种。一般弱电系统取1A，强电系统取5A。b.二次绕组的数量取决于测量仪表、保护装置、自动装置要求。一般情况下，为避免互相影响，测量与保护装置分别接于不同的二次绕组。c.110kV及以上大接地电流系统中的线路，采用油浸瓷绝缘结构的独立式电流互感器。应装设三相式电流互感器。d.35kV屋配电装置以下小接地电流系统
中的线路，采用油浸瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。可装设两相式电流互感器。e.电力变压器中性点电流互感，应大于变压器允许的不平衡电流的一般可按变压器额定电流的30%选择。安装在放电间隙回路中的电流互感的一次可按100A选择
2）、电流互感器一次额定电流一般按4/3倍回路正常工作电流选择。 3）、电流互感器选择参数按下表考虑： 项目 正常工作条件 短路稳定性 承受过电压能力 校验环境条件 参数 一次回路电压，一次回路电流、二次回路电流、二次侧负荷、准确度等级、暂态特性、二次级数量、机械负荷 动稳定倍数、热稳定倍数 绝缘水平、泄漏比距 环境温度、最大风速、相对而言湿度、污秽、海拔高、地震烈度 技术条件 4）、电流互感器短路稳定校验： （1）、内部动稳定校验公式：Kd≥[ich／(√2.I1e)]×103 （2）、外部动稳定校验公式：Kd×√(50a／40LM)≥[ich／(√2.I1e)]×103 （3）、热稳定校验公式：Kr≥[√(Qd／t)／I1e]×103
其中：Kd----动稳定倍数，由制造商提供。
Kr----热稳定倍数，由制造商提供。 ich----短路冲击电流值（kA）（前面已计算得出） I1e----电流互感器的一次绕组额定电流（A）（选型查得） a----回路相间距离（cm） LM---计算长度（cm），取电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子距离的一半（L/2）
Qd---短路电流引起的热效应（kA2.s）
t----由制造商提供的热稳定计算时间（1s或5s）
5）、电压互感器选择参数按下表考虑： 项目 技术条件 正常工作条件 承受过电压能力 校验环境条件 参数 一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械负荷 绝缘水平、泄漏比距 环境温度、最大风速、相对而言湿度、污秽、海拔高、地震烈度 6）、电压互感器选择应特别注意类型、接线方式、电压、准确度及二次负荷等几方面的合理性。校验只要求环境条件校验。 六.
高压熔断器选择
为节约投资，接于变电站35kV 及以下电压等级母线上的电压互感器常采用高压熔断器进行保护，而不需另外装设断路器。35kV 及以上电压等级母线上的电压互感器，则需另外装设断路器。保护电压互感器的高压熔断器，一般只需按额定电压及断流容量选择。一般不做短路校验。选择参数按下表考虑： 项目 技术条正常工作条件 电压、电流 参数 件 保护特性 环境条件 断流容量、最大开断电流、熔断特性、最小熔断电流 环境温度、最大风速、污秽、海拔高、地震烈度 七. 穿墙套管及绝缘子的选择 （一）支柱绝缘子的选择和校验
支柱绝缘子配置原则：屋内时，一般采用联合胶装的多棱式支柱绝缘子。屋外时，一般采用棒式支柱绝缘子。校验：电压： Un ≥ Ug；动稳定：0.6Fg ≥ Fmax ，其中： Fg—绝缘子抗弯破坏负荷（牛）Fmax—短路时作用在绝缘子上的最大力，当三相母线布置在同一平面时，中间相母线受的电动力最大，其Fmax =1.73kL/a ich2×10-7（牛）；其中: a—母线相间距离（m）；L—绝缘子受力折算系数；K—绝缘子间的影距（m）。对于悬式绝缘子，不需校验动稳定。
（二）、穿墙套管的选择和校验 形式：一般采用铝导体穿墙套管，电压：Un ≥ Ug，电流：In≥Ig.max，热稳定校验：It2t ≥I∞2.tdt，动稳定：0.6Fg ≥ Fmax ；其中：Fmax =1.73×1/2（L1+L2）/a ich2×10-7（牛） 其中: L1—套管本身长度（m）；L2—套管端邻至最近一个支柱绝缘子距离（m）。
第二节 导体的选择与校验
一、 母线的选择
1. 110kV母线选择及校验
110kV母线考虑采用室外布置方式(架空软导体方式)接线。取d1（3）点的短路参数计算。 短路点的编号 d1点 短路点名称 110母线 0S时三相短0S时两相短三相稳态短三相短路电全电流最大路电流kA 路电流kA 路电流kA 流冲击值kA 有效值kA 1.78 1.54 1.78 4.54 2.71 短路容量MVA 354.20 d1（3）短路，110kV母线对应于两台主变容量所产生的持续工作电流。 Ig=S/（3U）=63 MVA÷（3×110kV）=330.7A；
本变电站35kV线路由任务书要求Tmax = 3500h以上，因此, 取本站110kV母线与110kV进线年利用小时数为相同值，Tmax=4000h，
查《发电厂电气部分》P114图表4-26，得J=1.28 A/mm2，则
S = Ig /J=330.7/1. 28=258（mm2）
查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》P115 附表1-21 ‘LGJ钢芯铝绞线规格及长期允许载流量’表，LGJ-240/30型导线参数为：计算截面为275.96 mm2，＋80℃时他长期允许载流量为662A＞Ig=330.7A。选用LGJ-240/30型钢芯铝绞线可满足载流量要求表。
短路热稳定校验如下:
由导体热稳定校验公式 Smin = Itdz/C
查《发电厂和变电站电气部分毕业设计指导》P48表5-2，得C=87 查短路电流计算结果表，得I=1.78 kA =1780 A
取110kV线路侧主保护动作时间为0.1s，断路器全分闸时间为0.2s，则
tdz=0.1+0.2+0.05=0.35 s， 所以 Smin =1780×0.35÷87=12.1 （mm2）
LGJ-240/30型导线计算截面为275.96 mm2 ＞ Smin =12.1 mm2，短路热稳定校验满足要求。对架空母线(导线)，一般不需做动稳定校验计算。 因此，110kV母线选择为LGJ-240/30型导线。 2. 35kV母线选择及校验
35kV母线考虑采用室内布置方式(铝排)接线。取d2（3）点的短路参数进行计算。
短路点的编号 d2点 短路点名称 35母线 0S时三相短0S时两相短三相稳态短三相短路电全电流最大路电流kA 路电流kA 路电流kA 流冲击值kA 有效值kA 3.44 2.98 3.44 8.78 5.24 短路容量MVA 220.50 d2（3）点短路，35kV母线对应于35kV侧负荷总容量所产生的持续工作电流。 35kV侧负荷总容量：10回×3.5MVA=35 MVA，
最大持续工作电流：Ig=35 MVA÷（3×35kV）=577A
查《发电厂和变电站电气部分毕业设计指导》P50表5-7，选50×5单片矩形铝母线，平放时长期允许载流量为661A，温度修正系数0.94（P53表5—11），则温度修正后长期允许载流量为480×0.94=621A. 按d2（3）点的短路参数校验热稳定：
由导体热稳定校验公式 Smin = Itdz/C
查《发电厂和变电站电气部分毕业设计指导》P48表5-2，得C=87 查短路电流计算结果表，得I=3.44 kA =3440 A
取35kV进线侧保护动作时间为0.5s，断路器全分闸时间为0.2s，则
tdz=0.5+0.2+0.05=0.75 s， 所以 Smin =3440×0.75÷87=34 （mm2）
50×5单矩形铝母线的截面积=50×5=250 mm2＞Smin = 34 mm2，热稳定校验满足要求。
按d2（3）点的短路参数校验动稳定：σmax =[ 1.73 ich2 L2 / （a W）].10-8 (Pa)
其中： ich ---短路冲击电流峰值 = 8780（A）（查短路电流计算结果表）
---振动系数 = 1
L ---支持绝缘子间的跨距 = 1（m） a ---导体相间距离 = 0.25（m）
W---截面系数 = 0.167×5×502=2087.5 mm3 = 2.08×10-6（m3）
则: σmax = [1.73×87802×1×12÷(0.25×2.08×10-6)]×10-8 = 2.56×106 Pa
查P48表5—3, 得硬铝的最大允许应力σy = 69×106 Pa ＞σmax =2.56×106 Pa , 动稳定校验满足要求。因此，35kV母线选择为50×5单片矩形铝母线。
3. 10kV母线选择及校验
10kV母线考虑采用室内布置方式(铝排)接线。取d3（3）点的短路参数进行计算。
短路点的编号 d3点 短路点名称 10kV母线 0S时三相短0S时两相短三相稳态短三相短路电全电流最大路电流kA 路电流kA 路电流kA 流冲击值kA 有效值kA 9.82 8.50 9.82 25.04 14.93 短路容量MVA 178.37 d3（3）点短路，10kV母线对应于10kV侧负荷总容量所产生的持续工作电流。10kV侧负荷总容量：12回×1.4MVA＋2回×0.8MVA ＋2回×2MVA =22.4 MVA，
最大持续工作电流：Ig=22.4 MVA÷（3×10kV）=1293A
查《发电厂和变电站电气部分毕业设计指导》P50表5-7，选80×8单片矩形铝母线，平放时长期允许载流量为1427A,温度修正系数0.94，则，温度修正后长期允许载流量为1427×0.94=1341A.
按d3（3）点的短路参数校验热稳定.
由导体热稳定校验公式： Smin = Itdz/C
查《发电厂和变电站电气部分毕业设计指导》P48表5-2，得C=87 查短路电流计算结果表，得I=9.82 kA =9820 A
取10kV线路侧主保护动作时间为1s，断路器全分闸时间为0.5s，则
tdz=1+0.5+0.05=1.55 s 所以 Smin =9820×1.55÷87=174（mm2）
80×8单片矩形铝母线的截面积=80×8=640 mm2 ＞ Smin = 174 mm2，短路热稳定校验满足要求。
按d3（3）点的短路参数校验动稳定：
σmax = [1.73 ich2 L2 / （a W）].10-8 (Pa) 其中： ich ---短路冲击电流峰值 = 25040（A）（查短路电流计算结果表）
---振动系数 = 1
L ---支持绝缘子间的跨距 = 1（m） a ---导体相间距离 = 0.25（m）
W---截面系数 = 0.167×8×802 = 8.55×10-6（m3）
则: σmax = [1.73×250402×1×12÷(0.25×8.55×10-6)]×10-8 = 7.77×106 Pa
查P48表5—3, 得硬铝的最大允许应力σy = 69×106 Pa ＞σmax =7.77×106 Pa , 动稳定校验满足要求。因此，10kV母线选择为80×8单片矩形铝母线。 二、 连接导体的选择
本站连接导体主要有：110kV母线至主变的连接线及接于该连接线上的电器设备的引接线,均按110kV母线的标准选择此类连接导体。主变至35kV、10kV母线的连接线及接于该连接线上的电器设备的引接线, 均按35kV、10kV母线的标准选择此类连接导体。
三、 电缆的选择
本设计电缆主要存在于10kV负荷出线中。站用变电缆负荷容量为0.8MVA，用户出线电缆负荷容量为1.4MVA，电容器补偿回路出线电缆负荷容量为2.0MVA。以电容器补偿回路出线电缆负荷容量为最大，取它的对应参数选择电缆并检验。此时的短路计算点为d6(3)。
短路点的编号 d6点 短路点名称 10电缆线 0S时三相短0S时两相短三相稳态短三相短路电全电流最大路电流kA 路电流kA 路电流kA 流冲击值kA 有效值kA 7.07 6.12 7.07 18.02 10.74 短路容量MVA 128.39 持续工作电流：Ig=S /（3U）=2 MVA÷（3×10kV）=115 A；
由任务书要求Tmax = 3000h，查《电力工程电气设计手册》P942图17-6，得铝芯铠装电缆J=1.29 A/mm2，则经济截面S = Ig /J= 115÷1. 29 = 89（mm2）
查《电力工程电气设计手册》P934表17—6, 初选YJLV-3×95型铝芯交联聚乙烯铠装电缆进行以下检验。(其截面为95 mm2，缆芯＋90℃时在空气中的载流量为171A，取温度修正系数0.96，则温度修正后长期允许载流量为171×0.96 = 164 A > Ig=115A )
（3）
按d6点的短路参数校验热稳定.
由导体热稳定校验公式 Smin = Itdz/C
查《电力工程电气设计手册》P937表17-12，得C = 82 查短路电流计算结果表，得I=7.07 kA =7070 A
取10kV电缆线路主保护动作时间为1.5s，断路器全分闸时间为0.5s，则
tdz=1+0.5+0.05=2.05 s， 所以 Smin =7070×2.05÷82 = 123（mm2）
YJLV-3×95铝芯交联聚乙烯铠装电缆截面为95 mm2 < Smin =123 mm2，短路热稳定校验不满足要求。
电缆另选为YJLV-3×150型铝芯交联聚乙烯铠装电缆，其截面为150 mm2，缆芯＋90℃时在空气中的载流量为190A。对电缆线路，一般不需做动稳定校验计算。
四、 架空进出线导线选择：
110kV架空进线导线在前面已做过选择。现将35kV、10kV架空出线导线选择如下：
1、35kV架空出线
按经济截面选择35kV架空出线，任务书要求35kV线路Tmax = 3500h以上，所以取Tmax=4000h，查《发电厂电气部分》P114图4-26，得J=1.28 A/mm2，任务书中已给出单回35kV线路的容量为3500kVA。则最大持续工作电流：Ig=S÷3U=3500÷（3
×35）=58 A；
经济截面：S = Ig / J = 58 ÷1. 28 = 45（mm2） 查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》P115 附表1-21 ‘LGJ钢芯铝绞线规格及长期允许载流量’表，35kV出线导线选为：LGJ-70/10型钢芯铝绞线，其参数
2
为：计算截面为79.4 mm（＞S=45mm2），＋80℃时他长期允许载流量为297A（＞Ig=58A）。 根据《设计规程》的相关规定，当导线所选型号高于LGJ-70时，可不做电晕电压校验。本设计不对LGJ-70/10型导线做电晕电压校验。
2、10kV架空出线
按经济截面选择10kV架空出线，任务书中已给出10kV线路Tmax = 3000h，查《发电厂电气部分》P114图4-26，得J=1.35 A/mm2，任务书中已给出单回35kV线路的容量为1400kVA。则最大持续工作电流：Ig=S÷3U=1400kVA÷（3×10kV）=81 A； 经济截面：S = Ig / J = 81 ÷1. 35 = 60（mm2） 查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》P115 附表1-21 ‘LGJ钢芯铝绞线规格及长期允许载流量’表，10kV出线导线选为：LGJ-70/10型钢芯铝绞线，其参数
2
为：计算截面为79.4 mm（＞S=60mm2），＋80℃时他长期允许载流量为297A（＞Ig=81A）。
五、 导体选择成果表
经过以上导体选择，将本站各电压等级的导体型号归档如下表。
导体选择成果表 编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110kV进线 110kV母线 110kV侧变压器连接导体 35kV母线 35kV侧变压器连接导体 35kV架空出线 10kV母线 10kV侧变压器连接导体 10kV架空出线 10kV电缆出线 导体名称 导体型号 LGJ-240/30型钢芯铝绞线 LGJ-240/30型钢芯铝绞线 LGJ-240/30型钢芯铝绞线 50×5单片矩形铝母线 50×5单片矩形铝母线 LGJ-70/10型钢芯铝绞线 80×8单片矩形铝母线 80×8单片矩形铝母线 LGJ-70/10型钢芯铝绞线 YJLV-3×150型铝芯交联聚乙烯铠装电缆
第三节 电器设备的选择与校验
本节所选电器设备，限于资料的缺少，只能按满足技术条件的要求进行选择，但所选设备不见得是最合理的。
一、 断路器及隔离开关的选择
选择原则在第一节中已做过说明，只需按基本条件选择出设备，再进行参数比对和校验。电器设备中，以断路器的选择类型为最多，常见的断路器类型有多油、少油、六氟化硫、真空、组合电器等几类，现行常采用的断路器有六氟化硫、真空、组合电器等三类。
1. 110kV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验 1) d1（3）点短路持续工作电流:
Ig=S/（3U）=63 MVA÷（3×110kV）=331A； 2) d1（3）点短路参数:
短路点的编号 d1点 短路点名称 110kV母线 0S时三相短0S时两相短三相稳态短三相短路电全电流最大路电流kA 路电流kA 路电流kA 流冲击值kA 有效值kA 1.78 1.54 1.78 4.54 2.71 短路容量MVA 354.20 A. 断路器选择及校验 1) 断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P230，初选LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器，其技术参数如下 型号 LW25-126/1250-40 额定电压最高工作额定电流额定开断动稳定电4s热稳定固有分闸合闸时间kV 126 电压kV 139 A 1250 电流kA 15.8 流kA 41 电流kA 15.8 时间s 0.07 s 0.43 2) 长期工作条件下参数比对。 电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=126kV ，回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=115 kV。Umax > Ug ，满足要求。电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 1250A ， 回路持续工作电流： Ig = 331A。Ie > Ig ，满足要求。
3) 短路稳定校验 短路热稳定：校验公式为 It2×tjs > I2×tdz ，其中：It ---t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA），tjs ---设备允许通过的热稳定电流时间（s），I---三相稳态短路电流kA，tdz---三相稳态短路持续时间s。则
15. 82×4 = 998 kA2.s > 1.782×0.35=1.1 kA2.s；热稳定校验满足要求。 短路动稳定：设备动稳定电流：idf= 41 kA，短路冲击电流: ich= 4.54 kA；设备额定开断电流：Idf=15. 8 kA；短路全电流最大值：Ich=2.71 kA。idf > ich ； Idf > Ich，动稳定校验满足要求。
所选LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器，满足d1(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器配置DC5-XG电磁操动机构。
B. 隔离开关选择及校验
1) 隔离开关选择：查《高压电器产品样本》P277，初选GW5-110ZW-I型户外隔离开关，其技术参数如下 型号 额定电压kV 最高工作电压kV 126 隔离开关 接地开关 额定电流A 动稳定电流4s热稳定电动稳定电流4s热稳定电kA 1000 100 流kA 21 kA 50 流kA 20 GW5-110ZW-I 110 2) 长期工作条件下参数比对： 电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=126kV ，回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=115 kV，Umax > Ug ，满足要求。电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 1000A ， 回路持续工作电流： Ig = 331A。Ie > Ig ，满足要求。
3) 短路稳定校验 短路热稳定： 212×4 =1764 kA2.s > 1.782×0.35=1.1 kA2.s热稳定校验满足要求。
短路动稳定：设备动稳定电流：idf=100 kA，短路冲击电流: ich= 4.54 kA，idf > ich ，动稳定校验满足要求。
所选GW3-110ZW-I型户外隔离开关，满足d1(3)时开断进线侧电源的各项指标要求。GW3-110ZW-I型户外隔离开关配置CS17-G型手动操动机构，接地开关配置CS17-G
型手动操动机构。
2. 主变进线侧断路器及隔离开关选择及校验
主变进线侧断路器及隔离开关的额定开断容量、额定开断电流小于110kV母线进线侧的对应值。为简化计算和减少相同电压等级所选设备型号，主变进线侧断路器及隔离开关选择为与110kV母线进线侧断路器及隔离开关相同的型号，即：选择LW25-126/1250-40型户外六氟化硫断路器、GW3-110ZW-I型户外隔离开关，附件配置也相同。
3. 35kV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验 1) d2（3）点短路持续工作电流:
35kV母线进线侧断路器及隔离开关容量与单台主变容量对应=31.5 MVA，最大持续工作电流：Ig=31.5 MVA÷（3×35kV）=520A 2) d2号 d2点 （3）
点短路参数: 短路点名 0S时三相短0S时两相短三相稳态短三相短路电全电流最大称 35kV母线 路电流kA 路电流kA 路电流kA 流冲击值kA 有效值kA 3.44 2.98 3.44 8.78 5.24 短路容量MVA 220.50 短路点的编A. 断路器选择及校验 1) 断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P391，初选ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器，其技术参数如下 型号 ZN12-40.5/1250-16 额定电压最高工作额定电流额定开断动稳定电4s热稳定固有分闸合闸时间kV 40.5 电压kV 46 A 1250 电流kA 16 流kA 40 电流kA 16 时间s 0.06 s 0.25 2) 长期工作条件下参数比对： 电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=40.5kV ，回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=37 kV，Umax > Ug ，满足要求。电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 1250A ， 回路持续工作电流：Ig = 520A。Ie > Ig ，满足要求。
3) 短路稳定校验
短路热稳定： 162×4 = 1024 kA2.s > 3.442×0.75=8.9kA2.s，热稳定校验满足要求。
短路动稳定：设备动稳定电流：idf= 40 kA，短路冲击电流: ich= 8.78 kA，设备额定开断电流：Idf=40 kA，短路全电流最大值：Ich=5.24 kA，idf > ich ； Idf > Ich，动稳定校验满足要求。
所选ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器，满足d2(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器配置DC10-II型电磁操动机构。
B. 隔离开关选择及校验
1) 隔离开关选择：查《高压电器产品样本》P223，初选GN1-35/600-20户内及GW5-35/630户外型隔离开关，其技术参数如下 型号 GW5-35/630 GN1-35/600-20 额定电压kV 最高工作电压kV 35 35 40.5 40.5 额定电流A 630 600 动稳定电流kA 5s热稳定电流kA 60 52 20 20 2) 长期工作条件下参数比对： 电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=40.5kV ，回路最高运行电压：
Ug = 1.05Ue=37 kVUmax > Ug ，满足要求。
电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 600A（630A）， 回路持续工作电流： Ig = 520A。Ie > Ig ，满足要求。
3) 短路稳定校验
短路热稳定：202×5 =2000 kA2 .s > 3.442×0.75=8.9 kA2 .s，热稳定校验满足要求。
短路动稳定：设备动稳定电流：idf=52 kA，短路冲击电流: ich= 8.78 kA，idf > ich ，动稳定校验满足要求。
所选GN1-35/600-20户内及GW5-35/630-20户外型隔离开关，满足d2(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。隔离开关配置CS6-2T型手动操动机构。
4. 35kV母线出线侧断路器及隔离开关选择及校验 1) d4（3）点短路持续工作电流:
35kV出线断路器及隔离开关容量与各回出线容量对应：=3.5 MVA， 最大持续工作电流：Ig=3.5 MVA÷（3×35kV）=58A 2) d2（3） d4（3点短路参数: 短路点的编号 d2点 d4点 短路点名 0S时三相短0S时两相短三相稳态短三相短路电全电流最大称 35kV母线 35出线 路电流kA 路电流kA 路电流kA 流冲击值kA 有效值kA 3.44 1.23 2.98 1.06 3.44 1.23 8.78 3.13 5.24 1.87 短路容量MVA 220.50 78.59 将35kV母线进出线基本参数进行分析比较，很显然，35kV母线出线侧断路器及隔离开关的设备型号选择可以更小一些。
但因减少资料，不能做进一步深入选择。因此，将35kV母线出线侧断路器及隔离开关选择为与35kV母线进线侧断路器及隔离开关相同的型号，即：选ZN12-40.5/1250-16型户内真空断路器、选择GN1-35/600-20型户内隔离开关，附件配置也相同。这样也可以减少相同电压等级电器设备类型。
5. 10kV母线进线侧断路器及隔离开关选择及校验 1) d3（3）点短路持续工作电流:
10kV进线侧断路器及隔离开关容量与单台主变容量=31.5 MVA， 最大持续工作电流：Ig=31.5 MVA÷（3×10kV）=1819A 2) d3（3）点短路参数: 短路点的编号 d3点 短路点名 0S时三相短0S时两相短三相稳态短三相短路电全电流最大称 10母线 路电流kA 路电流kA 路电流kA 流冲击值kA 有效值kA 9.82 8.50 9.82 25.04 14.93 短路容量MVA 178.37 A. 断路器选择及校验 1) 断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P349，初选ZN28-12/3150-40型户内真空断路器，其技术参数如下 型号 SN28-12/3150-40 额定电压最高工作额定电流额定开断动稳定电4s热稳定固有分闸合闸时间kV 12 电压kV 13.2 A 3150 电流kA 40 流kA 125 电流kA 125 时间s 0.07 s 0.2 2) 长期工作条件下参数比对： 电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=12kV ，回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=10.5 kV，Umax > Ug ，满足要求。
电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 3150A ，回路持续工作电流： Ig = 1819A。Ie > Ig ，满足要求。
3) 短路稳定校验 短路热稳定：1252×4 = 62500 kA2.s > 9.822×1.55=149 kA2.s，热稳定校验满足要求。
短路动稳定：设备动稳定电流：idf= 125 kA，短路冲击电流: ich= 25.04 kA；设备额定开断电流：Idf=40 kA短路全电流最大值：Ich=14.93 kA，idf > ich ； Idf > Ich，动稳定校验满足要求。
所选ZN28-12/3150-40型户内真空断路器，满足d4(3)时开断电流的各项指标要求。ZN28-12/3150-40型户内真空断路器配置DC10型直流电磁操动机构。
B. 隔离开关选择及校验
1) 隔离开关选择：查《高压电器产品样本》P223，初选GN1-10/2000-40户内及GW5-10/3150户外型隔离开关，其技术参数如下 型号 GW5-10/3150 GN1-10/2000-40 额定电压kV 最高工作电压kV 额定电流A 动稳定电流kA 5s 热稳定电流kA 10 10 11.5 11.5 3150 2000 150 85 50 40 2) 长期工作条件下参数比对： 电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=11.5kV ，回路最高运行电压：
Ug = 1.05Ue=10.5kV，Umax > Ug ，满足要求。
电流参数比对： 设备额定电流Ie = 2000A（3150A）， 回路持续工作电流Ig = 1819A。Ie > Ig ，满足要求。
3) 短路稳定校验 短路热稳定：402×5 =8000 kA2 .s > 9.822×1.55=149 kA2 .s，热稳定校验满足要求。
短路动稳定：设备动稳定电流：idf=85 kA，短路冲击电流: ich= 25.04 kA，idf > ich ，动稳定校验满足要求。
所选GN1-10/2000-40户内及GW5-10/3150户外型隔离开关，满足d3(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。隔离开关配置CS6-2T型手动操动机构。
6. 10kV母线出线侧断路器及隔离开关选择及校验
10kV母线出线包括10kV站用、10kV电缆线、10kV架空线三类不同的负荷。站用变电缆负荷容量为0.8MVA/回，用户电缆及架空出线负荷容量为1.4MVA/回，电容器补偿回路电缆负荷容量为2.0MVA/回，对应的短路参数如下： 短路点的编号 d5点 d6点 d7点 短路点名 0S时三相短0S时两相短三相稳态短三相短路电全电流最大称 10站用 10电缆线 10架空线 路电流kA 路电流kA 路电流kA 流冲击值kA 有效值kA 9.23 7.07 1.58 7.99 6.12 1.37 9.23 7.07 1.58 23.53 18.02 4.04 14.02 10.74 2.41 短路容量MVA 167.59 128.39 28.79 1) d5（3）点短路持续工作电流: 断路器及隔离开关容量与站用变容量对应=0.8 MVA，最大持续工作电流：
Ig=0.8 MVA÷（3×10kV）=46A。
2) d6（3）点短路持续工作电流:
断路器及隔离开关容量与单回电缆线路容量对应，其中以电容补偿回路的容量为最大=2 MVA，最大持续工作电流：Ig=2 MVA÷（3×10kV）=115A。
3) d7（3）点短路持续工作电流:
断路器及隔离开关容量与单回架空线路的容量对应=1.4 MVA，最大持续工作电流：Ig=1.4 MVA÷（3×10kV）=81A。
为简化计算和减少设备类型，只取上述三类负荷中短路持续工作电流计算结果较大的负荷回路进行出线侧断路器及隔离开关的选择。短路持续工作电流计算结果小的负荷回路的断路器及隔离开关，选择为与之相同的型号。短路电流大的点，在校验时做重要参考。
取d6点（电容补偿电缆回路）的相关短路参数进行10kV母线出线侧断路器及隔离开关的选择。
a) 断路器选择及校验
i. 断路器选择：查《城乡电网建设改造设备使用手册》P349，初选ZN28-12/630-16型户内真空断路器，其技术参数如下 型号 ZN28-12/630-16 额定电压最高工作额定电流额定开断动稳定电2s热稳定固有分闸kV 12 电压kV 13.2 A 630 电流kA 16 流kA 40 电流kA 16 时间s 0.06 合闸时间s 0.2 ii. 长期工作条件下参数比对： 电压参数比对： 设备允许最高工作电压：Umax=12kV ，回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=10.5 kV，Umax > Ug ，满足要求。
电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 630A ， 回路持续工作电流： Ig = 115A。Ie > Ig ，满足要求。 iii. 短路稳定校验
短路热稳定：162×2= 512 kA2.s > 7.072×2.05=102 kA2.s，取d5点短路参数时：I2×tdz=9.232×2.05= 217 kA2.s,热稳定校验满足要求。
短路动稳定：设备动稳定电流：idf= 40 kA,短路冲击电流: ich= 18.02 kA,（取d5点短路参数时：ich= 23.53 kA）,设备额定开断电流：Idf=16 kA,短路全电流最大值：Ich=10.74 kA,（取d5点短路参数时：ich= 14.02 kA，）,idf > ich ； Idf > Ich，动稳定校验满足要求。
所选ZN28-12/630-16型户内真空断路器，满足d5(3)时10kV出线开断电流的各项指标要求。ZN28-12/630-16型户内真空断路器配置DC10型直流电磁操动机构。
b) 隔离开关选择及校验 1) 隔离开关选择：查《高压电器产品样本》P223，初选GN1-10/600-20型户内隔离开关，其技术参数如下 型号 GN1-10/600-20 额定电压kV 最高工作电压kV 额定电流A 10 11.5 600 动稳定电流kA 5s热稳定电流kA 60 20 2) 长期工作条件下参数比对： 电压参数比对：设备允许最高工作电压：Umax=11.5kV ,回路最高运行电压：Ug = 1.05Ue=10.5kV，Umax > Ug ，满足要求。
电流参数比对： 设备额定电流：Ie = 600A ，回路持续工作电流： Ig = 115A。Ie > Ig ，满足要求。 3) 短路稳定校验 短路热稳定：202×5 =2000 kA2 .s > 7.072×2.05=102 kA2 .s，（取d5点短路参数时：I2×tdz=9.232×2.05= 217 kA2 .s），热稳定校验满足要求。 短路动稳定：设备动稳定电流：idf=60 kA，短路冲击电流: ich= 18.02 kA，（取d5点短路参数时：ich= 23.53 kA），idf > ich ，动稳定校验满足要求。
所选GN1-10/600-20型户内隔离开关，满足d3(3)时开断进线侧电流的各项指标要求。GN1-10/600-20型户内隔离开关配置CS6-2T型手动操动机构。
二、 电压、电流互感器的选择
参照第一节概述的相关说明及要求，进行电压、电流互感器的选择。（1）、电压互感器在本设计中的配置：110kV进线采用电容式三相电压互感器，次级主要供电压测量、继电保护的电压量采集；110kV母线采用电容式单相电压互感器仅供电压测量用，35kV I、II段母线采用油浸绝缘结构的电磁三相五柱式电压互感器，且二次可以互相代供，次级主要供电压测量、继电保护的电压量采集、开口三角形所得零序电压供绝缘监察装置使用；10kV I、II段母线采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器，且二次可以互相代供，次级主要供电压测量、继电保护的电压量采集、开口三角形所得零序电压供绝缘监察装置使用。
（2）、电流互感器在本设计中的配置：110kV出线采用三相式电流互感器，接成星形，次级侧最少有三组绕组，一组供测量、一组供线路保护、一组备用；35kV、10kV出线采用两相式电流互感器，接成不完全星形接线即可，次级侧最少有三组绕组，一组供测量、一组供线路保护、一组备用；主变110kV、35kV、10kV三侧均装设三相电流互感器，接成星形，次级侧最少有四组绕组，一组供测量、一组供差动保护、一组供主变后备保护、一组备用；主变中性点装设单相电流互感器，主要供主变零序保护使用。
电压互感器、电流互感器在本设计中的配置情况详见电气主接线图。 1、电流互感器选择 1）、各级电压进出线侧最大负荷电流(Imax=S/（3U）)确定如下：
110kV母线进线侧最大负荷电流： Imax=63 MVA÷（110kV主变进线侧最大负荷电流： Imax=31.5 MVA÷（35kV母线进线侧最大负荷电流：Imax=31.5 MVA÷（35kV母线出线侧最大负荷电流：Imax=3.5 MVA÷（10kV母线进线侧最大负荷电流：Imax=31.5 MVA÷（
3×110kV）=331A； 3×110kV）=162A 3×35kV）=520A 3×35kV）=58A 3×10kV）=1819A
3×10kV）=115A。（设计采用），
10kV母线出线侧最大负荷电流：电容补偿回路：Imax=2 MVA÷（
2）、电流互感器选型
查《城乡电网建设改造设备使用手册》P663, P666，对电流互感器选型如下表。 额定额定额定一次安装地点 型号 电压电流A kV 2×50 2×1000 2×50 2×1000 35kV母线进线 LB6-35 35 5～2000 电流A 5 P/P/P 0.5 ,0.2 P/P/P 0.5 ,0.2 P/P/P 0.5 ,0.2 P/P/P 0.5 ,0.2 0.2S 10P 0.2S 10P 0.5 合个 度 负荷VA 50 kA/s kA 二次级次组准确二次定电流定电流离mm 额定额定热稳额定动稳爬电距110kV母线进线 LB6-110 110 31.5～40 80～100 3150 主变进线侧 LB6-110 110 5 50 31.5～40 80～100 3150 5 40 40 100 1050 35kV母线出线 LB6-35 35 5～2000 5 0.5 40 40 100 1050 10kV母线进线 AS12/185B/2 10 10～2500 5 0.2/5P 0.2 15 5～100 1.5～40/3 215 10kV母线出线 AS12/185B/2 10 10～2500 5 0.2/5P 0.2 15 5～100 1.5～40/3 215 3)、电流互感器校验 上述所选电流互感器参数均来源于设备使用手册，手册中未提供校验所需的二个重要参数Kd、Kr ，（Kd----动稳定倍数，Kr----热稳定倍数），因此，电流互感器校验工作无法继续下去。在实际工程中，Kd、Kr的参数值可要求设备中标厂家提供。
2、电压互感器选型
查《城乡电网建设改造设备使用手册》P699，对电压互感器选型如下表。校验计从略。 额定电压V 安装地点 110kV进线 110kV母线 35kV 母线 10kV母线 型号 一次绕组 TYD110/√3-0.01GH JDC6-110 JDXN1-35 UNZ10 110000/√3 110000/√3 35000/√3 10000 二次绕组 100/√3 100/√3 100/√3 100 剩余绕组 100 100 100/3 -- 0.2级 200 150 75 30 0.5级 500 300 150 100 1.0级 1000 500 250 200 限容量VA 5000 2000 1000 500 3P 3P 6P -- 二次绕组额定容量VA 二次绕组极准确级 三、 高压熔断器选择 为节约投资，接于变电站35kV 及以下电压等级母线上的电压互感器常采用高压熔断器进行保护，而不需另外装设断路器。35kV 及以上电压等级母线上的电压互感器，则需另外装设断路器。保护电压互感器的高压熔断器，一般只需按额定电压及断流容量选择。一般不做短路校验。查《城乡电网建设改造设备使用手册》P626，将本设计中所需高压熔断器选型如下表： 高压熔断器具体参数表 安装地点 35kV 电压互感器 10kV电压互感器 型号 RN10-35 RN2-10 额定电压kV 35 10 额定电流A 1 40 断流容量MVA 2500 1500 最大分断电流A 100 50 四、 电容器及电抗器选择 本设计的第一章中，对无功补偿装置已做过初步设计，并将电容器选型为单相纸
膜电容器：BW212/3-2000-1W，将电抗器选型为三相干式空芯电抗器：
KSCKL-1200/10-12。查《城乡电网建设改造设备使用手册》P141，P712，将电容器、电抗器具体参数说明如下：
电抗器具体参数表 型号 额定电压kV 10 最高运行电压kV 11.5 额定容量kVA 1200 额定电流A 481 电抗率% 热稳定电流和额定电流之比 12 8.3 动稳定电流kA 10.2 CKSCKL-1200/10-12 电容器具体参数表 型号 BW212/额定电压kV 12/额定容量kVA 2000 相数 1 并联元件数 5 绝缘水平 75 爬电距离mm 530 3-2000-1W 3 五、 避雷器选择 本设计中，分别在线路进出口侧、母线及变压器等主要设备上设置避雷器，以减小雷击过电流或其它危险过电流对本站主要设备的危害。
避雷器主要有阀型避雷器、氧化锌避雷器两类。现行经常采用的避雷器是氧化锌避雷器。本设计中的避雷器也以氧化锌避雷器选择为主。选择氧化锌避雷器主要控制两个方面：1）避雷器应有足够的保护水平，2）应保证避雷器自身必须的使用寿命。主要考证参数有：持续运行电压、额定电压、最大雷电冲击残压、操作冲击残压、长持续时间电流冲击放电能力等方面。查《城乡电网建设改造设备使用手册》P727，将本设计避雷器选型如下表：
避雷器具体参数表 额定安装地点 型号 电压kV 110kV母线及线路 35kV 母线及线路 10kV母线及线路 Y10W2-100/260 Y5W-42/134 Y5W-17/45 100 42 17 持续运行电压kV 78 23.4 13.6 最大雷电冲击残压kV 260 134 45 操作冲击残压kV 221 114 38.3 电流冲击放电能力kA 100 40 65 标称放爬电距离电电流kA 10 5 5 mm >3780 1050 >300 六、 高压电瓷选择 高压电瓷主要包括：悬式绝缘子、支柱绝缘子和穿墙套管三种。悬式绝缘子主要用于室外布置的软导线（架空母线），支柱绝缘子主要用于室内外布置的硬导体（铝排），穿墙套管主要用于各类母线穿越墙壁。
选择悬式绝缘子主要考证的参数有：绝缘水平和泄漏比距，其最终的目的是选择合适的绝缘子类型及组合片数。穿墙套管可不按持续工作电流选择，只需保证其形式与母线的尺寸相配合。3～20kV支柱绝缘子宜采用高一级的产品。
查《城乡电网建设改造设备使用手册》P745，P771，将本设计绝缘子粗略选型如下表：
绝缘子具体参数表 安装地点 110kV母线及线路 35kV 母线 型号 XP-70 ZSW-35/8 额定电压kV -- 35 雷电冲击耐压kV >100 185 爬电距离mm 295 1015 机械破坏负荷不小于kN 70 4 10kV母线 ZSW-35/8 35 185 1015 4 七、 室内配电开关柜选择 本次设计的变电站，10kV、35 kV采用的是室内配电装置，因此，必须选配室内配电开关柜，查《城乡电网建设改造设备使用手册》P349～P603，将室内开关柜选型如下表：
室内配电开关柜参数表 名称 10kV 开关柜 35kV开关柜 型号 XGN2-12Z/3150 GGN-40.5Z/2000 额定电压kV 12 40.5 额定电流A 3150 2000 相间最小距离mm 125 330 尺寸(长宽高)m 1.2×1.2×2.6 1.8×2.0×2.8 室内配电开关柜柜体内要求配装上述各电压等级已选断路器和隔离开关，已选电压互感器、电流互感器等电器设备。若安装尺寸不能满足要求的，可选配同型号、尺寸合适或高于该型号、尺寸合适的电器设备替代，替代的原则是必须保证（等于或高于）上述各级电压电器设备计算所要求的参数值。
八、 电器设备选择成果表
经以上对电器设备的选择及校验，本次设计变电站的主要电器设备基本定型，现将本站各电压等级的主要电器设备型号归档如下表。
电器设备选择成果表 编号 1 电器设备名称 110kV进线侧 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 避雷器 2 3 110kV母线 主变110kV进线侧 电压互感器 避雷器 断路器 隔离开关 电流互感器 避雷器 4 35kV进线侧 断路器 隔离开关 电流互感器 避雷器 5 35kV母线 电压互感器 高压熔断器 避雷器 母联断路器 母联隔离开关 母联电流互感器 6 35kV架空出线 断路器 隔离开关 电流互感器 电器设备型号 LW25-126/1250-40 GW5-110ZW-I LB6-110 TYD110/√3-0.01GH Y10W2-100/260 JDC6-110 Y10W2-100/260 LW25-126/1250-40 GW5-110ZW-I LB6-110 Y10W2-100/260 ZN12-40.5/1250-16 GN1-35/600-20 LB6-35 Y5W-42/134 JDXN1-35 RN10-35 Y5W-42/134 ZN12-40.5/1250-16 GN1-35/600-20 LB6-35 ZN12-40.5/1250-16 GN1-35/600-20 LB6-35 使用数量 1台 2组 4组 1组 1组 1组 1组 2×1台 2×1组 2×4组 2×1组 2×1台 2×2组 2×2组 2×1组 2×1组 2×1组 2×1组 1台 2组 2组 1台×10 3组×10 2组×10 备注 d1 进线 同110kV进线侧 同110kV进线 d2 同35kV进线 电压互感器用 d4 （3）（3）（3）点短路 点短路 户内 点短路 避雷器 7 10kV进线侧 断路器 隔离开关 电流互感器 避雷器 8 10kV母线 电压互感器 高压熔断器 避雷器 分段断路器 分段隔离开关 分段电流互感器 9 10kV架空、电缆、站用变出线 10 无功补偿回路 断路器 隔离开关 电流互感器 避雷器 断路器 隔离开关 电流互感器 避雷器 电容器 电抗器 Y5W-42/134 ZN28-12/3150-40 GN1-10/2000-40 AS12/185B/2 Y5W-17/45 UNZ10 RN2-10 Y5W-17/45 ZN28-12/3150-40 GN1-10/2000-40 AS12/185B/2 ZN28-12/630-16 GN1-10/600-20 AS12/185B/2 Y5W-17/45 ZN28-12/630-16 GN1-10/600-20 AS12/185B/2 Y5W-17/45 BW212/√3 2000-1W CKSCKL-1200/10-12 1组×10 2×1台 2×1组 2×2组 2×1组 2×1组 2×1组 2×1组 1台 2组 2组 1台×14 2组×14 2组×14 1组×14 1台×2 2组×2 2组×2 1组×2 1组×2 1组×2 d3 同10kV进线 电压互感器用 d6 同10kV出线 （3）（3）点短路 户内 点短路 第四节 电器主接线成果图
通过以上章节的分析，可将本设计电气主接线进一步完善如下图。
第四章 变电站配电装置设计
高压配电装置设计，实际上就是根据电气主接线图，将前面所选电器、元件等设
备经过架构、桥架、建筑物、箱柜等辅助设施，按《高压配电装置设计技术规程》的相关规定和要求，合理布置到待定变电站内，形成一个运行、检修都十分方便的有机供电主体。屋内、外配电装置设计最根本的原则是：必须符合规程规定的最小安全净距。
本次变电站初步设计，依据任务书要求，要求完成以下任务：
根据电气主接线和《高压配电装置设计技术规程》进行配电装置设计，确定配电装置的总体平面布置，断面结构，屋内，屋外配电装置，校验安全距离。
第一节 配电装置设计知识概述
a) 配电装置的作用
配电装置是发电厂、变电站的重要组成部分，是实现电气主接线图意图的实体性元件，是将不同电压等级电能按配电需要进行转变，并按配电需要将电能重新再分配、分布的重要装置。是变电系统实现按要求供电或停电的主要执行环节。一般由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成。
b) 配电装置的形式及特点
配电装置按电器设备装设地点的不同，分为户内和户外两类配电装置。按其组装方式的不同，又分为装配式和成套式两种。
1、户外配电装置
架空母线设备、变电设备、控制设备、测量保护设备等，是构成户外配电装置的主体。按《高压配电装置设计技术规程》的要求，将上述主要设备合理的进行户外布置，就形成了户外布置的配电装置。其特点是：①土建工作量和费用较小，建设周期短；②改扩建比较方便；③相邻设备间距离较大，便于带电作业；④占地面积大，浪费土地资源；⑤电器设备运行条件受外界环境影响很大，绝缘方面需加强；⑥不良气候变化，会影响到设备的维修和操作。
根据母线和电器设备布置的高度，户外配电装置又可分为中型、半高型和高型等布置类型。中型配电装置的布置型式是：将所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，中型布置配电装置的母线略高于其它电器设备。半高型和高型配电装置布置的特点是：母线和电器设备分别装在不同高度的水平面上，并重叠布置。一组母线和另一组母线重叠布置的，称高型配电装置；母线和电器设备重叠布置的，称半高型配电装置。
2、户内配电装置
硬母线设备、开关设备、控制设备、测量保护设备等，按《高压配电装置设计技术规程》的要求，布置到建筑物中，就形成了户内布置的配电装置。其特点是：①允许安全净距小，且可分层布，而使得占地面积较小，②电器设备运行、维修和操作，
不受外界环境影响，③电器设备受外界污秽影响较小，相对减少的维修工作量；④房屋建筑建设投资较大。
户内配电装置的结构，与电气主接线形式、电压等级、母线容量、断路器形式、出线回数、出线方式、有无电抗器等有关。
6～10kV户内配电装置，按其布置形式，一般可分三层、二层和单层。三层式是将电器设备按其轻重分别布置在各层中，具有安全、可靠性高、占地面积小等特点，但其造价较高。二层式配电装置，通常是将断路器和电抗器布置在底层，将其它设备布置在二层，其占地面积略大于三层式布置。单层式配电装置占地面积最大，通常只用于出线回数少或采用成套设备供电的布置中。
35～220kV户内配电装置只有二层式和单层式两类。
户内配电装置在确定装置形式后，通常用配置图来分析配电装置的布置方案和统计所用的主要设备。
户内配电装置设计应注意的事项：①同回路的电器和导体应布置在同一间隔内，以保证检修安全和限制故障范围；②电源应尽量布置在每段母线的中部，使母线工作面通过较小的电流；③重量较大的设备应布置在底层，以减轻楼板载荷；④必须充分利用间隔的位置；⑤对称布置，以便操作；⑥应预留空间，考虑扩建；⑦间隔间必须按大于、至少等于规程要求的最小安全净距设计，⑧设计可以参考典型方案进行。
3）、成套配电装置
开关设备、控制设备、测量保护设备等，在生产厂家被一次性布置到箱（柜）体，就形成了成套配电装置。其特点是：①结构紧凑，可相对缩小相间和对地距离，而使占地面积减小，②电器设备等元器件在生产厂家组装完成，大大缩短了现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也有利于扩建和搬迁；③运行可靠性高，维护方便；④钢材耗费量较大，造价较高。
配电装置设计，需根据电气主接线和所选电器、元件等设备的不同类型和不同要求，而相应采用与之配套的安装形式。一般情况下，35kV及以下配电装置宜采用户内配电装置，110 kV及以上配电装置宜采用户外配电装置。特殊需要时，配电装置可采用任何合适的安装形式。
c) 配电装置设计设计基本步骤
1、 根据配电装置的电压等级、电器形式、出线方式、环境条件等因素选择配电装置的型式。根据配电装置的电压等级，电器的型式，出线的多少和方式，有无电抗器，地形，环境条件等因素选择配电装置的型式（户内、户外、中型、半高型和高型）。
2、 拟定配电装置的布置图。
3、 按照所选设备的外形尺寸，运输方法，检修及巡视的安全和方便等要求，遵照《配电装置设计规程》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面图和断面图。
d) 配电装置的安全净距
配电装置的整体尺寸，是综合考虑设备外形尺寸、检修和运输的安距离等因素后确定的。各种间隔距离中，最基本的是带电部分的空间最小安全净距必须保证。即下图（表）中的A1 和A2值必须在配电装置的设计中得到保证。
1、
屋外配电装置的安全净距
2、
屋内配电装置的安全净距
图示和表格形式列出配电装置的空间最小安全净距，是为了后续设计进行设备、间隔定位和尺寸校验。
第二节 配电装置的设计
经过第一节对配电装置设计基本知识的学习，按照配电装置设计的基本步骤，结合第一章、第二章、第三章所完成的设计成果（电气主接线、短路计算、设备选择成果），将本次待定变电站配电装置初步设计如下。 一. 选择各电压级配电装置的型式
根据电气主接线和导体、设备选择结果，本次设计变电站的配电装置确定如下：110kV配电装置采用户外半高型布置，35kV配电装置采用户内二层式布置，10kV配电装置采用户内二层式布置。 二. 各电压级配电装置的布置图 （一）、10kV配电装置
1、 已知参数
10kV置配电装置主接线为单母线分段，负荷出线12回，站用电2回，无功补偿2回，其中，架空出线采用LGJ-70/10型钢芯铝绞线（10回），电缆出线采用YJLV-3×150型铝芯交联聚乙烯铠装电缆（6回）。母线为80×8单片矩形铝母线。控制：进线、母线均采用ZN28-12/3150-40型断路器，均采用GN1-10/2000-40型隔离开关。出线采用ZN28-12/630-16型断路器GN1-10/600-20型隔离开关。测量：母线、出线均采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器UNZ10；进线、母线、出线均装设三相电流互感器AS12/185B/2。
2、 10kV配电装置配置图、配置平面图
根据以上参数和所用设备，按10kV配电装置电器设备户内布置最小空间净距要求（具体数据详见表1.3），现将10kV户内二层式布置配电装置配置图、配置平面图简绘如下：
由图中可以看出，10kV户内二层式布置配电装置布置面积为18m×6m。开关柜距离墙壁最小距离1.3m。负荷出线均由布置在二层的开关柜出线，站用电、无功补偿由布置一层的开关柜出线。10kV进线、分段控制回路也布置在一层。
3、 10kV户内二层式布置配电装置断面图
10kV户内二层式布置配电装置断面图从略（铝母线及设备布置间隔距离得不到具体参数）。
4、 10kV配电装置出线平面图
因10kV出线回路数较多，为减小出线走廊宽度，减少变电站整体占地面积，本次设计10kV的12个负荷出线回路均采用电缆方式出线至终端塔，再由终端塔按架空或电缆方式向各负荷用户供电。按10kV配电装置户外布置最小空间净距要求（具体数据详见表1.1），并充分考虑施工、运行、巡视、检修等要求的安全通道距离后，现将10kV配电装置出线平面图简绘如下。出线断面图从略。
10kV负荷出线构架走廊宽度48m；每回出线终端塔间隔距离4 m，每回出线均设置2 m×2 m出线配套电缆井一个。站用电、无功补偿回路在站内电缆连接供出。 （二）、35kV配电装置
1、 已知参数
35kV置配电装置主接线为双母线接线，负荷出线10回，均为架空出线，导线采用LGJ-70/10型钢芯铝绞线。母线为50×5单片矩形铝母线。控制：进线、母线、出线均采用ZN12-40.5/1250-16型断路器，均采用GN1-35/600-20型隔离开关。测量：进线、母线采用油浸绝缘结构的电磁三相五柱式电压互感器JDXN1-35；进线、母线、出线装设三相电流互感器LB6-35。
2、 35kV配电装置配置图、配置平面图
根据以上参数和所用设备，按35kV配电装置电器设备户内布置最小空间净距要求（具体数据详见表1.3），现将35kV户内二层式布置配电装置配置图、配置平面图简绘如下：
由图中可以看出，35kV户内二层式布置配电装置设备占地面积为18m×6m。开关柜距离墙壁最小距离2m。负荷出线均由布置在二层的开关柜出线，进线、母联控制回路布置在一层。
3、 35kV户内二层式布置配电装置断面图
35kV户内二层式布置配电装置中，以进线断面最为复杂，本设计以此为例，将进线断面绘制如下。出线断面相对简单，断面图从略。
由进线断面图中可得设备布置间隔距离具体参数如下：
带电部分至接地部分之间距离：A1=650 mm (>300mm)，
不同相的带电部分之间距离：A2=500mm(>300mm) 栅状遮栏至带电部分之间距离：B1=1600 mm(>1050mm) 网状遮栏至带电部分之间距离：B2=424 mm(>400mm)
无遮栏裸导体至地楼面之间距离：C=3000 mm(>2600mm)
平行的不同时停电检修的无遮栏裸导体之间距离：D=2230 mm(>2100mm) 通向屋外的出线套管至屋外通道的路面间距离：E=4200(>4000mm) 比较知，进线设备布置间隔距离均满足配电装置设计规定值要求。
4、 35kV配电装置出线平面图
35kV配电装置出线，经间隔穿墙套管后，上至出线构架，然后再由构架向各个负荷用户供电。35kV出线隔穿墙套一般布置间距为1m，出线构架一般布置间距为5m，构架相间距离一般布置为2.2m。构架至隔穿墙套管距离一般在30 m以内。本次设计35kV的10个负荷出线回路按以上原则布置。并充分考虑施工、运行、巡视、检修等要求的安全通道距离后，将35kV配电装置出线平面图简绘如下。出线断面图从略。
从图中知，35kV负荷出线构架走廊宽度50m； 置配电装置的房屋建筑占地面积为50m×8m，房屋建筑高度为9.9 m（4.2m+4.7m）。 （三）、110kV配电装置 1、 已知参数
110kV配电装置采用户外半高型布置。主接线为单母线接线，进线1回，母线为LGJ-240/30型钢芯铝绞线，该母线上带2×31.5MVA有载调压变压器。其它参数详见第一章、第二章、第三章所完成的设计成果。
2、 110kV配电装置平面图、断面图
按电器设备户外布置最小空间净距要求，并充分考虑运行、巡视、检修、运输等要求的安全通道距离后，将110kV户外半高型布置配电装置平面图、断面图简绘如上，绘图范围为110kV进线～主变。
第三节 配电装置平面布置图
根据上述对各电压等级的平断面设计，将本变电站配电装置的平面布置图绘制如下。
本次设计变电站总体尺寸为72m×65 m，站内主要道路（公路）宽8m，次要道路（公路）宽5m。进线人字构架上设避雷线支架和管形避雷针（构架高度10 m，避雷线支架距地高度12.5m，管形避雷针距地高度25 m），其余人字构架按长规高度10m设计。电器设备均用φ400×4000 m m（埋深1000 m m）砼杆架设，架设间距按平面布置图标注尺寸设置。10kV、35kV室外母线进线部分采用φ400×4000 m m（埋深1000 m m）砼杆架设，其架设间距取1～1.5 m。变压器尺寸为7m×4 m×6.5 m（长×宽×高），变压器池设计尺寸为9m×6 m（长×宽），10kV配电装置房屋建筑尺寸为18m×6 m×9.9 m（长×宽×高）, 35kV配电装置房屋建筑尺寸为50m×8 m×9.9 m（长×宽×高）。本站围墙设计高度为3m。主控室设计尺寸20m×15 m×5 m（单层）
一、出线相序
本次设计变电站10kV、35kV出线均为单回路水平排列结构，出线相序确定为从左到右（面向馈线）A（黄）、B（绿）、C（红）。 二、变电站面积、高度
确定变电站面积及高度是为了征地和防雷保护设计使用。本变电站面积72m×65 m=4680 m2，约合7亩。本站最高建筑为110kV进线架，其其高度为12.5m。进线人字构架上设管形避雷针，距地高度25 m。
第五章 防雷保护和接地装置设计
第一节 变电站防雷和接地概述
一、过电压的种类及危害
1、过电压的种类有外部过电压和内部过电压两类。
（1）外部过电压（主要为雷电过电压）：
输电线路上出现的雷电过电压有两种。一种是雷直击于线路引起的，称为直击雷过电压。另一种是雷击线路附近地面，由于电磁感应所引起的，称为感应过电压。
（2）内部过电压（主要为暂时过电压和操作过电压）：
暂时过电压具有电源或其谐波的频率，而且是不衰减或弱衰减的。由空载线路的电容效应、不对称接地故障以及甩负荷使发电机加速而产生的工频电压升高都是常见的暂时过电压；
操作过电压是在系统中由于断路器操作和各种故障产生的过渡过程引起的。常见的操作过电压有以下几种：中性点不接地系统中的电弧接地过电压，切除空载线路过电压，切除空载变压器过电压，空载线路合闸过电压等等。
二、防雷的目的、意义
架空输电线路由于长度大，分布面广，遭受雷击的机会多，由此产生的事故也多。据统计，架空输电线路的雷电事故在电力系统事故中占有很大的比重。事故跳闸势必影响系统的正常供电，给整个国民经济造成损失。另外，由于雷击线路所出现的过电压波，可以沿线路侵入变电所，危及所内电气设备的绝缘。因此必须重视和研究输电线路的防雷保护问题。变电所和发电厂是电力系统的枢纽和心脏，一旦发生雷害事故，往往导致变压器、发电机等重要电气设备的损坏，并造成大面积停电，严重影响国民经济和人民生活。因此，跟输电线路相比，变电所与发电厂的防雷保护必须更加可靠。
三、防雷措施
1、在输电线上架设避雷线的措施可防止线路被直接雷击；
2、降低杆塔接地电阻可减小雷击杆塔时的电位升高，这是配合架设避雷线所采取的一项有效措施；
3、架耦合地线可以加强避雷线与导线间的耦合使线路绝缘上的过电压降低； 4、变电站或发电厂装设避雷针可防止电气设备被直接雷击；
5、在变电站或发电厂装设避雷器可限制从线路侵入的雷电过电压波对电气设备的危害。
四、防雷设备的作用
1、避雷线的作用：主要是防止雷直击导线，同时还有分流作用以减小流经杆塔的雷电流，从而降低塔顶电位。通过对导线的耦合作用可以减小线路绝缘上的电压。对导线的屏蔽作用还可以降低导线上的感应过电压。
2、避雷针的作用：当雷云向下发展先导放电到达离地面一定高度时，地面的感应电荷在避雷针顶端形成局部场强集中的空间，以至有可能从这些地方发展向上的迎面先导，这就影响了下行先导的发展方向，使其对避雷针放电，从而使处在避雷针附近较低的物体受到屏蔽保护，免遭雷击。
3、避雷器的作用：由雷击产生的过电压波，将由线路传到变电所，危及所内电气设备的绝缘。为了限制由线路传来的过电压波的幅值。就需要装设另外一类过电压保护装置，通称避雷器。
五、接地的形式
电气设备的接地，按其目的的不同可分为下列几种：
1、保护接地 其目的是为了保护人身的安全。例如电气设备的金属外壳，底座等由于绝缘损坏而有可能带电的部分应行接地，以免触电危险。
2、工作接地 其目的是为了保证电力系统的正常运行。例如电力变压器中性点的接地。
3、防雷接地 其目的是为了把雷电流引入地中，以消除过电压的危险影响。例如避雷针、避雷器等的接地。
第二节 避雷器的配置与选择
一、避雷器的种类和应用
目前使用的避雷器主要有三种类型：（1）保护间隙，（2）管型避雷器，（3）阀型避雷器。
（1）保护间隙：是最简单的一种避雷器，一般保护间隙的电场属于极不均匀电场，使绝缘配合发生了困难，当时间很小时不能起到保护作用，同时保护间隙还有一个缺点就是熄弧能力低。因此一般只用于不重要的和不会造成严重后果的场合，例如低压配电网以及中性点非有效接地电网。
（2）管型避雷器：管型避雷器与保护间隙的区别是有较强的熄弧能力。但它也
具有一些和保护间隙同样的缺点。那就是伏秒特性较陡，不易与被保护设备实现合理的绝缘配合。另外在动作后会形成截波，不利于变压器的绝缘。因此，管型避雷器目前只用于输电线路个别地段的保护，如大跨距和交叉档距处，或变电所的进线段保护。
（3）阀型避雷器：它相对于管型避雷器来说在保护性能上有重大改进，是电力系统中发变电设备的主要保护装置。
（4）磁吹避雷器：在普通阀型避雷器的基础上把火花间隙加以改进，采用磁吹灭弧原理，它有更高的灭弧能力和更好的保护性能，因此除了限制雷电过电压外，还可以限制内部过电压。
（5）氧化锌避雷器：又叫金属氧化物避雷器，它的阀片是以氧化锌为主要原料烧成的。它具有以下优点a.氧化锌阀片有很好的非线性，使其结构简单，体积和重量减小，运行的可靠性增加；b.没有放电间隙，保护特性比较稳定，熄弧能力强；c.可以承受多重雷击，此外，由于氧化锌阀片的通流能力大，提高了其动作负载能力；d.元件单一通用，结构简单，特别适合于大规模自动化生产，造价低廉。由于氧化锌避雷器具有上述一系列的优点，使它有很大的发展前途，是目前世界各国避雷器发展的主要方向。它必将逐渐取代传统的带间隙的碳化硅避雷器，也是未来特高压系统绝缘赖以实现的必不可少的基础。 二、本设计避雷器选用的类型
本次设计的变电站各电压等级侧均使用氧化锌避雷器，避雷器的选择在第三章已做过，这里不再重复。
第三节 避雷针配置设计
为防止直击雷直接击中变电所设备及其架构、电工建筑物等，变电所需装设独立避雷针，其冲击接地电阻不宜超过10Ω。根据《电力设备过电压保护设计技术规程》的规定，将避雷针设计基本知识叙述如下。
一、 单支避雷针的保护范围(图2)
a)、避雷针在地面上的保护半径应按下式计算：
r= 1.5hP
式中：r--保护半径m；h--避雷针的高度m
P--高度影响系数，h≤ 30m ，P= 1 ；30m ＜h≤ 120m，P =5 . 5 /√ h， 当h＞ 120m 时，取其等于120m b)、在被保护物高度hx 水平面上的保护半径应按下列
方法确定
1)、当 hx≥ 0.5h 时，rx= (h-hx)P= haP 2)、当hx＜ 0.5h 时，rx= (1.5h-2hx)P
式中：rx--避雷针在hx 水平面上的保护半径m；hx--被保护物的高度m；ha--避雷针的有效高度m。
二、 两支等高避雷针的保护范围(图3)
a)、两针外侧的保护范围应按单支避雷针的计算方法确定。
b)、两针间的保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点O的圆弧确定，圆弧的半径为R’0， O点为假想避雷针的顶点，其高度应按下式计算：
h0 = h - D/7P
式中：hO--两针间保护范围上部边缘最低点高度m；D--两避雷针间的距离m。
c)、两针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度bx按下式计算：
1)、当 hx≥ 0.5h0 时，bx = h0－hx
2)、当 hx＜ 0.5h0 时，bx = 1.5h0－2hx 3)、当 D=7 ha P 时，bx = 0
求得 bx 后，可按图3 绘出两针间的保护范围。两针间距离与针高之比 D/h 不宜大于5。
三、 多支等高避雷针的保护范围(图5)
a)、三支等高避雷针所形成的三角形的外侧保护范围应分别按两支等高避雷针的
计算方法确定。如在三角形内被保护物最大高度 hx 水平面上，各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度 bx ≥0 时，则全部面积受到保护。
b)、四支及以上等高避雷针所形成的四角形或多角形，可先将其分成两个或数个三角形，然后分别按三支等高避雷针的方法计算，如各边的保护范围一侧最小宽度 bx ≥0 ，则全部面积即受
到保护。
四、避雷针设计
1、本次设计中的已知参数
根据配电装置设计中变电站总平面布置图，得到变电站总长72m，宽65m，本站最高的被保护物为进线门型框架，高度12.5m，（hx=12.5m）；且进线门型框架上已设置总高度为25m的管形避雷针。现先确定进线门型框架上25m高管形避雷针的保护范围，然后再确定其余避雷针的布置、数量和高度。
1、
进线门型框架25m管形避雷针保护范围计算
已知：h=25m ，h＜30m，则高度影响系数P= 1，则，r= 1.5hP=1.5×25×1=37.5m
已知被保护物高度hx=12.5m, 0.5h=0.5×25=12.5m，hx=0.5h，则
避雷针在被保护物高度hx=12.5m水平面上的保护半径 rx= (h-hx)P=(25-12.5)×1=12.5m 则避雷针的有效高度ha,由公式rx= haP求得, (12.5m = ha×1)，ha = 12.5m
将上述数据作入变电站平面布置图，如左图示。 可见，进线门型框架25m管形避雷针保护范围rx=12.5m，保护范围太小。
2、 进一步设计
经以上计算和作图知，要将本次设计变电站全部保护到，必须在本变电站围墙的四只角处均设避雷针，而且避雷针高度必须大于25m。初取避雷针高度h=30m，做进一步计算。避雷针编号及各避雷针间水平距离标注如左图。将左图1#、2#、3#、4#避雷针进行多支等高避雷针保护范围计算，且不计进线门型架25m管形避雷针的影响。
已知：h=h1=h2=h3=h4=30m，D12=D34=69m，D23=D41=62m，D13=D24=93 m，hx=12.5m。 因 h=30m，所以 P=1。
1)、单避雷针保护范围计算
r1=r2=r3=r4= 1.5hP=1.5×30×1=45m
hx=12.5m， 0.5h=0.5×30=15m，hx＜0.5h，则
rx1=rx2=rx3=rx4= (1.5h－2hx)P=(1.5×30－2×12.5)×1=20m 则ha，由公式rx= haP求得,
ha1= ha2= ha3= ha4=rx÷P=20m 2) 、双避雷针保护范围计算
h0（12）= h0（34）=h – D12/7P=30－69÷(7×1)=20.14m h0（23）= h0（41）=h – D23/7P=30－62÷(7×1)=21.14m h0（13）= h0（24）=h – D13/7P=30－93÷(7×1)=16.71m 因 hx=12.5m ＞0.5h0（23）、＞0.5 h0（12）、＞ 0.5h0（13） 所以 由公式 bx = h0－hx 得
bx（12）= bx（34）= h0（12）－hx =20.14－12.5 =7.64 m bx（23）= bx（41）= h0（23）－hx =21.14－12.5 =8.64 m bx（13）= bx（24）=h0（13）－hx =16.71－12.5 =4.21 m
可见，本站4根避雷针中，任何相邻避雷针间保护范围一侧最小宽度均大于0（bx＞0）。分别将1#～2#（4#～3#与之同）避雷针联合保护范围、2#～3#（1#～4#与之同）避雷针联合保护范围、1#～3#（2#～4#与之同）避雷针联合保护范围作图如下。
3) 、四避雷针保护范围计算
计算方法和过程同双避雷针保护范围计算，计算结果也相同。将上述计算结果值按三角形方法进行组合后，得本站1#、2#、3#、4#避雷针联合保护范围平面图，作图如下。
可见，本变电站按上图所示尺寸布置4根30m避雷针，便可对本站所有的设备及建筑物进行全面的直击雷防雷保护。
第六章 继电保护自动装置的配置规划
1、继电保护的作用：
继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是：（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，保证其它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（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸。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，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。
2、本次设计继电保护的配置：
（1）主变压器继电保护的配置；本设计主变压器容量为31500kVA，通过《电力系统继电保护原理》可知该容量的变压器首先应装设瓦斯保护（包括轻瓦斯和重瓦斯）、纵差动保护、过负荷保护、零序方向过电流保护。
（2）母线继电保护的配置：本次设计的母线电压等级为110kV、35kV、10kV三个，110kV采用的是单母线，且较短，考虑到经济性问题，可以利用主变压器的零序方向过电流保护作为其后备保护，本段母线将不再单独装设母线保护。35kV、10kV所供负荷为II类，考虑到经济的要求，也不再单独装设母线保护。
（3）线路继电保护的配置：线路保护有纵联保护、距离三段式保护、电流三段式保护、零序保护等，对于本次设计的110kV线路，输送距离为50km，采用纵联保护投资大，并且该线路电压等级也不高，本站只是终端变电站，在系统中的地位也不是很高，应多考虑经济性，而采用距离三段式足矣保证该可靠性、灵敏性及快速性。35kV、10kV线路可采用电流三段式保护，虽没有距离保护的各种性能好，但经济性较好，接线简单，只需引入一个电流量即可，同时也可满足一定的可靠性、灵敏性及快速性。110kV为大电流接地系统（中性点直接接地系统），还应采用零序保护，当发生单相接地故障时，能迅速切除该线路断路器，排除接地故障。35kV、10kV为小电流接地系统（中性点经消弧线圈接地或不接地系统），当发生单相接地时，不影响系统的稳定，可以运行2个小时以内，所以不装设零序保护，但在35kV、10kV应装有绝缘监察装置，当35kV、10kV线路或母线发生接地时发告警信号，提醒值班员注意，立即查找出接地线路或母线，并迅速切除故障，以防危及设备及人身安全。
（4）站用变继电保护的配置：本设计站用变容量较小为80kVA，可不用装设专用的站用变保护，在站用变高压侧装设熔断器来保护该站用变。
本次设计继电保护配置结果表
电器设备 保护名称 反映故障类型 动作结果 轻瓦斯动作于发信、重变压器油箱内内故瓦斯保护 障以及油面的降低 断路器 纵差动保护适用于并列纵差动保护 主变压器 6300kVA以 零序方向过接地故障 电流保护 对400kVA以上的变压器过负荷保护 反映变压器过负荷 发告警信号 应装设过负荷保护 母线 距离三段式线路相间故障 保护 跳开本线路断路器 路及设备 为大电流接地方式，单110kV线路 相接地对系统稳定有影零序保护 接地故障 跳开本线路断路器 响，故发生接地故障时须即时切除该线路 电流三段式35kV线路 保护 电流三段式10kV线路 保护 线路相间故障 跳开本线路断路器 路及设备 线路相间故障 跳开本线路断路器 路及设备 短路电流大，会损坏线 短路电流大，会损坏线 短路电流大，会损坏线 不配置 跳开本侧主变断路器 母线的后备保护 方向指向母线作为差动CT之间的故障 跳开主变三侧断路器 运行的变压器容量为#1、#2主变均装设 瓦斯动作跳开主变三侧变压器应装设瓦斯保护 800kVA及以上的油浸式#1、#2主变均装设 设计依据 备注 结 论
本次所做“110 kV终端变电站初步设计”的设计工作，经变电站电气主接线确定、短路电流计算、设备选择、配电装置设计、变电站防雷保护设计、继电保护自动装置配置规划等设计工序后，终于在规定的一个月时间内完成了，最终得到了设计说明书、电气主接线平面图、断面图及防雷保护图等成果。
对本次设计的电气主接线，总的来讲，还是适合于本次设计任务参数要求的。只是110 kV侧略有些单调，可靠性及调度灵活性都略显逊色，若能再增加一个进线回路，将主接线形式改为单母线分段或双母线接线，本站供电可靠性、调度灵活性将得到大大提高。
对短路电流计算而言，本设计略显粗糙，以至于影响了后续设备选择的精确性及合理性。这是本人以后工作和学习中必须要进一步加强的。
对配电装置设计而言，本次设计做了大量的工作，也花了不少的时间，参阅了不少室内、外布置典型电气主接线的配电装置设计、布置方式资料，学到了不少东西，对各类电气主接线的配电装置设计方案有了轮廓性的掌握和认识。本站配电装置设计在以上基础上，本人认为，设计得较优、也较合理。
变电站防雷保护设计在本次设计中是最为轻松的一项任务，只需按规程要求做几项简单的计算就可得到设计结果。
继电保护自动装置配置设计，应是二次部分设计的内容，因时间原因，本次设计没有能深入进去，只作了简单的继电保护自动装置配置规划。
总的来讲，一个月的变电一次初步设计，使我掌握了变电一次设计的基本方法和步骤，也让我认识到设计工作的艰辛。
设计总结与体会
做为一个长期从事线路工作的普通工人，能有机会再次走入大学校园，进行变电知识方面的的系统学习，实是机会难得。因此，对于这次变电站一次部分初步设计，我真是尽已所能了。尽管在规定时间内完成了本次设计所要求的任务，但总觉得其中存在诸多不尽人意的地方。特别是随设计进度的一点点的推进，我也越来越多的感觉到自己知识面的狭窄和三年来函授学习基础知识的不扎实。邻近毕业，我才体会到要学的东西真是太多，太多。对于变电站的设计，三年函授学习的基础知识，实是不足于应对的，必须更深一步的去学习更多与实际相关的其他知识，如《电力工程电气设计设计手册》中的许多理论和设计方法就远远大于、深于课本理论，值得进一步去学习；再如《变电站设计规程》中的许多条文和参数基值，更是值得去熟记、熟背的。把握住了大原则，才能让自己在设计中少犯错，推广之到工作中，道理也是如此。毕业设计任务完成了，但真正的学习却才开始。
谢 辞
随着毕业设计的结束，三年函授学习也即将结束，我怀念这一个月紧张而又单纯的学校生活，更怀念三年来淳淳教导过我的所有的淳厚的各位教师，是你们让我再次踏上了学习的道路。衷心的谢谢你们！我更希望能有机会再次聆听各位教师的教诲，欢迎各位教师来曲靖做客，朱兴陆清茶恭迎各位的大架。
同时，也必须谢谢各位一个月来朝夕相处的同学们，谢谢你们对我的帮助和指导。
参 考 文 献
一. 规程类：
1、 《220-500kV 变电所设计技术规程》 SDJ2-88 华北电力设计院主编 2、 《35-110kV变电所设计规范》 GB50059-92 中华人民共和国能源部 3、 《3-110高压配电装置设计规范》 GB50060-92 中华人民共和国能源部 4、 《变电所总布置设计技术规程》 DL/T5056 1996 西北电力设计院
5、 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T 620 1997 电力科学研究院高压研究所 6、 《交流电气装置的接地》 DL/T 621 1997 电力科学研究院高压研究所 7、 《架空送电线路设计技术规程》 SDJ3—79 水利电力部电力规划设计院 8、 《220-500kV 变电所设计技术规程》 SDJ2-88 水利电力部电力规划设计院 9、 《电测量仪表装置设计技术规程》 水利电力部 二. 手册课本类：
1) 《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）水利电力部西北电力设计院编， [M]，北京：水利电力出版社，1994. 2) 《（10220kV）变电所设计》丁毓山. [M]. 沈阳：辽宁科学技术出版社，1993. 3) 《发电厂电气部分》四川联合大学编. [M]. 北京：中国电力出版社，1998.
4) 《发电厂和变电站电气部分毕业设计指导》[M].电力工业部职业技术教育研究中心. 5) 《电力工程设备手册》
6) 《城乡电网建设改造设备使用手册》 7) 《高压电器产品样本》
8) 《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》黄纯华. [M]. 北京：中国电力出版社，1998. 9) 《实用短路电流计算》李德钜. [M]，天津：天津科学技术出版社.1995. 10) 《电力系统暂态稳态分析》 三. 图纸类：
1) 《220kV沾益变施工图设计》滇东电业局，云南省电力设计院 2) 《220kV三岔变施工图设计》滇东电业局，云南省电力设计院 3) 《110kV陆良麦田沟变施工图设计》滇东电业局
4) 《110kV曲靖城南变施工图设计》滇东电业局，云南省电力设计院 5) 《110kV曲靖刘家冲变施工图设计》滇东电业局，云南省电力设计院 6) 《110kV曲靖代河变施工图设计》滇东电业局 7) 《35kV曲靖05变施工图设计》滇东电业局
8) 《35kV陆良银河纸业变施工图设计》滇东电业局
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