110kv变电站电气一次部分设计

毕 业 设 计 [论 文]

题 目：110kv变电站电气一次部分设计 学 院：电气与信息工程学院 专 业：电气工程及其自动化 姓 名：伊长春 学 号：091410247 指导老师：朱更辉 完成时间：2014年5月18日

河南城建学院本科毕业设计（论文） 摘要

摘 要

本文首先根据任务书上所给系统与线路及相关负荷的参数，通过对负荷资料的分析进行了负荷计算，根据负荷计算结果确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，并从安全，经济及可靠性等方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线方案。然后，进行了短路电流计算，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等主要电气设备进行了选择和校验。之后对变电站的配电装置进行了选择。最后做了主变压器的继电 保护和变电站的防雷保护，从而完成了开封县110kV变电站电气一次部分的设计。

关键词：变电站， 变压器，主接线，短路电流计算。

I

河南城建学院本科毕业设计（论文） Abstract

Abstract

In this article, on the basis of the system the line and the related load parameters given by the mandate, through the analysis of the load data ,we have a load calculation, according to the load calculation results,we ascent the quality capacity and models of the main transformer, but also identified the station transform’s capacity and models, considering the security, reliability and economic we identified 110kv,35kv,10kv,electricity stations and the main cable programme. Then, made a short-circuit current calculation. In accordance with maximum sustained work current and the short-circuit current calculation results, the high-voltage circuit breakers, isolation switches, current transformers, voltage transformers, bus and other major electrical equipment had been selected validated.And the,we made a choice about the devices of the power distribution, substation and did a plane elective design . Finally we did a main transformer substation protection and a lightning protection, thus the Kai-110 kV electrical substation part of the design had been competed.

Key words: substations，transformers，main wiring，short-circuit current calculation

II

河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录

目 录

摘要................................................................................................................................................Ⅰ Abstract ......................................................................................................................... II 目 录 ............................................................................................................................................. III 绪 论 ............................................................................................................................................. 1 1 负荷分析计算及变压器选择 ............................................................................................... 3

1.1负荷分析 ............................................................................................................................ 3

1.1.1本变电站的负荷资料 ............................................................................................ 3 1.1.2 负荷分析结果 ....................................................................................................... 4 1.2 负荷计算 ........................................................................................................................... 4

1.2.1 负荷计算的目的 ................................................................................................... 4 1.2.2 负荷计算的方法 ................................................................................................... 4 1.2.3 负荷计算结果 ....................................................................................................... 5 1.3 无功功率补偿 ................................................................................................................... 5

1.3.1 无功功率补偿的必要性 ....................................................................................... 5 1.3.2 无功功率补偿的方法 ........................................................................................... 6 1.3.3 无功功率补偿计算 ............................................................................................... 6 1.4 主变压器台数、容量和型式的选择 ............................................................................... 7

1.4.1 台数选择原则 ....................................................................................................... 7 1.4.2 容量选择原则 ....................................................................................................... 7 1.4.3 主变型号的选择 ................................................................................................... 8 1.4.4 主变压器的型号及参数选择结果 ....................................................................... 9

2 电气主接线设计 .................................................................................................................... 10

2.1 电气主接线的基础知识及基本要求 ............................................................................. 10 2.2 主接线方案比较论证 ..................................................................................................... 10

2.2.1 110KV侧主接线方案选择 .................................................................................. 10 2.2.2 35KV侧主接线方案选择 .................................................................................... 12 2.2.3 10KV侧主接线方案选择 .................................................................................... 14

3 短路电流的计算 .................................................................................................................... 16

3.1 短路电流的危害 ............................................................................................................. 16 3.2 短路电流计算的目的 ..................................................................................................... 16 3.3 短路电流计算点的确定 ................................................................................................. 17 3.4 短路电流计算方法和步骤 ............................................................................................. 17 3.5 短路电流计算结果 ......................................................................................................... 22

4 配电装置及总平面布置设计 ............................................................................................. 23

4.1 配电装置的选择 ............................................................................................................. 23

4.1.1 各种配电装置的特点 ......................................................................................... 23 4.1.2 配电装置的型式选择 ......................................................................................... 23 4.1.3 各电压级配电装置的确定 ................................................................................. 24 4.2 电气总平面布置原则 ..................................................................................................... 24

5 主变压器的保护 .................................................................................................................... 25

5.1 保护在电力系统中的作用 ............................................................................................. 25

III

河南城建学院本科毕业设计（论文） 目录

5.2 电力变压器的主要故障形式 ......................................................................................... 25

5.3 主变压器保护的配置 ..................................................................................................... 25

5.3.1 主变压器保护配置原则 ..................................................................................... 25 5.3.2 主变压器保护的配置方案确定 ......................................................................... 26

6 变电站的防雷保护................................................................................................................ 29

6.1 防雷保护的基本知识 ..................................................................................................... 29 6.2 变电站防直击雷设计 ..................................................................................................... 29

6.2.1 避直击雷设备的作用 ......................................................................................... 29 6.2.2 避雷设备位置的确定 ......................................................................................... 29 6.2.3 避雷设备保护范围的计算方法和公式 ............................................................. 29 6.3 防雷电波设计 ................................................................................................................. 31

6.3.1 装设点的选择 ..................................................................................................... 31 6.3.2 避雷器的选择 ..................................................................................................... 32 6.3.3 避雷器型号、参数及数量的选择结果 ............................................................. 32

7 主要电气设备的选择与校验计算书 ................................................................................ 33

7.1 高压断路器的选择与校验 ............................................................................................. 33 7.2 隔离开关的选择 ............................................................................................................. 38 7.3 电流互感器的选择 ......................................................................................................... 42 7.4 电压互感器的选择 ......................................................................................................... 46 7.5 母线的选择 ..................................................................................................................... 47 7.6 主要电气设备的选择结果 ............................................................................................. 50

总 结 ............................................................................................................................................. 51 参考文献 ...................................................................................................................................... 52 附 录 ............................................................................................................................................. 53 致 谢 ............................................................................................................................................. 55

IV

河南城建学院本科毕业设计（论文） 绪论

绪 论

电力系统是由发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一的整体。它们分别起到生产、转换、分配、输送和使用电能的作用。

供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。

我国目前电力工业的发展方针是：

1、在发展能源工业的基本方针指导下发展电力工业。 2、电力工业发展速度必须与国民经济发展速度相适应。 3、发挥水电优势，加快水电建设。

4、建设大型矿口电厂，搞好煤、电、运平衡。

5、在煤，水能源缺乏地区，有重点有步骤地建设核电厂。 6、政企分开，省为实体，联合电网，统一调度，集资办电。 7、因地制宜，多能互补，综合利用，讲求利益。 8、节约能源，降低消耗。

9、重视环境保护，积极防止对环境的污染。

变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：

1、枢纽变电所。位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330～500KV的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。

2、中间变电所。高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2～3个电源，电压为220～330KV，同时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。

3、地区变电所。高压侧一般为110～220KV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中供 电。

4、终端变电所。在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为110KV，经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到损失。

在电力系统中，除应采取各项积极措施或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 绪论

最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器以被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词，则指各种具体的装置。

我国电力工业自动化水平正在逐年提高。20万MW及以上大型机组以采用计算机监控系统，许多变电所以装设微机综合自动化系统，有些已实现无人值班，电力系统已实现调度自动化。迄今，我国电力工业已进入了大机组，大电厂，大电力系统，高电压和高自动化的新阶段。国家方针、政策、技术规范和标准是根据国家实际情况、结合电力工业的技术特点而制定的准则，是把科学、技术总结成条理化，也是长期生产实践的结晶，在进行论证分析阶段，更应辩证的统一供电可靠性与经济性的关系，方能达到先进性与可行性。

本次设计以实际工程技术水平为基础，以虚拟的变电站资料为背景，从原始资料的分析做起，内容涵盖《发电厂电气部分》、《电力系统分析》、《电力系统继电保护》等电气工程及其自动化专业教育期间的主要专业课。通过设计，检验和巩固了专业知识，提高了综合运用理论知识解决实际问题的能力；并对具体的工程设计有细致的了解，掌握了一定的工程设计方法。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 1负荷分析计算及变压器选择

1 负荷分析计算及变压器选择

1.1负荷分析

1.1.1本变电站的负荷资料

1、35kV侧近期负荷如表1-1所示。

表1.1 35kV侧近期负荷表

序 号 1 2 用户名称 治炼厂 河西变 用类别 I II或Ⅲ 最大负荷（MW） 5.5 15.5 表1.2 35kv侧远期负荷表 序 号 1 2 用户名称 李庄 张庄 用类别 II II或Ⅲ 最大负荷（MW） 3.5 2.5 2、10KV负荷如下表所示。

表1.3 10KV近期负荷表

序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 用户名称 机械厂 医院 河东变 铁路用电 化工厂 电机厂 水泥厂 印染厂 农用电 用类别 Ⅲ I Ⅲ I II II Ⅲ Ⅲ Ⅲ 最大负荷（MW） 1.3 1.5 2.5 0.9 3.0 1.0 1.0 1.2 1.5 备 注 有备用电源 有备用电源 其中：35kV及10kV负荷功率因数均取为cosΦ=0.85

负荷同时率： 35kV侧： kt=0.9

10kV侧： kt=0.85

网损率取为A%=5%—8%

所用电计算负荷 50kW，cosΦ=0.87

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 1负荷分析计算及变压器选择

1.1.2 负荷分析结果

由负荷资料知：35kv侧用户少只有两个但负荷较大，一类负荷5.5MW，占此侧负荷的26.2%，二类负荷15.5MW，占此侧负荷的73.8%，远期还将增加6MW；10KV侧使用负荷较小但用户较多，其中有两个一类负荷用户，占此侧负荷的12.8%，两个二类负荷用户，占此侧负荷的27.5%，五个三类负荷用户，占此侧负荷的59.7%，远期还将增加5MW；所以两侧对供电可靠性要求都较高。

1.2 负荷计算

1.2.1 负荷计算的目的

负荷计算主要是确定“计算负荷”。“计算负荷”是按发热条件选择电气设备的一个假想的持续负荷，“计算负荷”产生的热效应和实际变动负荷产生的最大热效应相等。所以根据“计算负荷”选择导体及电器时，在实际运行中导体及电器的最高温升不会超过容许值。

计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆过早老化甚至烧毁，造成重大损失。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。

1.2.2 负荷计算的方法

若已知一个供电范围的电气设备数量和容量时，负荷计算的方法有：需要系数法、利用系数法和二项式法；当在电气设备数量和容量都不清楚的情况下，可采用各种用电指标进行负荷计算，其方法有：负荷密度法、单位指标法、住宅用电指标法等。

1、需要系数法计算简单，是最为常用的一种计算方法，适合用电设备数量较多，且容量相差不大的情况。

2、二项式法其考虑问题的出发点就是大容量设备的作用，因此，当用电设备组中设备容量相差悬殊时，使用二项式法可以得到较为准确的结果。

3、利用系数法是通过平均负荷来求计算负荷，这种方法的理论依据是概率论与数理统计，因此是一种较为准确的计算方法，但其计算过程相对繁琐。

因本设计的电气设备数量和容量都是确定的，且容量相差不大，所以其负荷

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计算方法选择计算较简单的需要系数法。 主要计算公式如下：

有功功率： PCKpPci 无功功率: QCKQQci

I1I1nn

2视在功率: SCPC2QC 计算电流: ICSC 3U1.2.3 负荷计算结果

1、10 KV的总计算负荷

Pc = 13.515 MW QC = 8.379Mvar Sc =15.900MVA IC = 0.918KA 2、35KV的总计算负荷

Pc = 24.3MW QC = 15.066var Sc = 28.59MVA IC = 0.472KA 3、本变电站总的总计算负荷

Pc = 37.865MW QC = 23.474Mvar Sc = 44.5MVA IC = 0.234KA 4、本变电站总一、二级负荷

Pc =32.38 MW QC =20.045Mvar Sc = 38.1MVA IC = 0.21KA

1.3 无功功率补偿

1.3.1 无功功率补偿的必要性

在工民用电设备中，有大量设备的工作需要通过向系统吸收感性的无功功率来建立交变磁场，这使系统输送的电能容量中无功率的成分增加，功率因数降低，对系统会造成如下影响：

1、使变配电设备的容量增加； 2、使供配电系统的损耗增加； 3、使电压损失增加； 4、使发电机的效率降低。

由于无功功率对供电系统有着如上诸多不利的影响，因此必须提高功率因

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数，降低无功功率的输送量，提高系统及用户供电质量，保证经济、合理地供电的需要。

1.3.2 无功功率补偿的方法

要使供配电系统的功率因数提高，一般从两个方面采取措施：

1、提高用电设备的自然功率因数。自然功率因数是指不采用任何补偿装置式的功率因数，这种方法只能通过选择功率因数高的电气设备来做到，但不能达到完全补偿。

2、采取人工补偿的方法使总功率因数得以提高。有两种方法，一是采用同步电动机替代异步电动机工作，由于投资和损耗较大，又不便于维护、检修，供配电系统中很少采用。二是采用并联电容器补偿。

采用并联电容器补偿时目前供配电系统中普遍采用的一种补偿方法，也叫移相电容器静止无功补偿。它具有有功损耗小、运行维护方便、补偿容量增减方便、个别电容器损坏不影响整体使用等特点，所以本设计采用并联电容器补偿。

1.3.3 无功功率补偿计算

据设计说明书中10KV侧的功率因数为0.85，为提高其功率因数，需要在变电站10KV侧母线上进行无功功率补偿。使补偿后的功率因数可以达到0.9以上。据设计说明书中知10KV侧的功率因数为0.85，所以我们需要在变电站10KV母线上进行无功功率补偿。补偿后功率因数达到0.9以上。

10KV母线上的无功功率补偿计算： 1、10KV的总计算负荷为：

Pc = 13.515 MW Qc = 8.379Mvar Sc =15.900MVA 2、补偿前变压器10KV侧功率因数为0.85

即：cos10.85 tan10.62 补偿后变压器10KV侧功率因数需达到：

cos20.9 tan20.48

3、无功补偿量：

QCCP1tan2) av(tan= 0.75×13515×(0.62-0.48) =1419.075kvar

经查电容器型号：在此采用型号为BWF10.5-40-1。 需装设的电容器个数为：

QNcc1419.075kvar35.7个 Qr40kvar

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考虑到三相均衡分配，应装设36个，每相12个，此时并联电容器的实际值为36×40=1440kvar，补偿后实际平均功率因数为：

cosav =

PavPav 22SavPav(Pavtanav1Qcc)0.7513515(0.7513515)(0.75135150.621440)22

=0.902 此值满足要求。

1.4 主变压器台数、容量和型式的选择

依据《电力工程电气设计手册》、《发电厂电气部分》、《35～110KV变电所设计规范》。

1.4.1 台数选择原则

1、对大城市郊区的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变。 2、对地区性孤立的一次变或大工业的专用变电所，装三台主变。 3、对规划只装两台主变的变电所，其主变基础按大于主变容量的1～2 级设计，以便负荷发展时更换主变。

依据次原则：此110KV变电站选择两台主变压器

1.4.2 容量选择原则

1、主变容量选择一般按变电所建成以后5～10年的规划负荷选择，并适当2、根据变电所带负荷性质及电网结构决定主变容量。对有重要负荷变电 所考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷；对一般性变电所当一台主变停运时，其余主变应能保证其余负荷的70%。

3、同级电压的单台降压容量的级别不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化（主要考虑备品、备件和检修方便）。

故容量计算：

①选择条件: nSe≥S总

∴Se≥S总/n=44.55×（1+5%）/2=23.39 MVA 取se=40 MVA

考虑到远期10～20年发展。对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。

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②校验条件: (n-1)se≥0.7 S总

(2-1)se≥0.7×[44.55×（1+5%）]

∴ se≥32.74MVA

③Se≥S（总一、二级负荷）=38.02MVA

主变容量Se的选择必须符合以上三个条件，所以此110KV变电站主变容量选为40MVA

1.4.3 主变型号的选择

1、相数选择 依据相数选择原则：

当不受运输条件限制时，在330KV及以下的变电所均应选用三相变压器。

依据以上原则：此 110KV变电所宜选用三相变压器。 2、绕组数量和连接方式的选择 依据《电力工程设计手册》规定指出：

（1）、在具有三种电压等级的变电所中，如通过各侧绕组的功率均达到该变压容量的15%以上，主变压器宜采用三绕组变压器。

（2）、变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Ｙ和△型两种。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用Ｙ连接，中性点直接接地;35KV亦采用Ｙ型，其中性点通过消弧线圈接地;35KV以下电压变压器绕组都采用△连接。

此110KV变电站电压等级为110/35/10KV，接线方式采用YN/Yn0/D接线方式。 3、主变阻抗及调压方式选择 （1）主变阻抗的选择原则

主变阻抗选择原则：①各侧阻抗值的选择须从电力系统稳定、潮流计算、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综合考虑；②对普通三绕组变，目前有“升压型”和“降压型”两种，“升压型”绕组排列顺序为自铁芯向外为中、低、高。所以高、中侧阻抗最大；“降压型”依次为低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。

综上，此110KV变电站选择“降压型”结构的变压器，绕组的排列顺序为自铁芯向外依次为低，中，高。高，低压侧的阻抗最大。 （2）调压方式的选择

为保证供电所或发电厂的供电质量，电压必须维持在允许的范围内，调压方式有两种，一种称为无激磁调压，调整范围在±2×2.5%以内；另一种成为有载

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 1负荷分析计算及变压器选择

调压，调整范围达30%，其结构复杂，价格昂贵，在下例情况下选用：接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证用电质量，要求母线电压恒定时，且随着各方面的发展，为了保证电压质量及提高变压器分接头质量。

所以此110KV变电站选用有载调压。 4、冷却方式

对110KV电压级采用自然风冷却，为使热量散发到空气中，装有片状或管形辐射式冷却器，以增大油箱冷却面积。

故此110KV变电站采用自然风冷却方式。 5、各侧额定端电压的选择

变压器110KV侧接电源，相当于用电设备与线路额定电压相等；35KV侧向负荷供电，相当于发电机二次侧。电压较额定电压高5%；而10KV侧要考虑负荷，线路损耗以及无功补偿等因素。

所以此110KV变电站电压等级为110/38.5/11KV。 6、绝缘方式的选择

在110KV及以上的中型点直接接地系统中，为了减小单相接地时的短路电流，有一部分变压器的中性点采用不接地的方式，因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。110KV侧采用分级绝缘的经济效益比较显著，并且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护。35KV及10KV侧中性点不直接接地系统中的变压器，其中性点都采用全绝缘。

1.4.4 主变压器的型号及参数选择结果

此变电站选两台三相三绕组的油侵式变压器，其型号及参数如表1-5所示。

表1.4 主变压器的型号及参数表

额定容型号 量（KVA） SSZ10-40000/110 额定电压连接组标号 YN,Yn0高（KV） 中 低阻抗电压（%） 损耗（KW） 空载高 高 中短空 电流% 0.13% 压 压 压 低 , D11 110 38.5 17.11 5 中 低 路 载 10.5 6.5 210 60.2 40000 9

河南城建学院本科毕业设计（论文） 2电气主接线设计

2 电气主接线设计

2.1 电气主接线的基础知识及基本要求

电气主接线是发电厂和变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。

主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备依一定的次序相连接的接受和分配电能的电路。而用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。

主接线可分为有母线接线和无母线接线两类。有母线接线分为单母线接线和双母线接线；无母线接线分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。

主接线的选择直接影响到电力系统运行的可靠性，灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各方面的因素，经过技术、经济比较后方可确定。

现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。

1、运行的可靠 2、具有一定的灵活性 3、操作应尽可能简单、方便 4、经济上合理 5、应具有扩建的可能性

2.2 主接线方案比较论证

2.2.1 110KV侧主接线方案选择

因为此110KV变电站正常运行时由一110KV系统变电站向其供电，另外还有附近一35KV火电厂为其供电，它担负着为许多重要厂矿及用户供电的重任。所以有以下两种方案可供选择：

1、单母线接线。如图2-1所示。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 2电气主接线设计

110KV 进线

10KV 35KV侧

图2.1 单母线接线

侧 2、单母线分段接线。如图2-2所示。

110KV进线

35KV侧

10KV侧 图2.2 单母线分段接线

110KV侧主接线方案比较如表2-1所示。

表2.1 110KV侧主接线方案比较表

方案 项目 方案I 单母线接线 接线简单清晰、但不够可靠，方案II 单母线分段接线 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。可靠性较好，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。 可 任一元件（母线及母线隔离开靠 关等）故障或检修，均需使整性 个配电装置停电。 11

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设备少操作方便、便于扩建和 灵 活 性 采用成套配电装置。但灵活性较差，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的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。 经 济 性 运行设备少，投资少，占地面积小，建设费用较大。 投资较多，设备较多，费用较大 接线简单清晰，当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。正常段段母线可继续工作。 通过定性分析，进行技术比较，方案I稍逊于方案II，所以选用方案II。

2.2.2 35KV侧主接线方案选择

此变电站35KV侧一共有3回出线其中1回备用，出线回路较少但其中有重要的一级负荷用户，所以有以下两种方案可供选择：

1、单母线接线。如图2-3所示。

10KV

110KV侧

侧

35KV出线

图2.3 单母线接线

2、单母线分段接线。如图2-4所示。

12

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10KV

35KV出线 图2.4 单母线分段接线

110KV侧

侧 35KV侧主接线方案比较如表2-2所示。

表2.2 35KV侧主接线方案比较表

方案 项目 方案I 单母线接线 方案II 单母线分段接线 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。可靠性较好，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。 接线简单清晰、但不够可靠，任可 靠 性 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。 设备少操作方便、便于扩建和采接线简单清晰，当一段母线灵 活 性 经 济 性 用成套配电装置。但灵活性较差，或母线隔离开关故或检修单母线可用隔离开关分段，在用时，该段母线的回路都要在隔离开关将故障的母线段分开后检修期间内停电。正常段段才能恢复非故障段的供电。 运行设备少，投资少，占地面积小，建设费用少。 母线可继续工作。 投资较多，设备较多，费用较大 通过定性分析，进行技术比较，方案I稍逊于方案II，所以选用方案II。

13

河南城建学院本科毕业设计（论文） 2电气主接线设计

2.2.3 10KV侧主接线方案选择

此变电站10KV侧一共有12回出线其中3回备用，出线回路较多，其中有重要的一级负荷用户，所以有以下两种方案可供选择：

1、单母线分段接线。如图2-5所示。

110KV侧

10KV出线

图2.5 单母线分段接线

35KV侧2、双母线接线。如图2-6所示。

110KV侧

35KV

10KV出线

图2.6 双母线接线

10KV侧主接线方案比较如表2-3所示。

14

侧

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表2.3 10KV侧主接线方案比较表 方案 项目 可 靠 性 方案I 单母线分段接线 可靠性较好，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。 方案II 双母线接线 通过两组母线隔离开关的倒闸操作，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。双回路供电，可以顺序连接不同母线上。可靠性更高。 灵 活 性 经 济 性 接线简单清晰，当一段母线或向双母线左右任何方向扩建，均不会母线隔离开关故或检修时，该影响两组母线的电源和负荷的自由段母线的回路都要在检修期间分配，能灵活地适应电力系统的各种内停电 运行设备少，投资少，占地面积小 运行方式。 投资多，设备多，费用大 通过定性分析，进行技术比较，方案I稍逊于方案II，但根据此变电站10KV侧使用负荷较少，且因10KV侧为室内装置,故方案I在此条件下，可以满足负荷可靠性要求。所以选方案I。

15

河南城建学院本科毕业设计（论文） 3短路电流计算

3 短路电流的计算

3.1 短路电流的危害

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

三相交流系统的短路种类主要有三相短路，两相短路，单相短路和两相接地短路。三相短路指供配电系统三相导体间的短路；两相短路指三相供配电系统中任意两相导体间的短路；单相短路指供配电系统中任一相经大地与中性点或与中线发生的短路。上述短路中，三相短路属于对称短路，其他短路属于不对称短路。因此，三相短路可用对称三相电路分析，而不对称短路采用对称分量法分析，即把一组不对称的三相量分解成三相对称的正序、负序和零序分量来分析研究。在电力系统中，发生单相短路的可能性最大，发生三相短路的可能性最小，但通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。

3.2 短路电流计算的目的

计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电气设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为达到上述目的，需计算出下列各短路参数： IK（3）——三相短路电流，用来作为继电保护的整定计算和校验 ish——冲击电流，用来校验电气设备和母线的动稳定。

Ish——三相短路稳态有效值，用来校验电气设备和母线的热稳定。

S′——稳态三相短路容量，用来校验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是

否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据 采用标幺制计算时，其计算公式为：

(3)*IKIKSB 3UBish2KshIK

Ish1.51IK

*S'SBIK

16

河南城建学院本科毕业设计（论文） 3短路电流计算

3.3 短路电流计算点的确定

通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以短路电流计算的重点是三相短路电流计算。按三相短路进行短路电流计算，可能发生最大短路电流的短路电流计算点有４个，即110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV母线短路（K3点），0.4KV母线短路（K4点）。见图3-1所示。

图3.1 系统等值电路

3.4 短路电流计算方法和步骤

在本设计中将系统看成无穷大容量，采用标幺值法进行短路电流计算。 其步骤如下

1、绘制计算电路图。将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，选基准: SB=100MVA UB=Uav

2、由变电站主接线图画出其等值电抗图如图3-2所示。

0.4KV侧

X8 35KV侧 X9 K2 K3 图3.2 等值电抗

X6 X3 X4 X5 X1 110KV侧 K4 X2 K1 10KVX7 侧 17

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3、计算短路电抗值

（1）系统视为无限大容量电源，则系统阻抗为0 （2）线路阻抗： X1=0.19； X2=0.036 （3）三绕组变压器阻抗：

Us(1-2)%=6.5% Us(1-3)%=10.5 % Us(2-3)%=17.5 % XT1= 1/2 (10.5%+17.5%-6.5%)=10.75% XT2= 1/2 (17.5%+6.5%-10.5%)=6.75% XT3= 1/2 (10.5%+6.5%-17.5%)=0

XT1*=（XT1/100）×（SB/Se）=(10.75/100)x(100/40)=0.27 XT2*=（XT2/100）×（SB /Se）=(6.75/100)x(100/40)=0.17 X3=X4=0.27 X5=X6=0.17 X8=X9=0 （4）站用变压器阻抗：

X7=(Uk%/100)x(SB /S站)= (4/100)x(100/0.063)=63.492 4、计算短路电流 （1）最大运行方式下： 等值电抗图如图10-1所示

K1点短路：K1点的短路总阻抗X1=X1//X2=（1/0.19）+（1/0.036）=0.0303 Us=110KV U=110×（1+5%）=115

BUs*= Us/U=110/115=0.96

B*= Us* /X1=0.96/0.0303=31.683 IK(3)*IKIKSB=31.683×(100/3×115)=15.906KA 3UBish2KshIK=2×1.8×15.06=40.49KA Ish1.51IK=1.51×15.06=24.018KA

*S'SBIK=100×31.683=3168.3MVA

K2点短路：

X10=X7+（X5//X6）=63.492+[（1/0.17）+（1/0.17）]=63.577

X11=（X1//X2）+（X3//X4）=0.0303+[（1/0.27）+（1/0.27）]=0.1653 K2点的短路总阻抗X2=X10//X11=（1/63.577）+（1/0.1653）=0.165 Us=38.5KV U=35×（1+5%）=37KV

B 18

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Us*= Us/U=38.5/37=1.041

B*IK= Us* / X2=1.041/0.165=6.309

(3)*IKIKSB=6.309×(100/3×37)=9.845KA 3UBish2KshIK=2×1.8×9.845=25.061KA Ish1.51IK=1.51×9.845=14.866KA

*=100×6.309=630.9MVA S'SBIKK3点短路：

X12=（X1//X2）+（X3//X4）+（X5//X6）=0.0303+0.135+0.085=0.2503 K3点的短路总阻抗X3=X7//X12=（1/63.492）+（1/0.2503）=0.249 Us=11KV U=10×（1+5%）=10.5KV

BUs*= Us/U=11/10.5=1.048

B*IK= Us* / X3 =1.048/0.249=4.209

(3)*IKIKSB=4.209×(100/3×10.5)=23.143KA 3UBish2KshIK=2×1.8×23.143=58.912KA

Ish1.51IK=1.51×23.143=34.946KA

*=100×4.029=420.9MVA S'SBIKK4点短路：

K4点的短路总阻抗X4=X7+X12=63.492+0.0.2503=63.742 Us=0.4KV U=0.38×（1+5%）=0.399

BUs*= Us/U=0.4/0.399=1.003

B*IK= Us* / X4 =1.003/63.742=0.0157

(3)*IKIKSB=0.0157×(100/3×0.399)=2.272KA 3UBish2KshIK=2×1.8×2.272=5.784KA

19

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Ish1.51IK=1.51×2.272=3.431KA

*=100×0.0157=1.57MVA S'SBIK（2）最小运行方式下： 等值电抗图如图3.3所示。

35KV侧 X8 K2

图3.3 等值电抗图

K3 X3 X5 10KV110KV侧 X1 K4 K1 X7 0.4KV侧 侧 K1点短路：

K1点的短路总阻抗X1=X1 =0.19 Us=110KV U=110×（1+5%）=115

BUs*= Us/U=110/115=0.96

B*IK= Us* /X1=0.96/0.19=5.053

(3)*IKIKSB=5.053×(100/3×115)=2.537KA 3UBish2KshIK=2×1.8×2.537=6.458KA Ish1.51IK=1.51×2.537=3.831KA

*S'SBIK=100×5.053=505.3MVA

K2点短路：

X13=X1+X3 =0.19+0.27=0.46 X14=X6+X7=0.17+63.492=63.662

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K2点的短路总阻抗X2=X13//X14=（1/0.46）+（1/63.662）=0.457 Us=38.5KV U=35×（1+5%）=37KV

BUs*= Us/U=38.5/37=1.041

B*IK= Us* /X2=1.041/0.457=2.278

(3)*IKIKSB=2.278×(100/3×37)=3.555KA 3UBish2KshIK=2×1.8×3.555=9.05KA Ish1.51IK=1.51×3.555=5.368KA

*=100×2.278=227.8MVA S'SBIKK3点短路：

X15=X1+X3+X6=0.19+0.27+0.17=0.63

K3点的短路总阻抗X3=X7//X15=（1/63.492）+（1/0.63）=0.624 Us=11KV U=10×（1+5%）=10.5

BUs*= Us/UB=11/10.5=1.048

*IK= Us* /X3=1.048/0.624=1.679

(3)*IKIKSB=1.679×(100/3×10.5)=9.232KA 3UBish2KshIK=2×1.8×9.232=23.501KA Ish1.51IK=1.51×9.232=13.94KA

*S'SBIK=100×1.679=167.9MVA

K4点短路：

K4点的短路总阻抗X4=X7+X15=63.492+0.63=64.122 Us=0.4KV UB=0.38×（1+5%）=0.399 Us*= Us/U=0.4/0.399=1.003

B 21

河南城建学院本科毕业设计（论文） 3短路电流计算

*IK= Us* /X4=1.003/64.122=0.0156

(3)*IKIKSB=0.0156×(100/3×0.399)=2.257KA

3UBish2KshIK=2×1.8×2.257=5.745KA Ish1.51IK=1.51×2.257=3.408KA

*=100×0.0156=1.56MVA S'SBIK

3.5 短路电流计算结果

短路电流计算结果如表3-1所示：

表3.1 短路电流计算结果列表

运行 方式 计算项 K1点 15.906 最大运行方式 短路点 K2点 K3点 K4点 K1点 2.54 最小运行方式 K2点 4.538 K3点 9.232 K4点 2.257 I（KA） (3)K9.845 23.143 2.272 ish（KA） 40.49 25.061 58.912 5.784 6.49 11.552 23.501 5.745 Ish（KA） 24.018 14.866 34.946 3.431 3.84 6.852 13.94 3.408 316.8 630.9 S'（MVA）

420.9 1.57 505 290.8 167.9 1.56 22

河南城建学院本科毕业设计（论文） 4配电装置及总平面布置设计

4 配电装置及总平面布置设计

4.1 配电装置的选择

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的连接方式，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，用来接受和分配电能的装置。

按电器装设地点不同，可分为屋内式和屋外式；按组装方式，又可分为装配式和成套式。

4.1.1 各种配电装置的特点

1、屋内式配电装置的特点：占地面积小、室内进行不受气候影响、污秽空气影响小、房屋建筑投资较大。

2、屋外式配电装置的特点：土建工作量和费用小，建设周期短、扩建方便、相邻设备之间距离大，便于带电作业、占地面积大、受外界环境影响，须加强绝缘、不良气候对设备维修和操作有影响。

3、成套配电装置的特点是：

（1）电器布置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

（2）电器元件已在工厂组装成一体，大大减少现成安装工作量，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

4.1.2 配电装置的型式选择

配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，逼供结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。

一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多为屋外式。当在污秽地区或市区建110KV屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜采用屋内型。故此变电站110KV侧采用屋外式，35KV和10KV侧采用屋内式。

屋外配电装置的型式除与主接线有关，还与场地位置、面积、地质、地形条件及总体布置有关，并受材料供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。它又分为高型、普通中型、低型等类型。

普通中型配电装置国内采用较多，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 4配电装置及总平面布置设计

较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。

高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比普通中型节约用地50%左右。但耗用钢材多，检修运行不及中型方便。

一般在下列情况下宜采用高型：在高产农田或地少人多的地区，地形条件限制，原有装置需改、扩建而场地受限制。

4.1.3 各电压级配电装置的确定

110KV配电装置采用屋外普通中型配电装置； 35KV配电装置采用屋内普通中型配电装置； 10 KV配电装置采用屋内配电装置；

4.2 电气总平面布置原则

根据《变电所总布置设计技术规定》 ： 1、进线方位

各级电压的屋外配电装置应结合地形和所对应的出线方向进行平面组合,宜避免或减少线路的交叉跨越。

2、屋外配电装置要考虑道路的设置

应根据具体规定确定所内道路尺寸，并附加安全标志性箭头。 3、主控室的设置

（1）主控楼的位置在便于运行人员相互联系，便于巡视检查和观察屋外设备和减少电缆长度，避开噪音影响地段，在可布置的主配电装置一侧，配电装置之间结合前面设施进行布置。

（2）主控制室益有较好的朝向,炎热地区宜面向夏季盛行风向,并避免日晒。 4、端子箱、配电箱电缆沟的位置

电缆沟应位于各条母线下方，然后通向主控室，端子箱位于电缆沟旁。 5、所区大门的设置

（1）所区应设置实体围墙，围墙高度为2.2—2.5m。

（2）所区大门应采用钢门，门宽应满足运输所内大型设备的要求

依据前面所述原则：根据变电所所处方位、电源进线方向即可进一步确定各配电装置、主控室、所大门在整个变电所中的位置。进而便可按具体规定对它们分别进行布置。

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 5主变压器的保护

5 主变压器的保护

5.1 保护在电力系统中的作用

1、保护装置可以自动、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、保护装置可反映电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件，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。

5.2 电力变压器的主要故障形式

变压器是电力系统中不可缺少的重要电气设备，在电力系统中广泛地用它来升高或降低电压。它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响，同时大容量的电力变压器也是代价很高的设备。因此根据变压器容量等级和重要程度需要装设性能良好，动作可靠的继电保护装置。

变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路及接地短路。油箱内故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路及铁芯的烧损等。油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量的气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。对于变压器发生的各种故障，保护装置应能尽快地将变压器切除。实践证明，变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式；而变压器油箱内发生相间短路的情况比较少。

5.3 主变压器保护的配置

5.3.1 主变压器保护配置原则

1、反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。

2、相间短路保护。容量为6300KVA及以上，厂用工作变压器和并列运行的变压器，应装设纵差动保护。

3、后备保护。对由于外部相间短路引起的变压器过流，可采用复合电压启动用的过电流保护，它适用与于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 5主变压器的保护

能出现的过负荷，对中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路故障，应装设零序电流保护。

4、过负荷保护。对多绕组变压器，保护装置应能够反应备用侧过负荷的情况，过负荷保护应接与一相电流上，动作于信号。

5.3.2 主变压器保护的配置方案确定

1、瓦斯保护

电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器油箱内部故障时，在故障电流和故障点在电弧的作用下，变压器油和其他绝缘材料会因受热而分解，产生大量气体。气体排出的多少及排出的速度，与变压器故障的严重程度有关。利用这种气体来实现保护的装置，称为瓦斯保护。

瓦斯保护能够保护变压器油箱内的各种短路故障（例如绕组轻微的匝间短路、铁芯烧损等）。规程规定对于容量为800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA 及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。因本变电站主变压器采用的是40MVA的油浸式变压器，所以也应装设瓦斯保护装置。用来反应油面降低和油箱内部各种短路故障，其中轻瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于跳开电源侧断路器。

变压器的瓦斯保护原理接线图如图6-1所示。

图5.1 瓦斯保护原理接线图

变压器瓦斯动作保护后，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和判断故障的原因及处理要求，气体继电器动作后的气体分析和处理要求如表6-1

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表5.1 变压器故障分析处理表 气 体 性 质 无色、无臭、不可燃 灰白色、有剧臭、可燃 黄色、难燃 深灰色或黑色、易燃 2、纵联差动保护

故 障 原 因 变压器内含有空气 纸质绝缘烧毁 木质绝缘烧毁 油内闪络，油质碳化 处 理 要 求 允许继续运行 应立即停电检修 应停电检修 应分析油样，必要时停电检修 瓦斯保护只能反应变压器油箱内部故障，而不能反应油箱外绝缘套管及引出线的故障，因此，瓦斯保护不能作为主变的唯一的主保护，对容量较小的变压器可以在电源侧装设电源速断保护，但是速断保护不能保护变压器的全部。故当其灵敏度不能满足要求时，就必须采用快速动作并能保护变压器的全部绕组，绝缘套管及引出线上各种故障的纵联差动保护。

变压器纵联差动保护主要是用来反映变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。电流差动保护原理是建立在基尔霍夫电流定律上的，具有良好的选择性，能灵敏快速地切除保护区内的故障，被广泛应用在能够方便地取得保护被保护两端电流的发电机、变压器保护、大型电动机保护中。

变压器的差动保护原理接线图如图6-2所示。

图5.2 变压器电流差动保护原理接线图

3、后备保护（过电流保护）

为了防止外部短路引起的过电流，变压器还应装设后备保护。后备保护的方案有过电流保护，复合电压启动的过流保护、负序过电流保护和低阻抗保护等。保护动作后应带时限动作于跳闸。 （1）过电流保护宜用于降压变压器。

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（2）复合电压启动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏度要求的降压变压器。

（3）负序电流和单相式低电压启动过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器。

(4)当采用上述（2）、（3）的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。变压器的过电流保护原理接线图如图6-3所示。

图5.3 变压器过电流保护原理接线图

4、过负荷保护

变压器的过负荷电流在大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相过负荷保护。变压器的过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电流。保护只用一个电流继电器，接于任一相电流中，经延时动作于信号。

过负荷保护的安装侧，应根据保护能反应变压器各侧绕组可能过负荷的情况来选择：（1）对双绕组升压变压器，装于发电机电压侧；

（2）对一侧无电源的三绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧； （3）对三侧有电源的三绕组升压变压器，三侧均应装设

（4）仅一侧电源的三绕组降压变压器，如三侧绕组容量相等，只装于电

源侧；如三侧绕组容量不等，则装设电源侧及绕组容量较小侧。

此110KV变电站主变压器是仅有一侧电源的三绕组降压变压器，且三侧绕组容量相等，故过负荷保护只装于电源侧。

由变压器常见故障以上分析确定对此变电站主变压器的继电保护方案为： （1）主保护采用瓦斯保护和纵联差动保护 （2）后备保护采取过流保护

28

河南城建学院本科毕业设计（论文） 6变压器的防雷保护

6 变电站的防雷保护

6.1 防雷保护的基本知识

变电站是电力系统防雷的重要保护设施，如果发生雷击事故，将造成大面积的停电，严重影响社会生产和人民生活。因此要求变电站的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护试验方便，在此前提下，力求经济合理的原则。

电力系统中遭受雷击的来源有两种：1、雷直击变电站的设备上。2、架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。

防止雷电直击的主要设备有避雷针、避雷线。避雷针有单支、多支，等高和不等高之分；

防止雷电波沿线路侵入电气设备和建筑物内部的主要设备有避雷器。

6.2 变电站防直击雷设计

6.2.1 避直击雷设备的作用

避雷针（线）的作用是将雷电吸引到避雷针（线）本身上来并安全地将雷电流引入大地，从而保护了设备。变电站装设避雷针（线）时，应该使所有设备都处于避雷针（线）保护范围之内。

避雷针（线）由接闪器和引下线、接地装置等组成。

6.2.2 避雷设备位置的确定

1、对于110kV及以上的配电装置，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平高，可以将避雷针架设在配电装置的构架上或房顶；

2、35KV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。

3、避雷线的布置应尽量避免与母线相互交叉的布置方式；

4当避雷线附近有电气设备、导线或63KV及以下构架时，应验算避雷线对上述设施的间隙距离。

6.2.3 避雷设备保护范围的计算方法和公式

1、避雷针保护范围的计算方法和公式

（1）单支避雷针在地面上的保护半径应按下式计算：

29

河南城建学院本科毕业设计（论文） 6变压器的防雷保护

r=1.5h

式中: r——保护半径，m

（2）单支避雷针在被保护物高度hz水平上的保护半径应接下式计算：

p

②当hx＜h/2时，rx=(1.5h-2hz) p

式中： rx——避雷针在hz水平面上的保护半径，m ；

hz——避雷针的有效高度，m

p——避雷针高度影响系数，当h≤30m时，p=1;当30＜h≤120

时，p=5.5/h,当h＞120m，时暂按h=120算。

（3）两支等高避雷针保护范围确定方法：

①两针外侧的保护范围应按单支避雷针的计算方法确定 ②两针间的保护范围应按下式计算：

①当hx≥h/2时，rx=(h-hz) p=hzho=h-D/7p

式中：ho——两针间保护范围上部边缘最低点的高度，m D——两支避雷针间的距离，m

③两针间hz水平面上保护范围的一侧最小宽度按下式计算： 当 hz＜ho/2时，bx=ho-h 当 hz≥ ho /2时，bx=1.5ho-2hz当D=7hzP时，bx=0。

式中: bx——范围的一侧最小宽度，m

求得bx后，即可确定两针间的保护范围,一般两针间的距离与针高之比D/h不宜大于5。

(4) 三支等高避雷针所形成的外侧保护范围，分别按两支等高避雷针的计算方法确定；如在三针内侧各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度bx≥0时，则全部面积即受到保护。四支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几个三角形，然后分别按三支等高避雷针的方法计算确定保护范围。

2、避雷针保护范围的计算方法和公式 （1）单根避雷线的保护范围

当被保护物高度的hz水平面上，避雷线一侧保护宽度rx 按下式计算： 当 hz＜ h/2时，rz =（h-1.53 hz ）p 当 hz≥ h/2时, rz =0.47（h- hz ）p

30

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式中：rz——保护范围的宽度，m H——避雷线的高度，m hz——保护物高度，m

避雷线端部的保护范围与单支避雷针保护范围的确定方法相同 （2）两根等高避雷线的保护范围

① 两根避雷线外侧的保护范围，按单根避雷线保护范围计算。 ② 两根避雷线间保护最低高度按下式计算：

h。=h-D/4p

式中：h——两避雷线间保护最低高度，m

H——避雷线的高度，m D——两避雷线间的距离，m

③ 两避雷线端部保护范围应按下式计算 分别按单根避雷线确定端部保护范围； 两线间端部保护范围最小宽度按下式计算：

bx = h。- hz=h- D/4p- hz

式中：b x ——两避雷线端保护最小宽度，m

Ho——线间保护最低高度，m

hz——保护物高度，m

依据上述避雷针（线）装设位置要求，此设计中需在110KV配电装置的构架或建筑物房顶上装设避雷针。

而装设避雷针的数量根据变电站的建筑面积，以及上述避雷针（线）的保护范围的计算方法即可进一步确定。

6.3 防雷电波设计

6.3.1 装设点的选择

根据《电力设备过电压保护设计技术规程》的要求，变电站的每组母线上，都应安装避雷器，作为防止高压雷电波沿架空线路、设备侵入变电站的最主要措施；在直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时应在变压器

31

河南城建学院本科毕业设计（论文） 6变压器的防雷保护

中性点装设避雷器。据变电站设备要求及主接线形式应在下列点装设避雷器：110KV、35KV、10KV母线各段母线上，主变中性点接地处。

6.3.2 避雷器的选择

1、避雷器种类的选择

避雷器一般有保护间隙、管式避雷器、阀式避雷器、金属氧化物避雷器等几种。其中保护间隙和管式避雷器的作用是限制线路上的雷过电压，主要用于线路的过电压保护，保护间隙主要用于10KV以下低电压配电网线路保护，管式避雷器主要用于发电厂、变电站进线保护；阀式避雷器和金属氧化物避雷器主要用于发电厂、变电站中的过电压保护。

阀式避雷器又分为普通阀式避雷器和磁吹阀式避雷器。主要产品有FS（配电型）、FZ（变电所型）、FCZ（配电型）、FCD（旋转电动机型）等系列产品；金属氧化锌避雷器又分为Y5W（变电所型）和Y3W（旋转电动机型）等系列产品。

金属氧化锌避雷器比普通阀型避雷器相比，具有较理想的非线性伏安特性、无续流、通流容量大、结构简单、寿命长等优点。而且随着金属氧化物避雷器的不断推广，我国绝大多数变电站已逐步用金属氧化物避雷器来替换掉原来的阀型避雷器。所以此110KV变电站选用金属氧化物避雷器。 2、 按额定电压选择

避雷器的额定电压必须与安装处的电网额定电压相符。

6.3.3 避雷器型号、参数及数量的选择结果 此变电站选用金属氧化锌避雷器，其结果如表7-1所示。

表6.1 避雷器选择结果列表

技术参数 型号 Y10W5-100/260 Y5W-42/134 Y5WZ-12.7/45 HY5W-73/176 避雷器的额定电压系统电压残Un(kV) 100 42 12.7 73 U(kV) 110 35 10 (kV) 260 134 45 176 110KV进线 35KV母线 10KV母线 主变中性点 压 安装地点 32

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7 主要电气设备的选择与校验计算书

7.1 高压断路器的选择与校验

1、110kV断路器的选择 (1)额定电压：Ue≥UN =110kV

(2)额定电流：Ie≥本变电站110kV最大长期工作电流Igmax

IgmaxS240(140%)103587.86A

3UN3110（考虑变压器事故过负荷的能力40%）

(3)查资料选择断路器型号及参数如表7-1所示。

表7.1 110kV断路器的选择表 技术参数 型号 额定电流I（A） LW25-110/1000 (4)校验： ①Ue=110kV=UN ②I=1000A>587.86A ③额定开断电流校验：

(3)110kV母线三相稳态短路电流 IK=IK=15.906 KA

额定开断电流（KA） 25 动稳定电流 4秒热稳定(kA) 63 电流(kA) 25 1000 LW25-110/1000断路器的额定开断电流＝25KA 符合要求。 ④动稳定校验 ：

110kV母线短路三相冲击电流ish=40.49(kA) LW25-110/1000断路器的动稳定电流Igf=63(kA)

ish⑤热稳定校验：

β//= Ish/IK=24.018/15.906=1.51 查曲线：tep＝3.8秒

110kV母线短路热容量：Qdt=Ik 2tep=15.9062 ×3.8=961.4(kA2S) LW25-110/1000断路器的4秒热稳定电流：It=25(kA) It2t=252×4=2500(kA2S)

33

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Ik2tep⑥温度校验：

LW25-110/1000断路器允许使用环境温度：-40℃～40℃ 本变电站地区气温：-5℃～40℃，符合要求。

通过以上校验可知，110kV侧所选LW25-110/1000断路器完全符合要求。 2、主变35kV侧断路器及分段断路器的选择 (1)额定电压：Ue≥UN =35kV

(2)额定电流：Ie≥本变电站35KV母线最大长期工作电流Igmax

IgmaxS35总3UN28.59103471.6A

335(3)查资料选择断路器型号及参数如表7-2所示。

表7.2 主变35kV侧断路器及分段断路器的选择表

技术参数 型号 LW6-35/1250 (4)校验： ①Ue=35kV=UN

②I=1250A>Igmax=471.6A ③额定开断电流校验：

35kV母线三相稳态短路电流IK=9.845KA LW6-35/1250断路器的额定开断电流＝25KA 符合要求。 ④动稳定校验 ：

35kV母线短路三相冲击电流：ish=25.061(kA) LW6-35/1250断路器的动稳定电流Igf=63(kA)

额定电流I（A） 1250 额定开断电流（KA） 25 动稳定电流 (kA) 63 4秒热稳定电流(kA) 25 ish⑤热稳定校验：

β=Ish /IK =14.866/9.845=1.51 查曲线：tep＝3.8秒

35kV母线三相短路热容量：Qdt=Ik 2tep=9.8452 ×3.8=368.311(kA2S) LW6-35/1250断路器的4秒热稳定电流：It=25(kA)

34

//

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Itt=25×4=2500(kAS)

Ik2tep222

⑥温度校验：

LW6-35/1250断路器允许使用环境温度：-40℃～40℃ 本变电站地区气温：-5℃～40℃，所以符合要求。

通过以上校验可知，主变35kV侧断路器及分段断路器的选择完全符合要求。 3、35kV出线断路器的选择 （1）额定电压：Ue ≥UN =35kV

（2）额定电流：按35KV出线最大负荷考虑

IgmaxS35最大3UN18.24103300.88A

335（3）查资料选择断路器型号及参数如表7-3所示。

表7.3 35kV出线断路器的选择表

技术参数 型号 额定电流I（A） LW6-35/1250 （4）校验：

①Ue=35kV=UN

②Ie=1250A>Igmax=300.88A ③额定开断电流校验：

35kV母线三相稳态短路电流IK=9.845KA LW6-35/1250断路器的额定开断电流＝25KA 符合要求。 ④动稳定校验 ：

35kV母线短路三相冲击电流：ish=25.061(kA) LW6-35/1250断路器的动稳定电流Igf=63(kA)

1250 额定开断电流（KA） 25 动稳定电流 (kA) 63 4秒热稳定电流(kA) 25 ish⑤热稳定校验：

β//=Ish /IK =14.866/9.845=1.51 查曲线：tep＝3.8秒

35kV母线三相短路热容量：Qdt=Ik 2tep=9.8452×3.8=368.311 (kA2S) LW6-35/1250断路器的4秒热稳定电流：It=25(kA)

35

河南城建学院本科毕业设计（论文） 7主要电气设备的选择与校验计算书

Itt=25×4=2500(kAS)

Ik2tep222

⑥温度校验：

LW6-35/1250断路器允许使用环境温度：-40℃～40℃ 本变电站地区气温：-5℃～40℃，所以符合要求。 通过以上校验可知， 35kV出线侧断路器选择符合要求。 4、主变10kV侧断路器及分段断路器的选择 （1）额定电压：Ue ≥UN =10kV

（2）额定电流：Ie≥本变电站10KV母线最大长期工作电流Igmax

IgmaxS10总3UN15.9103917.99A

310（3）查资料选择断路器型号及参数如表7-4所示。

表7.4主变10kV侧断路器及分段断路器的选择表

技术参数 型号 ZN12Ⅰ-10/1250 (4)校验： ①Ue=10kV=UN

②Ie=1250A>Igmax=917.99A ③额定开断电流校验：

10kV母线三相稳态短路电流IK =23.143KA ZN12Ⅰ-10/1250断路器的额定开断电流＝31.5KA 符合要求。 ④动稳定校验 ：

10kV母线短路三相冲击电流：ish=58.912(kA) ZN12Ⅰ-10/1250断路器的动稳定电流Igf=80(kA)

额定电流I（A） 1250 额定开断电流（KA） 31.5 动稳定电流 4秒热稳定电(kA) 80 流(kA) 31.5 ish⑤热稳定校验：

β//=Ish /IK=34.946/23.143=1.51 查曲线：tep＝3.8秒

10kV母线三相短路热容量：Qdt=Ik2tep=23.1432 ×3.8=2035.27(kA2S) ZN12Ⅰ-10/1250断路器的4秒热稳定电流：It=31.5(kA) It2t=31.52×4=3969(kA2S)

36

河南城建学院本科毕业设计（论文） 7主要电气设备的选择与校验计算书

Ik2tep⑥温度校验：

ZN12Ⅰ-10/1250断路器允许使用环境温度：-40℃～40℃ 本变电站地区气温：-5℃～40℃，所以符合要求。

通过以上校验可知，主变10kV侧断路器及10KV分段断路器的选择符合要求。 5、10kV出线断路器的选择 （1）额定电压：Ue ≥UN =10kV

（2）额定电流：按负荷最大的10KV出线考虑

IgmaxS10最大3UN2.94103169.7A

310（3）查资料选择断路器型号及参数如表7-5所示。

表7.5 10kV出线断路器的选择表

技术参数 型号 额定电流 （A） ZN12-10/1250 （4）校验：

①Ue=10kV=UN

②Ie=1250A>Igmax=169.7A ③额定开断电流校验：

10kV母线三相稳态短路电流IK =23.143 KA ZN12-10Ⅰ/1250断路器的额定开断电流＝31.5KA 符合要求。 ④动稳定校验 ：

10kV母线短路三相冲击电流：ish =58.912(kA) ZN12-10Ⅰ/1250断路器的动稳定电流Igf=80(kA) ish β//=Ish /IK=34.946/23.143=1.51 查曲线：tep＝3.8秒

10kV母线三相短路热容量：Qdt=Ik2tep=23.1432 ×3.8=2035.27(kA2S) ZN12-10Ⅰ/1250断路器的4秒热稳定电流：It=31.5(kA) It2t=31.52×4=3969 (kA2S)

37

额定开断电流（KA） 31.5 动稳定电流 (kA) 80 4秒热稳定电流(kA) 31.5 1250 河南城建学院本科毕业设计（论文） 7主要电气设备的选择与校验计算书

Ik2tep⑥温度校验：

ZN12-10Ⅰ/1250断路器允许使用环境温度：-40℃～40℃ 本变电站地区气温：-5℃～40℃，所以符合要求。

通过以上校验可知，主变10kV出线断路器的选择符合要求。

7.2 隔离开关的选择

1、110kV侧隔离开关的选择 (1)额定电压：Ue ≥UN =110kV

(2)额定电流：Ie≥本变电站最大长期工作电流Igmax

IgmaxS总3Ue240(140%)1033110587.86A

（考虑变压器事故过负荷的能力40%） (3)查资料选择隔离开关如表7-6所示。

表7.6 110kV侧隔离开关的选择表 技术参数 型号 GW4-110/1250 (4)校验： ①Ue=110kV=UN ②Ie=1250A>587.86A ③动稳定校验 ：

110kV母线短路三相冲击电流ish =40.49(kA) GW4-110/1250隔离开关的动稳定电流Igf=80(kA) ish β//= Ish/Ik=24.018/15.906=1.51 查曲线：tep＝3.8秒

110kV母线短路热容量：Qdt=Ik 2tep=15.906 2 ×3.8=961.4(kA2S) GW4-110/1250隔离开关的4秒热稳定电流：It=31.5(kA) It2t=31.52×4=3969(kA2S)

38

额定电流（A） 1250 动稳定电流(kA) 4秒热稳定电流(kA) 80 31.5 河南城建学院本科毕业设计（论文） 7主要电气设备的选择与校验计算书

Ik2tep⑤温度校验：

GW4-110/1250隔离开关允许使用环境温度：-40℃～40℃ 本变电站地区气温：-5℃～40℃，符合要求。

通过以上校验可知，110kV侧所选隔离开关完全符合要求。 2、35kV主变侧断路器及母线分段断路器两侧隔离开关的选择 （1）额定电压：Ue ≥UN =35kV

（2）额定电流： Ie≥本变电站35KV母线最大长期工作电流Igmax

IgmaxS35总3UN28.59103471.6A

335（3）查资料选择隔离开关的型号及技术参数如表7-7所示。

表7.7 35kV主变侧断路器及母线分段断路器两侧隔离开关的选择表

型号 GW5-35G/1000 （4）校验：

技术参数 额定电流（A） 动稳定电流(kA) 4秒热稳定电流(kA) 1000 83 25 ①Ue=35kV=UN

②Ie=1000A>Igmax=471.6A ③动稳定校验 ：

35kV母线短路三相冲击电流：ish =25.061(kA) GW5-35G/1000隔离开关的动稳定电流Igf=83(kA) ish β//=Ish /Ik =14.866/9.845=1.51 查曲线：tep＝3.8秒

35kV母线三相短路热容量：Qdt=Iktep=9.845 ×3.8=368.311(kAS) GW5-35G/1000隔离开关的4秒热稳定电流：It=25(kA) It2t=252×4=2500(kA2S)

Ik2tep2

2

2

⑤温度校验：

GW5-35G/1000隔离开关允许使用环境温度：-40℃～40℃ 本变电站地区气温：-5℃～40℃，所以符合要求。

39

河南城建学院本科毕业设计（论文） 7主要电气设备的选择与校验计算书

通过以上校验可知，主变35kV侧断路器及35KV分段断路器两侧隔离开关的选择完全符合要求。

3、35kV出线断路器两侧隔离开关的选择 (1) 额定电压：Ue=35kV

(2) 额定电流：按35KV出线最大负荷考虑

IgmaxS35最大3UN18.24103300.88A

335(3) 查资料选择隔离开关的型号及参数如表7-8所示。

表7.8 35kV出线断路器两侧隔离开关的选择表

型号 GW5.35G/1000 (4) 校验： ①Ue=35kV=UN

技术参数 额定电流（A） 动稳定电流(kA) 4秒热稳定电流(kA) 1000 83 25 ②Ie=1000A>Igmax=300.88A ③动稳定校验 ：

35kV母线短路三相冲击电流：ish =25.061(kA) GW5-35G/1000隔离开关的动稳定电流Igf=83(kA) ish β//=Ish /Ik =14.866/9.845=1.51 查曲线：tep＝3.8秒

35kV母线三相短路热容量：Qdt=Ik 2tep=9.8452 ×3.8=368.311(kA2S) GW5-35G/1000隔离开关的4秒热稳定电流：It=25(kA) It2t=252×4=2500(kA2S)

Ik2tep⑤温度校验：

GW4-35/630隔离开关允许使用环境温度：-40℃～40℃ 本变电站地区气温：-5℃～40℃，所以符合要求。

通过以上校验可知，35kV出线断路器两侧隔离开关的选择符合要求。 4、10kV主变侧断路器及母线分段断路器两侧隔离开关的选择 (1) 额定电压：Ue ≥UN =10kV

40

河南城建学院本科毕业设计（论文） 7主要电气设备的选择与校验计算书

(2) 额定电流：Ie≥本变电站10KV母线最大长期工作电流Igmax

IgmaxS10总3UN15.9103917.99A

310(3)查资料选择隔离开关的型号及参数如表7-9所示。

表7.9 10kV主变侧断路器及母线分段断路器两侧隔离开关的选择表

型号 GN19-10C/1250 （4）校验：

①Ue=10kV=UN

技术参数 额定电流（A） 动稳定电流(kA) 4秒热稳定电流(kA) 1250 80 31.5 ②Ie=1250A>Igmax=917.99A ③动稳定校验 ：

10kV母线短路三相冲击电流：ish =58.912(kA) GN19-10C/1250隔离开关的动稳定电流Igf=80(kA) ish β=Ish /Ik =34.946/23.143=1.51 查曲线：tep＝3.8秒

35kV母线三相短路热容量：Qdt=Ik 2tep=23.1432 ×3.8=2030.27(kA2S) GN19-10C/1250隔离开关的4秒热稳定电流：It=31.5(kA) It2t=31.52×4=3969(kA2S)

Ik2tep//

⑤温度校验：

GN19-10C/1250隔离开关允许使用环境温度：-40℃～40℃ 本变电站地区气温：-5℃～40℃，所以符合要求。

通过以上校验可知，10kV主变侧断路器及母线分段断路器两侧隔离开关的选择符合要求.

5、10KV出线隔离开关的选择 (1) 额定电压：Ue ≥UN =10Kv

(2) 额定电流：按负荷最大的10KV出线考虑

IgmaxS10最大3UN2.94103169.7A

310 41

河南城建学院本科毕业设计（论文） 7主要电气设备的选择与校验计算书

(3)查资料选择隔离开关的型号及参数如表7-10所示。

表7.10 10KV出线隔离开关的选择表 型号 GN19-10C/1000 (4) 校验： ①Ue=10kV=UN

技术参数 额定电流（A） 动稳定电流(kA) 4秒热稳定电流(kA) 1000 80 31.5 ②Ie=1000A>Igmax=169.7A ③动稳定校验 ：

10kV母线短路三相冲击电流：ish =58.912(kA) GN19-10C/1000隔离开关的动稳定电流Igf=80(kA) ish β//=Ish /Ik =34.946/23.143=1.51 查曲线：tep＝3.8秒

35kV母线三相短路热容量：Qdt=Ik 2tep=23.1432 ×3.8=2030.27(kA2S) GN19-10C/1000隔离开关的4秒热稳定电流：It=31.5(kA) It2t=31.52×4=3969(kA2S)

Ik2tep⑤温度校验：

GN19-10C/1000隔离开关允许使用环境温度：-40℃～40℃ 本变电站地区气温：-5℃～40℃，所以符合要求。

通过以上校验可知，10kV主变侧断路器及母线分段断路器两侧隔离开关的选择符合要求.

7.3 电流互感器的选择

1、主变110KV侧电流互感器选择 （1）U1e≥U1g=110Kv

（2）I1e≥1.25Ic110=1.25×233.56=291.95

（3）查资料选择电流互感器的型号及参数如表7-11所示。

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表7.11主变110KV侧电流互感器选择表 型号 LCWD-110 （4）校验：

①热稳定校验：

技术参数 电流比 800/5 级次组合 D1/D2/0.5 Kd 150 Kt 75/1s β//=Ish /Ik =24.018/15.906=1.51 查曲线：tep＝1.18秒

110kV母线三相短路热容量：Qdt=Ik 2tep=3.8872 ×1.18=298.54(kA2S) LCWD-110电流互感器 Kt =75(kA) I1e=800A； t=1s (I1eKt)2t=(0.8×75)2×1=3600(kA2S)

Ik2tep<(I1eKt)2t

符合要求 ②动稳定校验：

Kd=150；I1e=800A；ish =40.49(kA)

2I1eKd20.8150169.71 (kA)

ish2I1eKd

符合要求

通过以上校验可知，选择的电流互感器符合要求。 2、主变35KV侧电流互感器及分段电流互感器选择 （1）U1e≥U1g=35Kv

（2）I1e≥1.25Ic35=1.25×472=590A

（3）查资料选择电流互感器的型号及参数如表7-12

表7.12 主变35KV侧电流互感器及分段电流互感器选择表

型号 LCW6-35 （4）校验：

技术参数 电流比 1500/5 级次组合 0.5/B1/B2 Kd 127.5 Kt 50/1s ①热稳定校验：

β//=Ish /Ik =14.866/9.845=1.51 查曲线：tep＝1.18秒

35kV母线三相短路热容量：Qdt=Ik 2tep=9.8452 ×1.18=114.37(kA2S) LCW6-35电流互感器 Kt =50(kA) I1e=1500A； t=1s

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(I1eKt)t=(1.5×50)×1=5625(kAS)

Ik2tep<(I1eKt)2t

222

符合要求 ②动稳定校验：

Kd=127.5；I1e=1500A；ish =25.061(kA)

2I1eKd21.5127.5270.47 (kA)

ish2I1eKd

符合要求

通过以上校验可知，选择的电流互感器符合要求。 3、35KV出线侧电流互感器选择 （1）U1e≥U1g=35Kv

（2）I1e≥1.25Ic35KV侧最大负荷=1.25×300=375A

（3）查资料选择电流互感器的型号及参数如表7-13

表7.13 35KV出线侧电流互感器选择表

型号 LCW6-35 (4)校验： ①热稳定校验：

技术参数 电流比 600/5 级次组合 0.5/B1/B2 Kd 170 Kt 66.7/1s β//=Ish /Ik =14.866/9.845=1.51 查曲线：tep＝1.18秒

35kV母线三相短路热容量：Qdt=Ik 2tep=9.8452 ×1.18=114.37(kA2S) LCW6-35电流互感器 Kt =66.7(kA)； I1e=600A； t=1s (I1eKt)2t=(0.6×66.7)2×1=1601.6(kA2S)

Ik2tep<(I1eKt)2t

符合要求 ②动稳定校验：

Kd=170；I1e=600A；ish =25.061(kA)

2I1eKd20.6170144.25 (kA)

ish2I1eKd

符合要求

通过以上校验可知，选择的电流互感器符合要求。

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4、主变10KV侧电流互感器及分段电流互感器选择 （1）U1e≥U1g=10Kv

（2）I1e≥1.25Ic10=1.25×918=1147.5A

（3）查资料选择电流互感器的型号及参数如表7-14所示。

表7.14 主变10KV侧电流互感器及分段电流互感器选择表 型号 LDZQB6-10 (4)校验： ①热稳定校验：

β//=Ish /Ik =34.946/23.143=1.51 查曲线：tep＝1.18秒

电流比 4000/5 技术参数 级次组合 0.5/B Kd 73 Kt 41/1s 10kV母线三相短路热容量：Qdt=Iktep=23.143 ×1.18=632.006(kAS) LDZQB6-10电流互感器 Kt =41(kA)； I1e=4000A； t=1s (I1eKt)2t=(4×41)2×1=26896(kA2S)

Ik2tep<(I1eKt)2t

222

符合要求 ②动稳定校验：

Kd=73；I1e=4000A；ish =58.912(kA)

2I1eKd2473412.95 (kA)

ish2I1eKd

符合要求

通过以上校验可知，选择的电流互感器符合要求。 5、10KV出线侧电流互感器选择 （1）U1e≥U1g=10Kv

（2）I1e≥1.25Ic35KV侧最大负荷=1.25×170=212.5A

（3）查资料选择电流互感器的型号及参数如表7-15所示。

表7.15 10KV出线侧电流互感器选择表

型号 LDZQB6-10 (4)校验： ①热稳定校验：

技术参数 电流比 400/5 级次组合 0.5/B Kd 200 Kt 111/1s β//=Ish /Ik =34.946/23.143=1.51

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 7主要电气设备的选择与校验计算书

查曲线：tep＝1.18秒

10kV母线三相短路热容量：Qdt=Ik 2tep=23.1432 ×1.18=632.006(kA2S) LDZQB6-10电流互感器 Kt =111(kA)； I1e=400A； t=1s (I1eKt)2t=(0.4×111)2×1=1971.36(kA2S)

Ik2tep<(I1eKt)2t

符合要求 ②动稳定校验：

Kd=200；I1e=400A；ish =58.912(kA)

2I1eKd20.4200113.14 (kA)

ish2I1eKd

符合要求

通过以上校验可知，选择的电流互感器符合要求。

7.4 电压互感器的选择

1、110kV侧电压互感器的选择如表7-16所示。

表7.16 110kV侧电压互感器的选择表

型号 JCC2—110 类型 户外 电压额定比 0.2级 110000:3/100:3/100 额定容量 0.5级 150VA 3级 100VA 150VA 2、35kV侧电压互感器的选择如表7-17所示。

表7.17 35kV侧电压互感器的选择表

型号 JDJ—35 类型 户外 35000:电压额定比 0.2级 3/100:3/100:3 额定容量 0.5级 125VA 3级 600VA 150VA 3、10kV侧电压互感器选择如表7-18所示。

表7.18 10kV侧电压互感器选择表

型号 JSJW—10

类型 电压额定比 3/100 /100:3 额定容量 0.2级 120VA 0.5级 200VA 3级 480VA 户内 10000:46

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7.5 母线的选择

1、110KV母线选择(软母线)

（1）按经济电流密度选择导线载面S

查表年最大负荷利用小时数为3000 h—5000 h时，经济电流密度jec=1.15 A/mm2

SIgmax587.86511.18(mm2) jec1.15所以预选LGJ--630型软母线 （2）校验：

①载流量校验：

查表此吕绞线在70℃时长期允许载流量为1187A> Igmax=587.86 ②热稳定校验：

220p0Igmax/IP

22=32+（70-32）×578.76/1187

=41.03℃

查表C=99

S选SminSmin

QCK961.4313.2(mm2)99

S选=630>Smin=313.2mm2

满足热稳定要求

3电晕电压的校验临界电晕电压U○

lj

≥Ugmax

Ulj=84kmrr(10.301r)logar

式中： K=0.96(三相导线水平布置)

mr=0.95（导体表面粗糙系数）

=0.892（空气相对密度）

r=1.42cm（导线半径）

a =100cm (导线相间距离)

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Ulj840.960.950.8921.42(10.3010.8921.42)log1001.42Ulj260.43

Ulj≥110kv 符合电晕电压要求

通过以上校验 LGJ--630符合要求。 2、35kV侧母线选择(软母线) （1）按经济电流密度选择导线载面S

年最大负荷利用小时数为3000 h—5000 h时，经济电流密度

SIc471.6410.1(mm2)jec1.15

jec=1.15 A/mm

2所以预选LGJ--500型软母线 （2）校验： ①载流量校验：

查表此吕绞线在70℃时长期允许载流量为1025A> Igmax =471.6 ②热稳定校验：

220p0Igmax/IP

=32+（70-32）×471.6/1025 =40.04℃

22S选Smin SminQCK368.311193.85(mm2) 87 S选=500mm2>Smin=193.85mm2 满足热稳定要求 ③电晕电压的校验

临界电晕电压Ulj≥Ugmax Ulj84kmrr(10.301r)logar 式中：K=0.96(三相导线水平布置)

mr=0.95（导体表面粗糙系数）

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 7主要电气设备的选择与校验计算书

=0.892（空气相对密度）

r=1.26cm（导线半径）

a =40 cm (导线相间距离)

Ulj840.960.950.8921.42(10.3010.8921.26)log401.26187.09 KV>35KV 符合电晕电压要求

通过以上校验 LGJ--500型软母线符合要求。 3、10kV侧母线选择（硬母线）

（1）按载流量选择母线 即：Igmax≤KQIP ；Igmax=918A

当地年最高日平均气温为32℃，查表得温度修正系数KQ=0.88

.18AIP≥IgmaxKQ9180.881043

所以预选母线：LMY—80×6.3 平放 （2）、校验： ①热稳定校验：

220p0Igmax/IP2

=32+（70-32）×918/1.43.18=61.4 查供配电设计手册：C=89；KS=1.04

SminQKKfC1078.651.04376.33(mm2)89

S选=80×6.3 =504mm2>Smin=376.33mm2

满足热稳定要求。

②动稳定校验：根据母线应力条件，所选母线应力σc≤硬铝最大允许应力

Fc3ishl1072a3(42.888103)211070.31787.6(N)

=b h2/6=0.080.0632/6=52.9106

cFC178.763.38106MPa 652.910cal70MPa

满足动稳定要求，通过以上校验 LMY—80×6.3 平放，符合要求。

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7.6 主要电气设备的选择结果

主要电气设备的选择结果如表7.19所示。

表7.19 主要电气设备选择表

电压等级 设备 名称 110kV进线及母线分段 主变35kV侧及母线分段 LW6-35/1250 GW5-35G/1000 LCW6-35/1500/5A LW6-35/1250 GW5-35G/1000 LCW6-35/600/5A 35kV出线 主变10kV侧及母线分段 ZN12I-10/1250 GN19-10C/1250 LDZQB6-10/4000/5A 10kV出线 高压断 LW25-110/1路器 隔离 开关 000 GW4-110/1250 ZN12-10I/1250 GN19-10C/1000 LDZQB6-10/400/5A 电流互 LCWD-110/8感器 电压互 感器 母线 00/5A JCC2-110 LGJ-630 JDJJ-35 LGJ-500 JSJW-10 LMY—80×6.3 50

河南城建学院本科毕业设计（论文） 总结

总 结

经过两个多月的努力，我终于完成了110KV变电站电气一次部分的设计任务。

本次设计过程中，我上网搜索和查阅了大量关于变电站设计的相关资料，并且复习了以往所学的教材。另外，大二期间老师组织我们到一110KV变电站参观，使我们对变电站有了直观的认识，朱老师对我的设计进行了详细的讲解和指导，并且在繁忙的工作中抽出大量时间深入教室，不厌其烦得为大家解决设计中遇到的疑难。同时，同学们也在资料和工具方面鼎力相助，并且提出许多宝贵的意见。本次设计终于如期完成。根据设计要求，主要完成了负荷分析与计算、主变压器及站用变压器的选择、主接线及站用电接线的设计、短路电流计算及电气主要设备选型、电气装置选择及电气总平面设计、主变压器继电保护及防雷保护等任务。

在此论文的写作过程中，我参考和借鉴了许多教材和资料中的论述，也充分采纳了老师和同学们的建议，多次修改，但由于是初次设计，尚无法纵观全局加上时间和精力有限以至不能很好的领会老师的教诲和同学的建议，所以设计及论述过程中难免出现错误和不妥之处。敬请各位老师和同学批评指正。另外，我也在此对设计过程中支持和帮助我的老师和同学表示忠心的感谢。

谢谢！

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 参考文献

参考文献

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术出版社，1998

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中国电力出版社，1987

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Power

System

[15]Hadi Saadat. Power System Analysis. McGraw-Hill of Ccontrol,1973

[16]V.A.Venikov.Transient Processes System.Moscow;Mir Publishens,1980

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in Electrical Power

河南城建学院本科毕业设计（论文） 附录

附 录

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 附录

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河南城建学院本科毕业设计（论文） 致谢

致 谢

通过这次毕业设计的学习，培养了综合运用所学知识的技能和解决技术问题的能力。进一步加深和拓宽大学期间所学的有关电力系统分析、供配电系统和电气CAD绘图方面的知识，同时，我还学到许多新的知识，基本养成了严肃认真和求实创新的工作作风和工作态度。

首先，我认识到对于研究要摆正心态，稳重、耐心、细心的心态是取得研究成功的必要条件。任何研究成果的取得之前都会经过大量探索的过程，在探索过程中还会出现各种各样的问题，只有摆正心态，勇于面对困难，认真仔细分析问题，才可能走上成功之路。在此次毕业设计过程中，遇到过很多问题也走过很多弯路，曾经几度处于迷茫之中，甚至有过放弃的想法。但在这时，是我的导师和和同学鼓励了我，指点了我，才有了今天的成果。

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