变电所设计（参考）

摘 要

变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所，它是供电系统的枢纽，在供电系统中占有重要的地位。本毕业设计以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定为准绳，结合工程实际情况，保证供电可靠，调度灵活，满足各项技术要求。

本次110kV长征变电站设计，其设计分为电气一次、二次部分设计。本文重点是变电站的一次设计，包括主接线形式、变压器和电气设备的选择以及防雷措施和配电装置的设计等。本文的另一部分是电气二次部分的设计，主要是继电保护的基本原理和线路、变压器的保护配置等。

本变电所设计为毕业设计课题，目的是巩固大学所学知识，使我对大学所学的主干课程有一个较为全面、系统的掌握，增强理论联系实际的能力以及提高我的工程意识，为未来的实际工作奠定了必要的基础。

关键词 变电所，变压器，主接线，继电保护

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目 录

摘 要 ................................................................................................................................. I 1 绪 论 ............................................................................................................................ 1 2 电力系统及变电所总体分析 ...................................................................................... 3 2.1 电力系统分析 ............................................................................................................ 3 2.2 变电所总体分析 ........................................................................................................ 3 2.3 负荷分析与计算 ........................................................................................................ 5 3 主变压器选择和电气主接线设计 .............................................................................. 7 3.1 主变压器选择 ............................................................................................................ 7 3.2 电气主接线设计 ........................................................................................................ 9 3.3 各电压级电气主接线设计 .......................................................................................11 3.4 主变中性点接地方式选择 ...................................................................................... 13 3.5 所用变设计 .............................................................................................................. 16 3.6 无功补偿设计 .......................................................................................................... 16 4 短路电流计算 ............................................................................................................ 19 4.1 短路电流计算概述 .................................................................................................. 19 4.2 短路电流的计算 ...................................................................................................... 20 5 电气设备选择 ............................................................................................................ 23 5.1 电气设备选择的一般原则与技术条件 .................................................................. 23 5.2 导体的选择 .............................................................................................................. 26 5.3 高压断路器和隔离开关的选择 .............................................................................. 27 5.4 互感器的选择 .......................................................................................................... 28 5.5 电气设备选择一览表 .............................................................................................. 29 6 配电装置选择和总平面设计 .................................................................................... 32 6.1 配电装置的选择 ...................................................................................................... 32 6.2 总平面布置设计 ...................................................................................................... 35 7 防雷设计 .................................................................................................................... 37 7.1 防雷设计的一般原则 .............................................................................................. 37 7.2 直击雷保护设计 ...................................................................................................... 37 7.3 雷电侵入波保护设计 .............................................................................................. 37 8 电气二次部分的设计 ................................................................................................ 41 8.1 对继电保护的要求 .................................................................................................. 41

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8.2 主变压器的配置 ...................................................................................................... 41 8.3 线路保护配置 .......................................................................................................... 43 结 论 .............................................................................................................................. 45 谢 辞 ............................................................................................................................ 46 参考文献 ........................................................................................................................ 47 附录2 计算书 ............................................................................................................... 48 附录3 图纸

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1 绪论

随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。

变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电气设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转换场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。

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，可分为以下几类：

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。

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，同时又降低供当地用电，这样的变电所起中间环节作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。

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，又使该地区中断停电。

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，只是用户收到损失。

110kV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。

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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，必须迅速而且有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。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。

随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。

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2 电力系统及变电所总体分析

2.1 电力系统分析

110kV长征变电所将位于市区，向市区工业、生活等用户供电，属于新建变电所。

它由系统S1、S2向它供电，S1容量1700MVA，S2容量250MVA，S1、S2直接向它供电。

110kV区域降压变电站是电网建设和电网改造中非常重要技术环节，所以做好110kV变电站的设计是我国电网建设的重要环节。在目前的电网建设中，尤其是在110kV变电所的建设中，土地、资金等资源浪费现象严重，存在重复建设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰和噪声等环保问题、电能质量差等问题已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的重要因素。这已经违背了我国的可持续发展战略。所以110kV变电所需要采用节约资源的设计方案，要克服通信干扰和噪声、既要保证电能质量和用电安全等问题，同时还要满足以后电网改造简单、资源再利用率高的要求。

110kV变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，110kV变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，110kV变电站应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。

2.2 变电所总体分析

本变电所电压等级：110/10kV；

线路回数：110kV近期2回，远景发展2回；

10kV近期12回， 远景发展6回。

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图2.1 电力系统接线简图

附注：(1) 图中，系统容量、系统阻抗均相当于最大运行方式；

(2) 最小运行方式下：S1=1700MVA，XS1=0.61；S2=250MVA，XS2=0.73。

表2.1 负荷资料表（10kV负荷的同时率Kt取0.85）

电压 等级 负荷名称 市系线 市甲线 备用1 备用2 棉纺厂1 棉纺厂2 印染厂1 印染厂2 毛纺厂 针织厂 柴油机厂1 柴油机厂2 橡胶厂 市区1 市区2 食品厂 备用1 备用2 备用3 备用4 备用5 备用6 最大负荷 (MW) 近期 远景 10 2 2 2 2 2 1 3 3 1 2 2 1 12 3 3 3 3 3 2 4 4 2 3 3 2 2 2 2 2 2 2 穿越功率(MW) 近期 远景 10 18 10 18 负荷组成（%） 一级 20 20 30 30 20 20 25 25 30 20 20 15 二级 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 30 0.75 0.75 0.78 0.78 0.75 0.75 0.8 0.8 0.72 0.8 0.8 0.8 功率 因数 Tmax (h) 5500 5500 5000 5000 5000 4500 4000 4000 4500 2500 2500 4000 线长(km) 10 10 3.5 3.5 4.5 4.5 2.5 1.5 3 3 3 2 2 1.5 110kV 10kV

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地形、地质、水文、气象条件：

所址地区海拔200米，地势平坦，非强地震地区。

年最高气温+40?C，年最低气温-20?C，年平均温度+15?C，最热月平均最高温+32?C。最大覆冰厚度 b=10mm。最大风速25m/s,，属于我国第六标准气象区。

全线为黄土层地带，地耐力2.4 kg/cm2，天然容重γ=2g/cm3。内摩擦角

0??23，土壤电阻率100 ??cm, 地下水位较低，水质良好，无腐蚀性。土壤热阻

系数pt=120?C?cm/wm。土温20?C。

图2.2所址条件

2.3 负荷分析与计算

2.3.1 负荷大小和重要性

一级负荷：必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证对全部一级符合不间断供电；

二级负荷：一般要有两个独立的电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证全部或大部分二级负荷不间断供电；

三级负荷：对三级负荷一般只需要一个电源供电。

2.3.2 负荷计算的目的

计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气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

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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在运行过程中过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷的重要性。

2.3.3 负荷计算

10kV侧负荷

该电压级向市区工业、生活及乡镇工业与农业用户供电，为生产及生活用电。其中，一二重要级负荷占50%左右。计算该电压及时同时系数取0.85。

n近期负荷：Smaxj?Kt(?i?1Pimaxcos?i)(1??%)

2/?0.75?2/0.78?2/0.7?852 /（5 =0.8?2/0?.75 ?3/0.8?3/0.8?1/0.72?2/0.8?2/0.8?1/0.8)?(1?5%) ?26.418MV

n远期负荷：Smaxy?Kt(?i?1Pimaxcos?i)(1??%)

3/?0.753?/0.78?3/0.7?853 / ?0.85?(3/0.?75 4/0.8?4/0.8?2/0.72?3/0.8?3/0.8?2/0.8?2/0.72? 2/0.72?2/0.72?2/0.72?2/0.72?2/0.72)?(1?5%) ?57.33MV AI类负荷和II类负荷：

.7?5 S??S???3?0.6/0?75?2 0.6/0.?72?3 0.7/0.?30.6?/?0.75433?0?.7/0.7?8?3 0?.65?/0.84? 0?0.6/?0.?750.6?/0?.80?.6?/0.8 2 ?28.26MV A - 6 -

3 主变压器选择和电气主接线设计

3.1 主变压器选择

在变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。利用上节的有关负荷计算结果和以下国家能源部颁发的《110kV变电所设计技术规程》中有关规程，便可选择主变的台数、容量和型式。

第4.1.1条 主变压器容量和台数的选择。凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷。

第4.1.2条 与电力系统连接的110kV变压器，若不受运输条件的制，应选用三相变压器。

第4.1.4条 110kV具有三种电压的变电所中，如通过主变各侧绕组的功率均达到该主变容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。

3.1.1 主变台数选择

根据《河南省电力公司“两型一化”设计建设实施细则》，通过综合比较，可知本变电所最终选择3台主变压器，考虑到变电站可靠性，近期上2台，互为备用。

3.1.2 主变容量选择

变电所主变容量，一般应按年远景负荷来选择。根据城市规划负荷性质电网结构等综合因素确定主变容量。

(1) 按规划5~10年选择，并考虑远期10~20年发展，对城郊变，应与城市规划相结合。

(2) 由变电站带负荷性质及电网结构决定主变容量，对有重要负荷变电站，应考虑一台主变停运时期于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，对一般变电站，当一台主变停运时，其余主变应保证其余负荷的60~70%。

(3) 同级电压单台降压容量不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化。

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(4) 对城市的郊区一次变，在中、低压侧构成环网下，装两台。 (5) 对地区性孤立的一次变或大工业的专用变电所，装三台。

(6) 对规划只装两台，其主变基础按大于主变容量的1~2级设计以便发展时宜更换。

1) 选择条件

所选择的n台主变压器的容量nSN ，应该大于等于变电所的最大综合计算负荷Smax，即

nSN?Smayx (3.1)

式中 n—— 主变台数，为3台。

SN—— 主变额定容量，MVA。

2) 校验条件（按远景负荷校验）

装有两台及以上主变压器的容量一般应满足60%~70%的全部最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷S?和大部分II类负荷S??（ 220kV及以上电压等级的变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部I类负荷S?和II类负荷S??）即

)N? (n?1S

(n?1)SN?S??S??

(0.6~S0.7)mayx (3.2)

(3.3)

联立以上两式，求它们的最大值，然后查变压器容量表，即得主变额定容量。

根据负荷计算的已知条件，代入以上，求得主变额定容量，本所选择SN为31.5MVA，变压器远期规划3台，考虑到变电站的可靠性，近期建设两台变压器，互为备用。

具体计算过程见计算书。

3.1.3 主变型式选择

主变压器型式的选择主要包含有：相数、绕组数、电压组合、容量组合、绕组结构、冷却方式、调压方式、绕组材料、全绝缘还是半绝缘、连接组别、是否选择自耦变、主变中性点接地方式等。

3.1.3.1 相数的确定 主变采用三相或单相，主要考虑变压器的容量、制造水平、可靠性要求及运输条件等因素。当不受运输条件限制时，在330kV及以下的变电所

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中，一般都应选用三相变压器。本所交通便利，综合考虑本所主变决定选用三相式。

3.1.3.2 绕组数的确定 因为本变电站有两个电压等级，故本所主变选用双绕组普通式。

3.1.3.3 冷却方式的确定 主变的冷却方式，主要有自然风冷、油浸水冷、强迫油循环水（风）冷、强迫空气冷却、强迫油循环导向冷却等。本所容量较底，考虑综合经济效益，本所主变采用自然风冷。

3.1.3.4 调压方式 主变调压方式有无载调压和有载调压两种。本所直接供给用户，为保证用户用电质量，本所采用有载调压。

3.1.3.5 绕组接线组别的确定 我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”连接；35kV采用“Y”连接，35kV以下采用“D”连接。“D”连接具有限制或消除三次谐波对电源和电压质量、波形等的不良影响。因此本所主变采用常规接线组别“YN,d11”。

3.1.3.6 主变中性点绝缘水平的确定 主变中性点绝缘水平有两种情况：全绝缘和分级绝缘。采用分级绝缘的经济效益是很明显的，且运输安装较方便，但必须采用主变中性点（高压侧）装设专用避雷器加以绝缘保护。所以本所主变高压侧选用中性点半绝缘（分级绝缘的一种）。

表3.1选择的主变型号参数表

型号 额定容量 高压侧电压 低压侧电压 连接组别 调压方式 阻抗电压（%）

SFZ7-31500/110 31500kVA 110±8×2.5% 10.5 YNd11 有载调压 10.5 3.2 电气主接线设计

发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线。它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是发电厂和变电所电气部分的主体，对发电厂和变电所以及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和

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控制方式的拟定有较大影响。

3.2.1 电气主接线设计的基本要求

对电气主接线设计的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性、经济性三方面。

(1) 可靠性

① 断路器检修时，能否不影响供电。

② 断路器或母线故障以及母线或母线隔离开关检修时，停运的回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对I类负荷和大部分II类负荷的供电。

③ 发电厂、变电所全部停运的可能性。

④ 大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求 (2) 灵活性

① 调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配断电源和负荷，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，投入变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。

(3) 经济性

节约投资，占地面积小和年运行费用小。

3.2.2 影响主接线设计的因素

(1) 变电所在系统中所处的地位、作用、规模 (2) 负荷性质及要求 (3) 电压等级及线路回数

(4) 主要设备特点(如六氟化硫断路器) (5) 厂(所)址条件

(6) 配电装置选型(屋内或屋外)

3.2.3 主接线设计的基本内容

(1) 初期与远景工程的主变压器配置

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(2) 各电压级主接线的形式

(3) 6~10kV电压级的限流措施 (4) 所用电的选择

(5) 中性点接地方式的确定 (6) 无功补偿

3.3 各电压级电气主接线设计

在进行电气主接线设计时，一般根据设计任务书的要求，综合分析有关基础资料，拟定出2~3个技术上能满足要求的较好方案进行详细技术经济比较，最后确定最佳方案。

经济比较中，一般只比较各个方案的不同部分，因而不必计算出各方案的全部费用。

3.3.1 110kV侧接线的选择

110kV近期设计回路数为2，远景发展为2回。先列出两个可行方案：单母分段接线和双母线进行比较。

主要比较两个方案的可靠性、灵活性和经济型。

对比一下两种方案：虽然双母线也能满足要求，但其投资大、占地面积大、经济性能差，故不采纳；对于单母线分段接线，将 I、II 类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，可以由另一段母线提供电源，从而可保证供电可靠性，且六氟化硫断路器的安全性，可靠性较高，故采用单母线分段接线。

具体比较过程见表3.2。

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表3.2 110kV侧接线方案比较

方案 单母线分段 双母线 接线 简图 用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电。当一段母线故可靠性 障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使 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至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。重要用户停电 。分段可以缩小母线停扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向电范围的影响。任一母线及母线隔离开关检修，仅停检修段。任一回路断路器检修,所在回路停电。 扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电。 经济性 较好,费用低 较差,增加隔离开关数目,费用高. 运行方式灵活，增加一组母线和每回路灵活性 有一定灵活性，并在检修断路器时不至于中断对全部用户供电。 需增加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作。

3.3.2 10kV侧接线选择

10kV出线回路数近期为12回，远景发展为6回；先列出两个可行方案：单母线分段接线和手车式单母线分段接线进行比较。

对比以下两种方案：手车开关柜灵活，简单，操作方便，故应该采用手车式单母线分段。

具体比较过程见表3.3。

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表3.3 10kV侧接线方案比较

方案 单母线分段 手车式单母线分段 接线 简图 用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电。当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停可靠性 电 。分段可以缩小母线停电范围的影响,任一母线及母线隔离开关检修,仅停检修段.任一回路断路器检修,所在回路停电。可靠性好,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。 经济性 较好,费用低 有一定灵活性，并在检修断路器时不至于中断对全部用户供电。 用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电。当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。分段可以缩小母线停电范围的影响,任一母线及母线隔离开关检修,仅停检修段.任一回路断路器检修,所在回路停电。可靠性好,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。 较好,费用低 灵活性 手车开关柜灵活，简单，操作方便。

综上所述：110kV侧采用单母线分段；

10kV侧采用手车式单母线分段。

3.4 主变中性点接地方式选择

3.4.1 10kV侧限流问题

根据《电气设计手册I》第2.6节中“变电所6～10kV侧短路电流的限制”规定：限制变电所6～10kV侧短路电流不超过16～31.5kA，以便采用价廉轻型的SF6断

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路器，并且使选用的电缆截面不致过大，一般采用下列措施：

3.4.1.1 变压器分列运行 在变电所中，母线分段电抗器的限流作用小，故采用简便的两台变压器分列运行的方法来限制短路电流，其优点如下：

(1) 6~10kV侧发生短路时，短路电流只通过一台变压器，其值较两台变压器并联时大为减小，从而在许多情况下允许6~10kV侧装设轻型断路器；

(2) 使无故障母线段维持较高的剩余电压。 但也有不足之处：

(1) 变压器负荷不平衡，使能量损耗较并列运行时稍大；

(2) 一台变压器故障时，该分段母线在分段断路器接通前要停电，但可由分段断路器装设自动投入装置解决。

3.4.1.2 在变压器回路装设电抗器或分裂电抗器 当变压器容量增大，分裂运行不能满足限制短路电流要求时，可在变压器回路装设分裂电抗器或电抗器。

采用分裂变压器：变压器低压绕组分裂成相等容量的两个绕组，可大大增加各个分裂绕组和分裂绕组间的电抗，减小短路电流。

在出线上装设电抗器：

当6-10kV侧短路电流很大，采用其它限流措施不能满足要求时，就要采用在出线上装设电抗器的接线，但这种接线投资贵，需建设两层配电装置楼，故在变电所中一般不采用出线装设电抗器的接线

在本变电所中不采用装设电抗器的接线，而要求10kV母线分列运行。

3.4.2 变压器中性点接地方式

根据《电气设计手册I》第2-7节中关于“主变压器中性点接地方式”的规定：电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。

(1) 变压器的110kV侧采用中性点直接接地方式

根据《电气设计手册I》第2-7节中关于“主变压器中性点接地方式”的规定，电力网中性点的接地方式，决定了主变压器的中性点的接地方式。

① 变压器中性点接地点的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比X0/X1<3，以使单相接地时全相上工频电压不超过阀型避雷器的灭弧电压；X0/X1<1.5以使单相接地时短路电流不超过三相短路电流.

② 所有普通变压器中性点都经隔离开关接地，以使运行调度灵活选择接地点。 ③ 选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成中性点不接地的系统.。

(2) 主变压器6~63kV多用中性点不接地或经消弧线圈接地方式

6~63kV电网多采用中性点不接地方式,但当单相接地故障电流大于

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30A( 6~10kV电网)或10A(20~63kV电网)时，中性点应经消弧线圈接地,用消弧线圈接地时应注意：

① 消弧线圈应由系统统筹规划,分散布置,应避免整个电网中只装一台消弧线圈,也应避免在一个变电所中装设多台消弧线圈,在任何运行方式下,电网不得失去消弧线圈的补偿。

② 在变电所中，消弧线圈一般装在变压器中性点上6~10kV消弧线圈也可装在调相机的中性点上。

③ 当两台主变压器合用一台消弧线圈时，应分别经隔离开关与变压器中性点相连。

消弧线圈的补偿容量按下式计算：

Q?KICUN3 (3.4)

其中 K—系数,过补偿取1.35

UN—电网或发电机回路的额定线电压(kV)

IC—电网或发电机回路的电容电流(A)

电网的电容电流Ie,应包括有电气连接的所有架空线路,电缆线路，发电机，变压器以及母线和电器的电容电流,并考虑电网5~10年的发展

电缆的电容电流可按下式估算：

IC=0.1UNL(A)

(3.5)

10kV侧：

由于本设计为全室内型，故负荷出线是电缆，计算过程如下：

Ic?0.1?10?（3.5?3.5?4.5?4.5?2.5?1.5?3?3?3?2?2?1.5）?34.5A?30A考

虑厂站母线增加后：Ic=34.5?(1+16%)?40.02

由此分析：主变低压侧采用消弧线圈接地。

消弧线圈的选择：Q?KICUN3 ?1.35?40.02?10/3?311.9kVA

综上：选用型号为XDJI-600/10的消弧线圈，其有关参数见表3.4：

表3.4 消弧线圈技术参数

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型号 XDJI-600/10 额定容量/kVA 600 系统电压/kV 10 消弧线圈电压/kV 6.06

3.5 所用变设计

3.5.1 所用变容量台数和接线设计

本变电所低压侧采用消弧线圈接地，需要接地变，此接地变可以兼做所用变。 所用变引接方式选择：因本所10kV侧采用单母线分段接线形式，且选用三台所用变，故使三台所用变分别接于三段10kV母线上。其中，所用变高压侧接消弧线圈做接地变使用，所用变二次侧采用三相四线制接线，给本所所用低压负荷供电。

3.5.2 所用变型号选择

由Se?S所，查变压器选型表，选用型号为XDZC-750kVA/10.5kV的所用变，其有关参数见表3.5：

表3.5 所用变型式选择结果

型号 XDZC-750

额定容量/kVA 750 额定电压/kV 10 3.6 无功补偿设计

3.6.1 无功补偿设计意义与原则

电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力网络安全经济运行，对保证用户的安全用电和产品质量是非常重要的，根据统计，用户消耗的无功功率是它的有功功率的50—100%，同时电力系统本身消耗的无功功率可达到用户的25—75%。无功功率的不足，将造成电压的下降，电能损耗增大，电力系统稳定的破坏，所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡，总之，补偿变压器的无功损耗，补偿高压网的无功缺额，可以减少无功功率的传输，提高电压质量和减小电能损耗。

无功补偿原则：根据《并联电容器装置设计技术规程》SDJ25-85

第1.02条 电容器装置的设计须执行国家的技术经济政策，并根据安装地点的电网条件、谐波水平、自然环境、运行和检修要求等合理和运行检修要求合理地

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选择接线方式，布置型和控制、保护方式，做到安全可靠、经济合理和运行检修方便。

第1.03条 电容器装置的总容量应该根据电力系统武功规划设计，调相调压计算及技术经济比较确定，对35~110kV难点所中电容器装置的总容量，按照无功功率就近平衡的原则，可按主变压器容量的15%~30%来考虑。

本所为地区变电所，取主变压器容量的15%，即：31.5?15%?3?14.175Mvar 第2.1.3条 电容器装置宜设在主变的低压侧或主变的主要负荷侧。

第2.1.1条 小电流接地系统的电容器装置应采用中性点不接地的星形或双星形接地。

3.6.2 补偿方法

补偿方法主要有串联补偿和并联补偿两类。其中，串联补偿主要是采用串联电容器装置；并联补偿主要采用并联电容器装置、静止补偿装置和并联电抗器装置等。

本设计采用并联电容器补偿装置，向电网提供可阶梯调节的容性无功，以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗，提高电网电压和功率因数。

3.6.3 补偿电容器选择

本设计采用的是并联补偿装置。

查《<发电厂电气部分>设计计算资料》可选择型号为BFM11/3?500?1W的电容器，其技术参数见表3.6：

表3.6 并联电容补偿器技术参数

额定电容 质量（kg） （μF） 39.48 94 补偿电容器型号 额定电压（kV） 额定容量（kVar） BFM11/3?500?1W 11/3 500 外形尺寸 L 625 L1 685 L2 735 B 173 h1 h 655 H 92 F

计算并联电容器个数为：

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n?31.5?15%?3?105003=28.35

因为本所采用Y型连接，应选36个。

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4 短路电流计算

4.1 短路电流计算概述

4.1.1 短路电流计算的目的

在变电所电气设计中，短路电流计算是一个重要环节。其目的主要是为以下提供方面的确定依据。

(1) 电气主接线比选 (2) 选择导体和电器 (3) 确定中性点接地方式 (4) 计算软导体的短路摇摆 (5) 确定分裂导线间隔棒的间距

(6) 验算接地装置的接触电压和跨步电压 (7) 选择继电保护装置和进行整定计算

4.1.2 系统运行方式的确定

系统运行方式主要有两种，即系统最大运行方式和系统最小运行方式。现将简介这两种系统运行方式。

4.1.2.1 系统最大运行方式 根据系统最大负荷的需要，电力系统中的所有可以投入的发电设备都投入运行，以及所有线路和规定接地的中性点全部投入运行的方式。该运行方式是考虑了系统5～10年的发展，对于本设计要考虑远景发展。该运行方式主要用在电气设备的选择校验和保护的整定计算中。

4.1.2.2 系统最小运行方式 根据系统负荷为最小，投入与之相适应的发电设备且系统中性点只有少数接地的运行方式。该运行方式主要针对近期系统规模而言，主要用在保护的灵敏度校验当中。

4.1.3 短路形式的确定

三相系统中短路的基本类型有四种，即三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。

电气设备的动、热稳定校验，一般按短路情况最严重的短路形式计算，而电气距离距电源较远的变电所，一般三相短路最严重，故本设计中短路电流均按三

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相短路的情况进行计算。

4.1.4 短路计算点的确定

选取短路计算点的个数，主要依据变电所的电压等级数，故本所设三个短路点，分别以f1,f2表示110kV和10kV工作母线上的短路点，其中10kV侧计算并列和分列运行两种情况的短路电流。然后根据这三个短路点来依次计算对应点的短路电流值，并利用这三个短路点的短路电流值来校验电气设备和继电保护。

4.2 短路电流的计算

高压短路电流计算一般只计及各元件的电抗，采用标幺制形式的近似计算法。标幺制中各物理量均用标幺值来表示，此方法使运算步骤简单、数值简明便于分析。

4.2.1 基准值的选取

基准有四个，即基准容量（SB）、基准电流（IB）、基准电压（UB）和基准阻抗（ZB）。在此计算中，选取基准容量SB=100MVA，基准电压UB为各电压级的平均额定电压（115kV、10.5kV）。选定基准量后，基准电流和基准阻抗便已确定：

基准电流：

IB?SB3UB (4.1)

基准阻抗：

ZB?UBSB2 (4.2)

4.2.2 元件电抗标幺值的计算

(1) 系统S的等效电抗标幺值：

XS?XS*SBSS 或 XG?XG*SBSG (4.3)

式中 SS—— 系统的容量，MVA；

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XS—— 系统以其本身容量为基准的等效电抗标幺值。 (2) 线路电抗标幺值：

XL?X0L*SBUB2 (4.4)

式中 X0—— 线路单位长度的电抗值，110kV及以下一般为单根导线，为0.4Ω/km；

L—— 线路的长度，km。 (3) 变压器电抗标幺值： 本设计中主变为双绕组

XT*?us%Sd100SN (4.5)

4.2.3 网络化简

网络化简的目的是简化短路电流计算，以求得电源至短路点间的等值阻抗。

表4.1网络变换的图形和公式表

变换 名称 变换前网络 变换后网络 变换后等值电抗 串联 并联 △→Ｙ xeq?x1?x2???xn xeq?1(1x1?1x2???1xn) x1?x12?x31(x12?x23?x31)x2?x12?x23(x12?x23?x31)x3?x23?x31(x12?x23?x31)x12?x1?x2?x1?x2x3 Ｙ→△ x23?x2?x3?x2?x3x1x31?x3?x1?x3?x1x2

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4.2.4 各短路点的短路电流计算

本设计仅有两个电源，且它们距本所的电气距离差别较大，故采用个别法来计算各短路点的短路电流。各短路点的短路电流计算步骤如下：

(1) 网络化简，得到各电源对短路点的转移电抗X?；

(2) 求各电源的计算电抗Xjs（将各转移电抗按各电源容量S?归算）：

X

(3) 查运算曲线，得到以各电源容量为基准值的各电源至短路点电流标幺值； (4) 求(3)中各电流的有名值之和，即为短路点的短路电流，并计算短路电流冲击值ish。

在本设计计算中，考虑了远期发展中三台主变低压侧是并列运行还是分列运行，将两种运行情况均考虑在内。

4.2.5 短路电流的计算结果

短路电流的计算结果见表4.2

表4.2短路电流计算的结果（kA）

电压等级 110kV母线 10kV母线 10kV母线 （分列运行） IB ''js?X?S?SB (4.6)

I Itk 3.74 21.596 11.761 Itk/2 3.74 21.596 11.761 9.44 ish 9.79 107.22 107.22 3.7 21.596 11.761 55.07 29.99

短路电流计算过程见附录计算书。

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5 电气设备选择

5.1 电气设备选择的一般原则与技术条件

5.1.1 电气设备选择的一般原则

(1) 力求技术先进、安全适用、经济合理；

(2) 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展； (3) 应按当地环境条件校核；

(4) 应与整个工程的建设标准协调一致； (5) 选择的导体品种不宜太多；

(6) 选用新产品应积极慎重。新产品应有可靠的试验数据，并经主管单位鉴定合格。

5.1.2 电气设备选择的技术条件

参考《导体和电器选择设计技术规定》SDGJ 14-86的有关规程： (1) 按长期工作条件选择

选择的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压（规程第1.1.3条）；即：UN?UNs

选用的导体长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流（规程第1.1.4条）；即：KIN?Imax或KIal?Imax

以下列出主要回路的最大持续工作电流的计算公式： 汇流母线： 110kV主母线：

Igmax?(nSN?S穿越??S110)/3UN (5.1)

10kV主母线：

SN Igmax?1.05

/U3N (5.2)

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110kV系统联络线：

I?(nS?S??)/3U

(5.3)

gmaxN穿越S110N

分段回路： 110kV分段：

Imax?(SN?S 穿越??S110)/3UN 10kV分段：

Igmax?(0.5~0?.8)1SN.05UN/ 3

负荷出线回路： 单回线：

Imax?(1??%?)Pmax/(UN3?co s )

双回线：

Imax?(0.8~?1)p/U(N3?c?o?s)( 1 % )

10kV并联电容器补偿回路：

Igmax?1.3?Qc/U3N

所用变（或接地变）回路：

Igmax?1.3?SN/U3N - 24 -

(5.4)

(5.5)

(5.6) (5.7)

(5.8)

(5.9)

(2) 按经济电流密度选择导体

除配电装置的汇流母线外，对于全年负荷利用小时数较大、母线较长，传输容量较大的回路，均应按经济电流密度选择导体截面。即：S?(3) 按当地环境条件校验

海拔条件：海拔在1000m以下时，可不考虑海拔条件；海拔在1000m及以上时，需考虑海拔对电气设备选择的影响。

温度条件：我国电气设备使用的额定环境温度为+40℃。

Ial??Ial?al???al??0?Imax (5.10)

ImaxJ

式中 K——修正系数；

?al——导体或电器长期发热允许最高温度； ?——安装地点周围环境温度；

?0——定环境温度

其中周围环境温度?的确定：

裸导体（屋外：最热月平均最高温度；屋内：最热月平均最高温度+5度） 电器（屋外：年最高温度；屋内：最热月平均最高温度+5度） (4) 按短路情况校验 1) 动稳定校验 电器：

ies?ish (5.11)

式中 ies—— 动稳定电流峰值（有效值），kA；

ish—— 短路冲击电流峰值（有效值），kA；

导体：

?al??max (5.12)

式中 ?al、?max—— 导体允许应力、最大应力，Pa；

2) 热稳定校验

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电器：

It?t?QK (5.13)

2

式中 It—— t秒时的短路电流，kA；

导体：

式中 S、Smin—— 导体的实际截面、允许最小截面，mm2：

2Qk—— 短路热效应，(kA)?s；

KS——

10.87C S?Smin?QKKS/C（或

Qk--钢芯铝绞线采用） (5.14)

导体集肤效应系数；

C—— 热稳定系数

(5) 短路计算时间

计算短路电流热效应时所用的短路切除时间tk等于继电保护动作时间tpr与相应断路器的全开断时间tab之和，即tk?tpr?tab。

断路器的全开断时间tab等于断路器的固有分闸时间tin与燃弧时间ta之和，即

tab?tin?ta。

验算裸导体的短路热稳定时，tpr宜采用主保护动作时间；验算电器的短路热稳定时，tpr宜采用后备保护动作时间。

(6) 电晕电压校验

1) 导体的电晕放电会产生电能损耗、噪声、无线电干扰和金属腐蚀等不良影响。

2) 为了防止发生全面电晕，要求110kV及以上裸导体的电晕临界电压Ucr应大于其最高工作电压Umax，即Ucr?Umax。

在海拔不超过1000m的地区，下列情况可不进行电晕电压校验：

110kV采用了不小于LGJ-70型钢心铝绞线和外径不小于φ20型管形导体时。 220kV采用了不小于LGJ-300型钢心铝绞线和外径不小于φ30型的管形导体时。

5.2 导体的选择

导体分为裸导体和电力电缆两种。裸导体一般可分为硬导体和软导体。硬导体主要有矩形、槽形、管形等形状；软导线有钢芯铝绞线、组合导线、分裂导线

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及扩径导线等形式。

常用导体材料有铜、铝及铝合金。铜的电阻率低、机械强度大、抗腐蚀性强，是很好的导体材料；但其储存量不多，价格贵。铝的电阻率虽为铜的1.7～2倍，但其密度只有铜的30%，且其储量丰富，价格低廉。铝合金在铝基础上提高了机械强度和抗腐蚀性。

5.3 高压断路器和隔离开关的选择

5.3.1 断路器种类和型式的选择

按照断路器采用的灭弧介质可分为少油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。

5.3.2 额定电压和电流选择

UN?UNS，IN?Igmax (5.15)

式中 UN、UNSIN

—分别为电气设备和电网的额定电压，kV

、Igmax—分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流，A。

5.3.3 开断电流选择

高压断路器的额定开断电流Inbr，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量

Ipt，即

Inbr?Ipt (5.16)

5.3.4 短路关合电流的选择

为了保证断路器在关合短路电流时间的安全，断路器的额定关合电流Inel不应小于短路电流最大冲击值ish。

Inel?ish (5.17)

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5.3.5 断路热稳定和动稳定的校验

校验式分别为：

It?Q2，ies?ish (5.18)

5.3.6 隔离开关的选择

隔离开关也是发电厂和变电所中常用的开关电器。它需与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切断短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。

5.4 互感器的选择

根据《技术规定》SDGJ14-86：

第10.0.1条：电压互感器应按下列技术条件选择和校验

① 一次回路电压 ② 二次电压 ③ 二次负荷 ④ 准确度等级 ⑤ 继电保护及测量的要求

第10.0.3条电压互感器的型式应按下列使用条件选择：

① 3-20kV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。

② 35kV配电装置宜采用电磁式电压互感器。

③ 110kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。

第10.0.7条：用于中性点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100V，用于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100/3V。

互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等一次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100、1V）和小电流（5、1A）。电流互感器的二次侧绝对不能够开路。电压互感器的二次侧绝对不能够短路。

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5.4.1 种类和型式的选择

选择电流互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式）选择其型式。当一次电流较小时，宜优先采用一次绕组多匝式，弱电二次额定电流尽量采用1A，强电采用5A。

5.4.2 一次回路额定电压和电流的选择

UN?UNS，IN?Igmax (5.19)

式中 UN、UNS—分别为电气设备和电网的额定电压，kV

IN、Igmax—分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电, A

5.4.3 等级和额定容量的选择

互感器所选定准确级所规定的额定容量S2N应大于等于二次侧所接负荷

I2nZ2L，即

2 S2N?I2nZ2L (5.20)

2

5.4.4 热稳定和动稳定的校验

2 It?QK，ies?ish (5.21)

式中 I2t为电流互感器1s通过的热稳定电流，

ies为电流互感器的动稳定电流。

5.5 电气设备选择一览表

电气设备选择包括导体、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、支柱绝缘子以及穿墙套管的选择。具体选择的型号见表5.1-5.6：

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表5.1导体选择结果

回路 母线 主变引出线

表5.2 110kV负荷出线及电流互感器选择结果

备用1 备用2

表5.3 10kV负荷出线及电流互感器选择结果

单芯铝导体交联聚乙烯绝缘 电流互感器型号 电缆缆芯截面 （单位mm2） 毛纺厂 针织厂 橡胶厂 棉纺厂 印刷厂 柴油机厂 市区 备用1~6

表5.4 断路器和隔离开关选择结果

电压等级 110kV 10kV分段 10kV主变引下线 10kV负荷出线 断路器 LW6-110/3150 LN-10/2000 LN-10/2000 LN-10/2000 隔离开关 GW5-110W/1250 LFZ1-10(250/5) LFZ1-10(270/5) LQJC-10(150/5) LFZ1(400/5) LFZ1-10(400/5) LAJ-10(600/5) LFZ1-10(400/5) LQJC-10(150/5) 400 150 150 400 400 400 240 150 电流互感器型号 LQJC-10(70/5) LQJC-10(70/5) 负荷出线型号 LGJ-95 LGJ-95 110kV 铝锰合金管型导线 10kV LMY-100?8双条平放 LMY-100?10双条平放 ?50/45 LGJ-185

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表5.5 电压互感器与电流互感器

电压等级 110kV母线 110kV分段 110kV主变引下线 10 kV母线 10kV分段 10kV主变引下线

表5.4 支柱绝缘子与穿墙套管

设 备 支柱绝缘子 穿墙套管

型 号 ZL-10/8 CB-10 电流互感器 LCWB4—110(800/5) LCWB4-110(300/5) LMZJ1-10(2000/5) LMZJ1-10(2000/5) 电压互感器 JCC3-110B JDX-10

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6 配电装置选择和总平面设计

6.1 配电装置的选择

6.1.1 设计依据原则和要求

配电装置是根据电气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的总体装置。其作用是在正常运行情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时，迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此配电装置应满足以下基本要求：

1) 保证运行可靠 2) 保证工作人员的安全 3) 力求提高经济性 4) 具有扩建的可能

根据《高压配电装置设计技术规程》SDJ5－79的规定：

第1.0.1条 高压配电装置（简称配电装置）的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，并应根据电力系统条件，自然环境特点和运行、要求，合理地制订布置方案和选用设备，并积极慎重地采用新布置、拳设备和新材料，使设计做到技术先进、经济合理、运行可靠、维护方便。

第4.1.4条 配电装置中相邻带电部分的额定电压不同时，应按较高的额定电压确定其安全净距

第4.1.5条 屋外配电装置带电部分的上面或下面不应有照明、通信和信号线路架空跨越或穿过；屋内配电装置带电部分的上面不应有明敷或动力线路跨。

第4.2.1条 考虑地理情况的环境条件，因地制宜，节约用地。35kV及以下宜采用屋内布置。

6.1.2 配电装置的分类

配电装置按电气设备装设地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置；按其组装方式，又可分为装配式和成套式。在现场将电器组装而成的称为装配配电装置；在制造厂按要求预先将开关电器、互感器等组成各种电路成套后运至现场安装使用的称成套配电装置。

屋内配电装置的特点：① 由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积

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较小；② 维修、巡视和操作在室内进行，可减轻维护工作量，不受气候影响；③ 外界污秽空气对电气设备影响较小，可以减少维护工作量；④ 房屋建筑投资圈套，建设周期长，但可采用价格较低的刻内型设备。

6.1.3 安全净距

为了满足配电装置运行和检修的需要，各设备间相隔一定的距离。配电装置的整个尺寸，是综合考虑设备外形尺寸、检修、维护和运输的电气距离等因素而决定的。在此距离下，无论是处于最高工作电压之下，还是处于内外过电压之下，空气间隙均不致被击穿。 对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，最基本的是带电部分之间的空间最小安全净距，即所谓的A1和A2值。A1和A2是根据过电砖瓦 绝缘配合计算，并根据间隙放电试验曲线来确定的，而B、C、D、E等类安全净距是在A的基础上再考虑运行维护、设备移动、检修工具活动洪恩、施工误差等具体情况而确定的。各电压等级的安全净距如表6.1。

表6.1屋外配电装置的安全净距（mm）

符号 适用范围 （1）带电部分至接地部分之间 （2）网状遮拦向上延伸线距地2.5处， （1）不同相的带电部分之间 A2 （2）断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间。 （1）设备运输时，其外廓至无遮栏带电部分之间 B1 （2）交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间 （3）栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间 （4）带电作业时的带电部分至接地部分之间 B2 C 网状遮栏至带电部分之间 （1）无遮栏裸导体至地面之间 （2）无遮栏裸导体至建筑物、构筑物的顶部之间 （1）平行的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间 （2）带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间 300 2700 500 2900 1000 3400 1100 3500 950 1150 1650 1750 200 400 1000 1100 额定电压（kV） 3-10 200 35 400 110J 900 110 1000 A1 D 2200 2400 2900 3000 注：J指中性点直接接地系统。

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6.1.4 各电压等级配电装置型式选择

设计依据：《高压配电装置设计技术规程》SDJ 5-85

第4.2.1条 选择配电装置的型式(包括屋外高型、半高型、中型布置及屋内布置等型式)，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，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。在一般情况下：

35kV及以下配电装置宜采用屋内布置；

2级及以上污秽地区或市区的110kV配电装置宜采用屋内型，当技术经济合理时，220kV配电装置也可采用屋内型；大城市中心地区或其它环境特别恶劣地区，110kV及220kV配电装置可采用全封闭或混合式SF6 组合电器；地震基本烈度8度及以上地区或土地贫瘠地区，110kV及220kV配电装置可采用屋外中型布置；330～500kV配电装置采用屋外中型布置。

第4.2.4条 布置在高型或半高型配电装置上层的220kV隔离开关和布置在高 型配电装置上层的110kV隔离开关，宜采用就地电动操作机构。

第 4.2.5 条 当采用管型母线的配电装置时，管型母线选用单管或分裂结构，应根据具体使用条件确定。

对支持式管型母线在无冰无风时的挠度，单管不宜大于(0.5～1.0)D(D为导体 直径)，分裂结构宜小于0.004L(L为母线跨度)；对悬挂式母线的挠度，在上述基础上可适当放宽。

采用管型母线时，还应分别采取措施，消除端部效应及微风振动。 比较选择：考虑到所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较可以确定。

110kV配电装置选择GIS；

10kV配电装置选择成套高压开关柜。见表6.2。

表6.2 10kV开关柜设备表

名 称 出线柜 主变进线柜 电压互感器柜 并联电容器柜 所用变柜 母线分段柜 主变进线和母线分段柜

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规格 GZS1-12-003 GZS1-12-026G GZS1-12-043G GZS1-12-006 GZS1-12-006 GZS1-12-056 GZS1-12-009 单位 面 面 面 面 面 面 面 数量 18 3 3 3 3 2 2

6.2 总平面布置设计

6.2.1 概述

发电厂和变电所的电气总平面布置是全厂（所）总平面布置的重要组成部分。电气主接线反映了电气设备间的电气连接，而电气总平面布置则表示了电气设备的相对位置、连接方法、总体布局和定位，它直接影响了发电厂与变电所的安全、可靠运行。电气总平面布置由电气总平面布置图来表示，它是一张反映发电厂和变电所的电气设施全貌的俯视图，是设计和安装中的重要图纸之一。

电气总平面布置是施工设计及其土建设计与施工的重要依据，因此在电气总平面布置图中应该将房屋等建筑物的尺寸，各种设备的定位尺寸，围墙的轮廓尺寸，各间隔的名称等均无遗漏的标出。此外，电气总平布置图应将断面图中不能表达出来的尺寸如：相间距离、间隔宽度等尺寸标注清楚。

6.2.2 变电所电气总平面布置

(1) 变压器

主变是变电所内最大、最贵重的设备，它直接与各电压级配电装置相连，因此确定主变位置与布置方式对总平布置有很大影响，应首先安排好与主变有关的布置。

1) 主变的方位 主变方位与其各电压级引出线套管的位置关系密切。有三个电压级的变电所必须将主变高压引出线的套管对准其高压配电装置的进线间隔，因为高压架空线的转弯半径大，避免过大的转弯半径增大总占地面积。同时还要兼顾考虑主变其他电压级引出线的位置，尽量直接进入该电压级的配电装置，避免转弯歪斜。应尽量缩短主变低压引出线的距离，因为主变低压侧电压低、电流大，导体截面积大，缩短距离可以减少导体和支柱绝缘子的投资，降低导体的损耗。

2) 主变的间距 两台以上主变的变电所，主变放置在屋外，它们之间的间距不能小于2M。对油量大于2500 KG的变压器放置在屋外时，为防止一台事故时危及另一台的安全，主变之间的距离要大于8M，否则需要在主变之间设置防火墙。

3) 主变油坑尺寸 主变实际上是放在油坑的导轨上，当屋外单个油箱的油量在1000 KG以上时，应该设置可以容纳100%油量的储油坑，坑中铺厚度不小于250MM的卵石层，卵石的直径为50~80mm。储油坑的尺寸应该是主变外廓尺寸的每边加1M。

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(2) 主控制室

主控制室的安排应该考虑美观、位置适中、便于和各电压级的配电装置联系，一般靠近大门，并应该考虑设置维修间、运行人员休息室等。

(3) 补偿电容器室

考虑电容器易爆，不能与主控制室及其配电装置设置在同一室内，但应该尽量与同电压级配电装置靠近，以减少电缆的长度。

(4) 端子箱、配电箱与电缆沟

断路器、电压互感器、电流互感器及主变旁边均应有端子箱，其二次电缆下电缆沟入主控制室，所以各个电压级配电装置都应有通往主控制室的电缆沟。配电箱是供检修用的动力电源。端子箱、配电箱与电缆沟在总平布置图上都应考虑。

(6) 大门与围墙

大门应该考虑靠近公路，尽量避免再从公路到大门专门修路，而且主控制室应靠近大门。

结论：该变电站安装了三台31.5MVA的双绕组主变，由于采用了可靠性高的六氟化硫断路器，该变电站的110kV和10kV都采用单母线分段接线。该变电站总占地面积为1.426亩，此配电装置为二层式屋内配电装置，一层放变压器、电容器等，二层放母线。该变电所布置合理，占地面积小，整齐美观。

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