110kV变电站的设计

毕业设计论文

题 目： 110KV变电站的设计

专业班级：

学生姓名： 学 号：

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指导教师： 教 授

评阅教师： 副 教 授

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湖南工程学院应用技术学院毕业设计(论文) 诚 信 承 诺 书 本人慎重承诺和声明：所撰写的《电力远程监测系统的设计》是在指导老师的指导下自主完成，文中所有引文或引用数据、图表均已注解说明来源，本人愿意为由此引起的后果承担责任。 设计(论文)的研究成果归属学校所有。 学生(签名) 年 月 日

湖南工程学院

毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目： 110kV变电站的设计 姓名 系别 专业 班级 学号

指导老师 职称 教研室主任 一、基本任务及要求：

在规定时间内，完成以下工作： 1、整体方案的设计（根据自己所调查的负荷情况） 2、变电站负荷计算及无功补偿计算。 3、主变压器台数和容量的选择。 4、主结线方案的确定。 5、短路计算和高压开关设备的选择。 6、二次结线方案的确定及继电保护的选择与整定和变电站综合自动化。 7、提交设计说明书和图纸。

二、进度安排及完成时间：

（1）2月21日至3月12日：查阅资料；撰写文献综述和开题报告；熟悉相关的知识。 （2）3月13日至3月27日：整体方案的确定。 （3）3月18日至4月26日：毕业实习。 （4）4月17日至5月10日：变电站负荷计算及无功补偿计算，主变压器台数和容量的选择，主 变压器台数和容量的选择。 （5）5月11日至5月20日：主结线方案的确定，短路计算和高压开关设备的选择。 （6）5月21日至5月30日：二次结线方案的确定及继电保护的选择与整定和变电站综合自动化 设计。 （7）6月1日至6月10日：撰写毕业设计论文。 （8）6月11日至6月13日:毕业设计答辩。

目 录

摘要 ............................................................................................................................................ I Astract .................................................................................................................................... II 第1章 绪论 ............................................................................................................................ 1

1.1 我国电力工业发展概况 ............................................................................................. 1 1.2 电力系统的概念 ......................................................................................................... 1 1.3 变电站类型 ................................................................................................................. 2 第2章 潮流和短路电流、电压及无功补偿计算 ................................................................ 3

2.1 简单开式网络的潮流计算 ......................................................................................... 3 2.2 变电站较多的开式网络的潮流计算 ......................................................................... 3 2.3 短路电流、电压和无功补偿计算和分析 ................................................................. 3 第3章 变电站电气主接线路的选择 .................................................................................... 7

3.1 主接线的设计原则 ..................................................................................................... 7 3.2 主接线设计的基本要求 ............................................................................................. 8 3.3 电气主接线设计的一般步骤 ..................................................................................... 9 3.4 主接线的基本接线形式 ............................................................................................. 9

3.4.1增设旁路母线或旁路隔离开关的接线 ......................................................... 12

第4章 主变压器的选择以及短路计算 .............................................................................. 14

4.1 变电站主变压器容量的选择 ................................................................................... 14 4.2 变电站变压器台数的选择 ....................................................................................... 14 4.3 变电站变压器型式的选择 ....................................................................................... 14

4.3.1 相数的选择 .................................................................................................... 14 4.3.2 备用相设置原则 ............................................................................................ 15 4.3.3 变电站主变压器绕组的选择 ........................................................................ 15 4.3.4 主变压器阻抗的选择 .................................................................................... 16 4.4 短路选择 ................................................................................................................... 17

4.4.1 短路的定义及其种类 .................................................................................... 17 4.4.2 产生短路的原因 ............................................................................................ 18 4.4.3 短路计算的目的和基本假设条件 ................................................................ 18 4.4.4 短路电流实用计算的基本假设条件 ............................................................ 18

第5章 高压电器的选择 ...................................................................................................... 23

5.1 电器选择的一般原则 ............................................................................................... 23 5.2 电器选择的技术条件 ............................................................................................... 23

5.2.1 长期工作条件 ................................................................................................ 23 5.2.2 短路稳定条件 ................................................................................................ 24 5.2.3 绝缘水平 ........................................................................................................ 24

5.3 环境条件 ................................................................................................................... 24 5.4 高压断路器 ............................................................................................................... 26

5.4.1 高压断路器的用途和类型 ............................................................................ 26 5.4.2 对高压断路器的基本要求 ............................................................................ 26 5.4.3 参数选择 ........................................................................................................ 27 5.5 隔离开关 ................................................................................................................... 28

5.5.1 隔离开关的用途 ............................................................................................ 28 5.5.2 对隔离开关的基本要求 ................................................................................ 28 5.5.3 隔离开关的类型 ............................................................................................ 29 5.6 互感器 ....................................................................................................................... 29

5.6.1 电压互感器 .................................................................................................... 29 5.6.2 电流互感器 .................................................................................................... 30 5.6.3 母线 ................................................................................................................ 30

第6章 电气二次部分设计 .................................................................................................... 31

6.1 继电保护 ................................................................................................................... 31

6.1.1 一般规定 ........................................................................................................ 31 6.1.2 继电保护整定计算的基本任务 .................................................................... 32 6.1.3 整定计算的步骤 ............................................................................................ 32 6.1.4 主保护、后备保护的辅助保护 .................................................................... 33 6.1.5 对继电保护装置的基本要求 ........................................................................ 33 6.1.6 系统运行方式的考虑 .................................................................................... 34 6.1.7 定时限时间级差的选择 ................................................................................ 35 6.1.8 整定配合基本原则 ........................................................................................ 35 6.2 二次回路设备的选择 ............................................................................................... 36 第7章 雷闪过电压保护及其接地装置 .............................................................................. 38

7.1 雷闪过电压保护 ....................................................................................................... 38

7.1.1 变电站的防雷保护具有以下特点： ............................................................ 38 7.1.2 过电压分类及保护 ........................................................................................ 38 7.2 接地装置 ................................................................................................................... 40

7.2.1 接地的目的及作用 ........................................................................................ 40 7.2.2 接地范围： .................................................................................................... 40 7.2.3 接地电阻： .................................................................................................... 41

第8章 站用电系统 .............................................................................................................. 42 结束语 ...................................................................................................................................... 43 参 考 文 献 ............................................................................................................................ 44 致 谢 .................................................................................................................................... 45

110kV变电站的设计

110kV变电站的设计

摘要：随着我国建设事业的的蓬勃发展，供电领域涌进了许多新技术、新设备；国家也相应制定了一系列的技术政策和设计规范。变电站技术经过十多年的发展，已逐步趋向自动化、数字化、智能化。本设计首先对我国的电力工业发展、电力系统的概念和变电站的类型等做了一个初步的概括。然后通过对实地的考查，数据的分析，进行变电站的负荷计算和无功补偿计算等等。再利用结果对主变压器台数和容量进行选择和主结线方案的确定。其中对主接线的选择做了较为详细的说明，也通过图形对照进行确定。然后通过对短路的计算，选择高压开关设备。同时考虑到系统发生故障时，必须有相应的保护装置，因此也对二次结线和继电保护做了简要说明。对于来自外部的雷电过电压，则进行了防雷保护和接地装置的设计。

【关键词】110kV，变电站，自动化，结线方案

110kV变电站的设计

110kV The transformer substation of design

Abstract：Along with the our country developments business of booming development, the power supply realm flowed out into many new techniques, new equipments;Nation and also the cowgirl establishes a series of technique policy with design the norm.The transformer substation technique is through the development of more than ten years, inclining to already and gradually the automation, arithmetic figure turns, the intelligence turns.This design develops to the electric power industry of the our country first, the concept of the electric power system waited to do with the type of the transformer substation a first step generalizes.Then pass to investigate on the spot, the analysis of the data, proceed the burthen calculation of the transformer substation with have no the coefficient the in expiation of calculation the etc..Make use of again the result to count to the main transformer set to proceed the choice with capacity to settle with main knot line project really.Among them connect to the lord the linear choice did than for expatiation, also pass the sketch check against the proceeding makes sure.Then pass to the short-circuit calculation, choice high pressure switch equipments.At the same time in consideration of When the system occurrence break down, must have the homologous protection device, therefore too to two times knot line with after and did the synopsis the elucidation.Proceeded come from exterior thunder and lightning conduct electricity press, very much to defend the thunder protect with the design that connect a ground of devices.At complete the theories explanatory at the same time, increased a few diagrams paper, in order to in comprehend with start construction more easily. Keywords:110 kV，Transformer substation，Automation，Knot line project

110kV变电站的设计 第1章 绪论

1.1 我国电力工业发展概况

电是能量的一种表现形式，电力已成为工农业生产不可缺少的动力，并广泛应用到一切生产部门和日常生活方面。电能有许多优点：首先，它可简便地转变成另一种形式的能量。例如，工厂中的电动机，就是交电能转换成机械能，拖动各种机械；又如我们常用的电灯，是将电能转变为光能，满足照明需要。其次，电能经过高压输电线路，还可输送很长的距离，供给远方用电。另外，许多生产部门用电进行控制，容易实现自动化，提高产品质量和经济效益。由此可见，电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，而且电力必须先行，才能满足工农业发展的需要。

我国目前电力工业开发的方针是：①积极发展火电。火电应立足于煤碳资源发电，我国今后相当长的时间内，火电仍为主要能源。②大力开发水电。因水能是一种再生能源，水资源不但可以发电，还可与航运、灌溉、防洪、水产等进行综合利用。我国水电资源主要集中在西南和西北地区。它的发电成本低，但大型工程投资大，建设周期长。③有重点有步骤地建设核电厂。在自然能源缺乏的缺电地区建设核电厂，可改善能源平衡。④发展联合电力系统。由于系统容量不断增大，应采用超高压远距离输电和直流输电，并逐步形成跨区的联合电力系统，以提高供电可靠性和经济性。⑤开发多种发电能源。可根据当地条件，因地制宜、由地方和群众兴办小水电、火电、风力发电和地热发电等。

我国电力工业自动化水平正在逐年提高，大部分电厂实现了集中控制和采用计算机控制，电网也实现了分级集中调度。我国电力工业将跨入世界先进水平行列。

1.2 电力系统的概念

由于电能不能大量储存，因此电能的生产、输送、分配和使用是同时进行的，于是电能从生产到使用就构成一个整体。通常将用于生产、输送、分配和使用电能的发电机、变压器、输配电线路及各种用电设备联接在一起和继电保护、自动装置、调度自动化和通讯等相应的辅助系统，组成的统一整体就称为电力系统。

组成电力系统的目的是：

⑴、不受地方负荷的限制，可以增大单位机组的容量，而大容量的机组效率比小容量的高；

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110kV变电站的设计 ⑵、可以充分利用地方资源(水、燃料)，减少运输工作量,降低电能成本； ⑶、选用电厂工作的特点(水电站的多水与枯水季节，火电厂热能的充分利用等)，合理地分配负荷,使系统在最经济的条件下运行；

⑷、在减少备用机组的情况下，能增加对用户供电的可靠性。例如在局部系统发生故障时，可用切除部分次要负荷的办法,保证主要用户不间断供电的可能。

变电站是电力系统中接受和分配电能并能变换电压的电气装置，它是联系发电厂和电能用户的中间环节，同时通过变压器将各能电压的电力网联系起来。

1.3 变电站类型

电力系统由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站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。

变电站根据它在电力系统中的地位，可分为下列几类： 1．枢纽变电站

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的变电站，称为枢纽变电站。全站停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。

2．中间变电站

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，同时又降压供给当地用电。这样的变电站主要起中间环节的作用，所以叫做中间变电站。全站停电后，将引起区域网路解列。

3．地区变电站

高压侧电压一般为110～220kV，对地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。

4．终端变电站

在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kV，经降压后直接向用户供电的变电站，即为终端变电站。全站停电后，只是用户受到损失。

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110kV变电站的设计 第2章 潮流和短路电流、电压及无功补偿计算

2.1 简单开式网络的潮流计算

简单开式网络一般是指简单的放射式网络，简单开式网络潮流计算的步骤和内容如下：

按精确计算方法计算网络元件参数

⑴、有名制计算.按变压器的实际变化比，将网络元件参数归算至基本级的有名值。在实际中往往取最高电压级为基本级。

⑵、标幺制计算.先按变压器的实际变比，将网络元件参数化为标幺值。然后作出等值网络图，并进行简化，且将计算的元件参数标于图中。

2.2 变电站较多的开式网络的潮流计算

变电站较多的开式网络的潮流计算的步骤和内容如下： ⑴、按精确计算方法计算网络元件参数；

⑵、用电力线路额定电压要求变电站的运算负荷或发电厂的运算功率(对固定出力发电厂)；

⑶、作出具有运算负荷或运算功率的等值网络； ⑷、潮流计算。

当已知末端电压时，可以用已知末端电压和末端功率的方法逐段推算至始端，从而算出各支路功率及各点电压。

当已知始端电压时，就相当于已知始端电压和末端负荷的情况，通常还进一步采取如下的简化计算步骤：开始由末端向始端推算时，设全网电压都为网络的额定电压，仅计算各元件中的功率损耗而不用计算电压，从而求出全网的功率分布；然后由始端电压及计算所得的始端功率向末端逐段推算电压降落，从而求出各点电压。此时不必重新计算功率损耗和功率分布。

2.3 短路电流、电压和无功补偿计算和分析

由于宁阳变电源取自220kV变电站龙山岭，从龙山岭110kV电压等级出线，以龙山岭为首端电压，其首端电压额定值为高于线路5% 即为115kV(变压器空载时为线路的10%，带上负荷后由于变压器内部的电压降损失5%)。另外由于高度规程规定，电网电压的极限允许波动幅度不得超过额定电压的10%当监测，考核点电压波动范围超过额

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110kV变电站的设计 定电压的5% 时，应采取措施使电压恢复一电压曲线规定的范围运行。据此龙山岭的电压范围应在110kV～121kV内。

由于龙阳川桂线线路长不过100kM视为短电力线路。龙阳川桂线的等值电路为：

龙山岭 宁阳变 宁川变 去宁桂 R1+X1 U1 R2+X2 U2 R3+X3 P+JQ P1+JQ1 P2+JQ2 P3+JQ3 P11+JQ11 P22+JQ22

其中：龙阳线有34.1kM、阳川线27.2kM都为LGJ-120型号线路 P11=20.6MW Q11=7Mvar P22=13MW Q22=3.4Mvar P3=22.8MW Q3=4.2Mvar 数据来源：用户报装及实际设备参数

R1=r1×L1=0.27×34.1=9.21Ω X1=x1×L1=0.409×34.1=13.95Ω R2=r2×L2=0.27×27.2=7.34Ω X2=x2×L2=0.409×27.2=11.12Ω R3=r3×L3=0.27×17.9=4.83Ω X3=x3×L3=0.409×17.9=7.32Ω 参考文献《电力工程》、《电力工程设计手册》

采取近似计算法用UN代替U2不考虑线路导线的影响：

△P3=(P32+Q32)×R3/UN2=(22.82+4.22)×4.83/1102=0.215MW △Q3=(P32+Q32)×X3/UN2=(22.82+4.22)×7.32/1102=0.325Mvar P2=P3+P22+△P3=22.8+13+0.215=36.02MW Q2=Q3+Q22+△Q3=4.2+3.4+0.325=7.93Mvar

△P2=(P22+Q22)×R2/UN2=(36.022+7.932)×7.34/1102=0.825MW △Q2=(P22+Q22)×X2/UN2=(36.022+7.932)×11.12/1102=1.250Mvar P1=P2+P11+△P2=36.02+20.6+0.825=57.45MW Q1=Q2+Q11+△Q2=7.93+7+1.250=16.18Mvar

△P1=(P12+Q12)×R1/UN2=(57.452+16.182)×9.21/1102=2.71MW △Q1=(P12+Q12)×X1/UN2=(57.452+16.182)×13.95/1102=4.11Mvar P=P1+△P1=57.45+2.71=60.16MW Q=Q1×△Q1=16.18+4.11=20.29Mvar

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2.1） (2.2) (2.3) (2.4) (2.5) (2.6) （ 110kV变电站的设计 所以：当龙山岭电压为121kV时 △U1=(P×R1+Q×X1)/U

=(60.16×9.21+20.09×13.95)/121=6.90kV (2.7) δU1=(P×X1-Q×R1)/U=(60.16×13.95-20.09×9.21)/121=5.41kV (2.8) U1=

?U??U1?2??U12??121?6.90?2?5.412=114.23Kv （2.9）

P2’=P2+△P2=36.02+0.825=36.845MW （2.10） Q2’=Q2+△Q2=7.93+1.250=9.18Mvar

△U2=(P2’×R2+Q2’×X2)/U1 （ 2.11）

=(36.845×7.34+9.18×11.12)/114.23=3.26kV

U△2=(P2’×X2-Q2’×R2)/U1 （2.12）

=(36.845×11.12-9.18×7.34)/114.23=2.99kV

22 ?U1??U2???U22??114.23?3.26??2.992=111.01kV （2.13）

U2?P3’=P3+△P3=22.8+0.215=23.015MW Q3’=Q3+△Q3=4.2+0.325=4.525Mvar △U3=(P3’×R3+Q3’×X3)/U2

=(23.015×4.83+4.525×7.32)/111.01=1.300kV

△U3=(P3’×X3-Q3’×R3)/U2 （2.15）

=(23.015×7.32-4.525×4.83)/111.01=1.32kV U3=

2?U2??U3?2??U3 （2.14）

??111.01?1.3?2?1.322=109.71kV （2.16）

同理：当龙山岭电压为115kV时： U1=108.57kV U2=105.5kV U3=104.21kV 当龙山岭电压为110kV时 U1=103.85kV U2=100.92kV U3=99.75kV 据上面计算结果得：

当龙山岭电压为110～121kV时，宁川110kV电压等级电压达不到105～115kV的要求。因此宁桂变的电压更加达不到要求，根据无功分布，分层分区就地平衡的原则。宁川变要拟建一个无功补偿装置，即电容器。宁川要装设容量为3Mvar的电容器，宁桂也要增加4Mvar容量电容器。装设电容器以后的电压为：

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110kV变电站的设计 当龙山岭电压为121kV时 U2=113kV

当龙山岭电压为110kV时 U2=102kV

以上的计算都是以最大运行方式下进行的计算，所以基本上电压满足要求。同时也降低了功率损耗。

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110kV变电站的设计

第3章 变电站电气主接线路的选择

电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定以电力系统整体主发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析在关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。

电气主接线是发电厂、变电站中传递电能的通路。由变压器、母线、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、线路等一次设备和连接导线所组成。

变电站的电气主接线，是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，又称一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和符号，按其作用依次连接的单线接线图，称作主接线图。它不仅标明了各主要设备的规格、数量，而且反映各设备的作用、连接方式和各回路间相互关系，从而构成变电站电气部分的主体。它直接影响着配电装置的布置、继电保护的配置、自动装置和控制方式的选择，对电力系统运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性作用。

3.1 主接线的设计原则

主接线的设计是一个综合性问题。其设计原则应以设计任务书为依据；以国家经济建设方针、政策及有关技术规范、规程为准则；结合工程具体特点，准确地掌握基础资料，如对给定电厂容量、机组台数、主要负荷性质和要求、接入系统情况以及燃料来源、供水、出灰、交通运输、气象、环境污染、开挖及回填土方量、居民搬迁等情况，均应全面综合分析，以确定建厂标准和主要技术标准。做到既要技术先进，又要经济实用。

主接线除满足上述基本要求外，还应考虑下列情况： (1)容量和台数

变电站容量的确定是与国发经济发展计划、电力负荷增长速度、系统规模和电网结构有及备用容量等因素有关。最大单机容量的选择不宜大于系统总容量的8～10%。对形成中的电力系统且负荷增长较快时，可优先选用较大型的机组。负荷的发展和增长速度，受政治、经济、工业水平和自然条件等方面影响。由工程概率和数理统计得知，负荷在一定阶段内的自然增长率是按指数规律变化的。即

L=L0emx 式中 L0 ——初期负荷（MW）；

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110kV变电站的设计 x ——年数，一般按5～10年规划考虑； m ——年负荷增长率，由概率统计确定。

为使生产管理以及运行、检修方便，一个发电厂内机组容量等级以不超过两种为宜；台数最好不要超过六台。同容量机组应尽量选用同一型式。

(2)压等级及接入系统方式

大中型发电厂的电压等级不宜多于三级.一般设置升高电压一级到两级,发电机电压一级。馈线可以采用电缆或架空输电线。从投资考虑,35kV以上出线大多采用架空线路。出线数及其输送容量还与负荷的性质和大小、在系统中的作用、地理位置以及输送距离等有关。这些线路的供电要求，直接影响主系统设计。例如，如果与系统的连接只是输送本厂剩余功率，容量不大，可采用单线弱联系。在可靠性要求较高且输送容量又大时，则采用双回路或环网等强联系形式，分别接于两段母线上。

(3)其他因素的影响

有些因素，诸如主机和主要设备的生产及货源供应、技术参数、气象、地质、交通等，都直接影响着主接线设计和配电装置的实现，均应给以综合考虑。

3.2 主接线设计的基本要求

主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项要求。 1、可靠性

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。用很多办法都可以达到电力装置的工作可靠。例如，可将电力装置分成几部分，正常时并联工作，当电力装置的一部分发生事故时，它就自动地被除数切断，而电力装置的所有其余未损坏的部分仍保持工作。为了使装置可靠，接线图应力求简单清晰。电器是电力装置中最薄弱的元件，所以不应当不适当地增加电器的数目，以免引起事故。

2、灵活性

主接线应满足在调度、检修、及扩建时的灵活性。

灵活就是利用最少的切换，能适应不同的运行方式，例如负荷不均衡时，能自由切除需要的变压器，而在最大负荷时，又能方便地投入，以利于经济运行。检修时操作简单，不致中断供电等。

3、经济性

主接线在满足可靠性和灵活性要求的前提下做到经济合理。 ⑴、投资少 ⑵、占地面积小

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110kV变电站的设计 ⑶、电能损失少

此外，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、变电站接入系统的电压等级一般不超过两种。

3.3 电气主接线设计的一般步骤

主接线设计是一项繁琐而复杂的工作，影响因素较多且相互制约，往往要多次反复修正，最后才能完成。如果认为可以一举成功设计出非常理想的、或是在任何情况下都能通用的主接线，这是不现实的，也是不可能的。一般设计步骤如下：

1）对设计依据和基础资料进行综合分析；

2）选择发电机容量和台数，拟定可能采用的主接线形式； 3）确定主变压器的容量和台数； 4）厂用电源的引接；

5）论证是否需要限制短路电流，并采取什么措施；

3.4 主接线的基本接线形式

电气主接线是根据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体。在

进出线数较多时（一般超过4回），为便于电能的汇聚和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多，故亦可采用无母线接线形式。现以单母线接线形式来说明主接线的作用、特点和设备配置原则。然后，介绍其他基本接线形式的特点，为设计和评价主接线提供必要的基础。

10～110kV高压配电装置的接线分为：

⑴、有汇流母线的接线。单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线或旁路隔离开关等。

⑵、无汇流母线的接线。变压器—线路单元拉线、桥形接线、角形接线等。 10～110kV高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。按电压等级的高低和出线回路数的多少，有一个大致的适用范围。

1、单母线接线(图1)

⑴、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。 ⑵、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

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6）对选出来的方案进行技术和经济综合比较，确定最佳主接线方案。

110kV变电站的设计 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的母线分开后才能恢复非故障段的供电。

⑶、适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况： ①、6～10kV配电装置的出线回路数不超过5回 ②、35～63kV配电装置的出线回路数不超过3回 ③、110～220kV配电装置的出线回路数不超过2回

图1 单母线接线

2、单母线分段接线（见图2） ⑴、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。

⑵、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、扩建时需向两个方向均衡扩建。 ⑶、适用范围：

①、6～10kV配电装置的出线回路数为6回及以上时。 ②、35～63kV配电装置的出线回路数为4～8回时。 ③、110～220kV配电装置的出线回路数为3～4回时。

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110kV变电站的设计

3、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，一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定连接的方式运行。

⑴、优点：

①、供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。

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，有灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

③、扩建方便。向双母线的左右任何一个方向扩建，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，不会如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试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

⑵、缺点：

①、增加一组母线和使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。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。

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110kV变电站的设计 ⑶、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、系统运行调度以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、6～10kV配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。

②、35～63kV配电装置，当出线回路数超过8回时；或连接的电源较多、负荷较大时。

③、110～220kV配电装置出线回路数为5回及以上时；或当110～220kV配电装置,在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。

4、双母线分段接线(见图3)

当220kV进出回路数甚多时，双母线需要分段，分段原则是： ⑴、当进出线回路数为10～14回时，在一组母线上用断路器分段。 ⑵、当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段。 ⑶、在双母线分段拉线中，均装设两台母线联兼旁路断路器。

⑷、为了限制220kV母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需用将母线分段。

图3 双母线分段接线

3.4.1增设旁路母线或旁路隔离开关的接线

为了保证采用单母线分段或双母线的配电装置，在进出线断路器检修时(包括其保

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110kV变电站的设计 护装置的检修和调试)，不中断对用户的供电，可增设旁路母线或旁路隔离开关。

旁路母线的三种接线方式 ①、有专用旁路断路器 ②、母线断路器兼作旁路断路器 ③、分段断路器兼作旁路断路器

联系实际情况，宁川变为地方经济建设提供必要的电源，处于宁阳与宁桂中间从110kV桂阳线中间开Π。宁桂变电站的负荷全部通过宁川110kV母线。因此，宁川变是一个110kV分支变电站。

宁川变的用户一共有8个，其中35kV用户为4个、10kV用户为4个。没有一级用户。除高达和台阳为二级用户外，其余都是农用电和乡镇企业的三级用户。用户高达可以通过原宁桂变35kV线路供电，所以在宁川可以只用一条线路。所有用户的负荷总量目前大约只有16MVA左右。

宁川变110kV电压等级出线为2条：宁桂变502断路器与边远地区可以联系(桂502为到边远的开环点)，宁川变母线检修不影响宁桂变供电。综合上述110kV电压等级以及安全、负荷、经济等各方面考虑，采用单母线接线，但为了方便检修及以后的扩建，则用隔离开关分段。

35kV电压等级用户都为三级负荷，都为单回线路，所以发线为4条，考虑今后的扩建，接线方式选择单母线分段带旁路母线接线方式。

10kV电压等级用户都为三级负荷，出线为4条，采用单母线分段。

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110kV变电站的设计

第4章 主变压器的选择以及短路计算

确定主变压器容量和台数，对变电站的运行、设备投资以及发电机侧和升高电压侧

的接线形式都有影响，是选择电气主接线中极为重要的一个环节。同时变压器是比较可靠的电气元件，发生事故的机率很小，但它在电能生产和输送过程中一旦发生事故，其严重性和影响面都是很大的，必须给以足够的重视。

4.1 变电站主变压器容量的选择

⑴、变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。对于城郊变电站，主变压器容量应与城市规划相结合。

⑵、根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。

⑶、同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。

4.2 变电站变压器台数的选择

⑴ 对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。

⑵ 对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。

⑶ 对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础按大于变压器容量的1～2级设计，以便负荷发展时,更换变压器的容量。

4.3 变电站变压器型式的选择

4.3.1 相数的选择

主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。特别是大型变压器，尤其需要考查其运输可能性，保证运输尺寸不超过隧洞、涵洞、桥洞的允许通过限额，运输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输工具的允许承载

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110kV变电站的设计 能力。

选择主变压器的相数时，需考虑如下原则：

（1）、当不受运输条件限制时，在330kV及以下变电站，均应选用三相变压器。 （2）、对于500kV变电站，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建站初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成全站停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成全站停电。因此，要经过技术经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。

4.3.2 备用相设置原则

对500kV变电站的单相变压器组，应考虑一台变压器故障或停电检修时，对供电及系统工频过电压的影响，经技术经济论证后确定是否装设备用相。对于容量、阻抗、电压等技术参数相同的两台或多台主变压器，首先应考虑共用一台备用相。备用相是否需要采种采用隔离开关和切换母线与工作相相连接，可根据备用相在替代工作相的投入过程中，是否允许较长时间停电和变电站的布置条件等工程具体情况确定之。

4.3.3 变电站主变压器绕组的选择

(1)绕组的数量

在具有三种电压的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。

对深入引进至负荷中心、具有直接从高压降为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。

(2)绕组连接方式

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△，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。

我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用Ｙ连接；35kV也采用Ｙ连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压，变压器绕组都采用△连接。

由于35kV采用Ｙ连接方式，与220、110kV系统的线电压相角移为0度（相位12点），这样当电压毕业220/110/35kV，高、中压为自耦连接时，变压器的第三绕组连接方式就不能用三角形连接，否则就不能与现有35kV系统并网。因而就出现所谓三个成两个绕组全星形接线的变压器，全国投运这类变压器的40～50台。

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110kV变电站的设计 4.3.4 主变压器阻抗的选择

1．阻抗选择原则

变压器的阻抗实质就是绕组间漏抗。阻抗的大小主要决定于变压器的结构和采用的材料。当变压器的电压比和结构、形式、材料确定之后，其阻抗大小一般和变压器容量关系不大。

从电力系统稳定和供电电压质量考虑，希望主变压器的阻抗越小越好；但阻抗偏小又会使系统短路电流增加，高、低压电器设备选择遇到困难；另外阻抗的大小还要考虑变压器并联运行的要求。主变压器阻抗的选择要考虑如下原则：

（1）、各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定、潮流方向、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的高压手段和并联运行等方面进行综合考虑；并应以对工程起决定性作用的因素来确定。

根据以上选择要求，此主变压器可选择容量为40MVA，台数为两台的，型号为SSZ9-20000/110型主变压器。

其性能参数为: 额定电压：

一次：110kV： 110±8×1.25%

二次：35kV： 35+35×10% 二次：10kV： 10+10×5% 接线组别:Yynodll

短路阻抗:UK12%=10.6 UK13%=17.82 UK23%=6.29

主变压器的参数如表3.1所示：

表3-1 主变压器的参数

额定容量 kVA 电压组合及分接范围 高压 kV 50000 110± 8×1.25%

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联接组 低压 kV 10.5 YN,d11 标号 空载 损耗 KW 71.2 负载 损耗 KW 250 空载 电流 % 1.3 阻抗 电压 % 14 中压 kV 38.5 ±5%

110kV变电站的设计

以下是宁川变网络图：

4.4 短路选择

电力系统的设计和运行，都必须考虑到可能发生的故障和不正常运行情况，因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。多年运行以验表明，这些故障多数是由短路引起的。

4.4.1 短路的定义及其种类

所谓短路,就是相与相之间通过电弧或其他较小阻抗的一种非正常连接。在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相或多相接地（或接中性线）。三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路（单相短路）和两相接地短路。

其中三相短路称为对称短路,因为此时三相电流和电压同正常情况一样，仍然是对称的（短路回路的三相阻抗相等），只是电流增大，电压降低而已。电流和电压之间的相位差一般也较正常时增大。

上述几种基本类型的短路，除三相短路外，其他的都是不对称短路。由于工业企业

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110kV变电站的设计 的高压供电系统一般为中性点不接地或经熄弧线圈接地的小电流接地系统，单相接地电流很小。为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置,需要计算三相短路电流；在校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称短路的短路电流值；校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定，就要用到短路冲击电流、稳态短路电流,短路容量；但对瞬时动作的低压自动空气开关，则需用冲击电流有效值来进行其动稳定校验。

4.4.2 产生短路的原因

产生短路的主要原因是电气设备截流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏多是由于未及明发现和消除设备的缺陷，以及设计、安装和运行维护不良所致。如过电压、设备直接遭受雷击、绝缘材料陈旧和机械损伤等原因就常使绝缘损坏。

电力系统的其他某些故障也可能导致。

4.4.3 短路计算的目的和基本假设条件

短路电流计算目的

⑴、电气主接线方案的比较和选择； ⑵、继电保护装置的选择和整定计算； ⑶、接地装置的设计；

⑷、系统运行和故障情况的分析等。

选择电气设备时，只需近似计算出通过所选择设备的可能最大三相短路电流值。设计电保护和系统故障分析时，要对各种短路情况下，各支中的电流和各点电压进行计算。在现代电力系统的实际情况下，要进行极准确的短路计算是相当复杂的，同时， 对解决大部分实际工程问题，并不要求极准确的计算结果。为了简化和便于计算，实用中我采用近似计算方法。

4.4.4 短路电流实用计算的基本假设条件

⑴、系统在正常工作时三相是对称的。

⑵、电力系统各元件的磁路不饱和,即各元件的电抗值与电流大小无关,所以在计算中可以应用迭加原理。

⑶、电力系统各元件的电阻，一般在高压电路计算中，都略去不计，但在计算短路电流的衰减时间常数时应计及电阻作用；此外，在计算低压网络的短路电流时，也应计及元件电阻，但可以不计算复阻抗，而用阻抗的绝对值。

⑷、输电线路的电容忽略不计。

⑸、变压器的励磁电流略去不计，相当于励磁阻抗回路断开，这样可以简化变压器

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110kV变电站的设计 的等值电路。

⑹、电力系统中所有发电机电势的相位在短路过程中都相同，频率与正常工作时相等，不考虑短路过程中发电机转子之间摇摆现象对短电流的影响。

实际上，当发生短路时，由于短路前后电路的阻抗突然变化，和发电机输出的电磁功率也随之变化，从而引起与输入的机械功率不平衡。有些发电机的转子将加速，频率升高；有些发电机的转子将减速，频率降低；并使各发电机电势间的相位差加大，它们之间的电流交换也随之增大，使电力系统电压下降，导致所供短路电流减少。现假设所有发电机的相位和频率都相同，发电机间几乎没有电流交换，故实用计算法所得短路电流要比实际值大。

短路电流计算的大体步骤是这样的，首先根据已知条件和计算目的拟定计算电路图，作出等值电路图，然后化简电路，最后计算短路电流。在高压电路的短路计算中，一般采用标幺制，这样可使计算简便，尤其在有多级电压网络的计算中，具有更大的方便性。

对电力系统图的所有元件的参数进行计算(取SB=100MVA， UB=UN)

X1=x×(l1+l2)=0.409×(31.4+27.2)=23.97 X1*=X1×SB/UB2=23.97×100/1102=0.198

UK1%=1/2(UK12%+UK31%-UK23%)=1/2(10.6+17.82-6.29)=11.065 UK2%=1/2(UK12%+UK23%-UK13%)=1/2(10.6+6.29-17.82)=-0.465 UK3%=1/2(UK31%+UK32%-UK12%)=1/2(17.82+6.29-10.6)=6.775 X2*=1/2(UK1%/100)×(SB/SN)=1/2(11.065/100)×(100/20)=0.2766 X3*=1/2(UK2%/100)×(SB/SN)=1/2(-0.465/100)×(100/20)=-0.0116 X4*=1/2(UK3%/100)×(SB/SN)=1/2(6.755/100)×(100/20)=0.1689

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110kV变电站的设计

X1 X2 X3

X4

X1

3*I?1 =1/X1*=1/0.198=5.051

33* I?=(SB/(3×UB))=5.051×(100/(3×110))=2.651ka I1?1×

33=2.55×2.651=6.760ka i?I1?1=2.55×

X5

X5*=X1*+X2*+X3*=0.198+0.2766-0.0116=0.463

3*I?2=1/X5*=1/0.463=2.160 33*= (SB/(3×UB)) I?I2?2×

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110kV变电站的设计 =2.160×(100/(3×110))=1.134ka

以上为电压是110 kV时的情况，现换算到35kV电压等级：

33I?2’=I?k1=1.134×110/38.5=3.239ka 2×,,33i?2=2.55×I?2’=2.55×3.239=8.260

,-21-

110kV变电站的设计 X6

X6*=X1*+X2*+X4*=0.198+0.2766+0.1689=0.6433

3*I?3=1/X6*=1/0.6433=1.554 33*=(SB/(3×UB)) I?I3?3×

=1.554×(100/(3×110))=0.816ka 换算到10kV电压等级：

33’=k2=0.816×110/10.5=8.549ka I?I3?3×33=2.55×i?I3?3’=2.55×8.549=21.800ka

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110kV变电站的设计 第5章 高压电器的选择

5.1 电器选择的一般原则

（1）、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展； （2）、应按当地环境条件校核； （3）、应力求技术先进和经济合理； （4）、与整个工程的建设标准应协调一致； （5）、同类设备应尽量减少品种；

（6）、选用的新产品均应有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。

5.2 电器选择的技术条件

选择的高压电器，应能在长期工条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。

5.2.1 长期工作条件

1、电压

选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即： Umax≥Ug 2、电流

选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig,即

Ie≥Ig

由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。

高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。

3.机械荷载

所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。电器机械荷载的安全系数，由制造部门在产品制中统一考虑。

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110kV变电站的设计 5.2.2 短路稳定条件

1、校验的一般原则

(1)、电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况校验。

(2)、用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。

2、短路的热稳定稳定条件

校验短路热稳定所用的计算时间按下式计算： tfs=tb+td

式中: tb —─继电保护装置后备保护动作时间(s)： td —─断路器的全分闸时间(s)。 3、短路的动稳定条件 ich≤idf Ich≤Idf

式中 ich —─短路冲击电流峰值(kA)； Ich —─短路全电流有效值(kA)；

idf —─电器允许的极限通过电流峰值(kA)； Idf —─电器允许的极限通过电流有效值(kA)。

5.2.3 绝缘水平

在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。 电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。

5.3 环境条件

(1)、温度

按《交流高压电器在长期工作时的发热》(GB763-74)的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40℃时，允许按额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40℃(但不高于+60℃)时，每增高1℃，建议额定电流减少1.8%；当低于+40℃时，每降低1℃，

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110kV变电站的设计 建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。

(2)、日照

屋外高压电器在日照影响下将产生附加温升。但高压电器的发热试验是在避免阳光直射的条件下进行的。如果制造部门未能提出产品在日照下额定载流量下降的数据，在设计中可暂按电器额定电流的80%选择设备。

在进行试验或计算时，日照强度取0.1W/cm2，风速取0.5m/s。 (3)、风速

一般高压电器可在风速不大于35 m/s的环境下使用。

选择电器时所用的最大风速，可取离地10 m高、30年一遇的10min平均最大风速。最大风速超过35 m/s的地区，可在屋外配电装置的布置中采取措施。

(4)、冰雪

在积雪和覆冰严重的地区，应采取措施防止冰串引起瓷件绝缘对地闪络。隔离开关的破冰厚度一般为10mm。

(5)、湿度

选择电器的湿度，应采用当地相对湿度最高月份的平均相对湿度(相对湿度──在一定温度下，空气中实际水汽压强值与饱和水汽压强值之比；最高月份的平均相对湿度──该月中日最大相对湿度值的月平均值)。一般高压电器可使用在+20℃，相对湿度为90%的环境中(电流互感器为85%)。

(6)、污秽

污秽地区内各种污物对电气设备的危害，取决于污秽物质的导电性、吸水性、附着力、数量、比重及距物源的距离和气象条件。在工程设计中,应根据污秽情况选用下列措施：

(a)、增大电瓷外绝缘的有效泄漏比距或选用有利于防污的电瓷造型，如采用半导体、大小伞、大倾角、钟罩式等特制绝缘子。

(b)、采用屋内配电装置。2级及以上污秽区的63～110kV配电装置采用屋内型。 (7)、海拔

电器的一般使用条件为海拔高度不超过1000m。海拔超过1000m的地区称为高原地区。

由于现在110kV及以下大多数电器的外绝缘有一定裕度，故可使用在海拔2000 m以下的地区。

(8)、地震

选择电器时，应根据当地的地震烈度选用能够满足地震要求的产品。电器的辅助设

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110kV变电站的设计 备应有与主设备相同的抗震能力。一般电器产品可以耐受地震烈度为8级的地震力。

5.4 高压断路器

5.4.1 高压断路器的用途和类型

高压断路器是电力系统中最重要的控制电器。无论系统处在什么状态，例如空载、负载或短路故障，当要求断路器动作时，它都应能可靠地动作，或是接通、或是断开电路。

高压断路器按装设的地点不同，分为户内和户外两种型式。

按断路器的灭弧原理划分有：油断路器（多油断路器，少油断路器），气吹断路器（空气断路器，六氟化态硫断路器），真空断路器和磁吹断路器等。

5.4.2 对高压断路器的基本要求

由于断路器要在正常工作时接通和切断负荷电流，短路时切断短路电流，并受装置环境变化的影响。故对高压断路器的要求大致有下述几个方面：

（1）、工作可靠 断路器在制造厂给定的技术条件下工作时，就能可靠地长期正常运行。

（2）、应具有足够的断路能力 由于电力网电压较高、电流较大，当断路器在断开电路时，触头间会出现电弧，只有将电弧熄灭，才能断开电路。因此，要求断路器有足够的断路能力，尤其在短路故障时，能可靠的切断短路电流，并保证具有足够的热稳定度和电动稳定度。

（3）、具有尽可能短的切断时间 当电力网发生短路故障时，要求断路器迅速切断故障电路，这样可以缩短电力网的故障时间和减轻短路电流对电气设备的损害。在超高压电网中，迅速切断故障电路，可以增加电力系统的稳定性。因此，切断时间是高压断路器的一个重要参数。

（4）、实现自动重合闸 架空输电线路的短路故障，大多数是临时性故障。为了提高供电可靠性并增加电力系统的稳定性，线路保护多采用自动重合闸方式。在发生短路故障时，继电保护动作使断路器跳闸，然后，经很短时间又自动重合。重合后，如故障仍未消除，断路器必须再次跳闸，切除短路故障。所以，要求装设自动重合闸的断路器，在很短的时间内，应能可靠地按规定完成其重合闸的次数。

（5）、结构简单、价格低廉 在要求安全、可靠的同时，还应考虑到生产的经济性。因此，要求断路器的结构力求简单、尺寸小、重量轻、价格低廉。

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110kV变电站的设计

5.4.3 参数选择

断路器及其操动机构应按以下技术条件选择，并按其使用环境条件校验。 技术条件： 1、正常工作条件：电压、电流、频率、机械荷载；

2、短路稳定性:动稳定电流、热稳定电流、持续时间； 3、承受过电压能力:对地和断口间的绝缘水平、泄漏比距；

4、操作性能:开断电流、短路开合电流、操作循环、操作次数、操作相

数等。

环境条件： 1、环境:环境温度、日温差、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、

地震烈度；

2、环境保护:噪声、电磁干扰。 根据以上要求，现对断路器进行选择。 10kV断路器的选择：

10kV主变断路器(线路)的要求：电压10kV、最大负荷电流1154A(450A)、

3额定关合电流不小于 i?3=21800A

10kV断路器型号：ZW6-12型

3校验:动稳定性：ich≤idf ich=i?3=21800A≤idf=动稳定性满足要求。

热稳定性：It2×t＞Qdt It2×t=8549×＞Qdt 所以热稳定性满足要求。 35kV断路器选择：

35kV断路器的要求：电压35kV、最大负荷电流330A、额定关合电流不小于

3i?2=8260A

35kV断路器型号：LW6-35型

3校验：动稳定性： ich≤idf ich= i?2=8260A≤idf=动稳定性满足要求。

热稳定性： It2×t＞Qdt It2×t=3239×＞Qdt

所以热稳定性满足要求。 110kV断路器选择：

110kV断路器的要求：电压110kV、最大负荷电流210A、额定关合电流不小于

3i?1=6760A 、分闸时间不宜大于0.04S、合闸时间不大于

0.04～0.06S

110kV断路器型号：LW25-126型

3校验：动稳定性：ich≤idf ich= i?1=6760A≤idf=动稳定性满足要求。

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110kV变电站的设计 热稳定性： It2×t＞Qdt It2×t=2651×＞Qdt

5.5 隔离开关

隔离开关是高压开关的一种。因为它没有专门的灭弧装置，所以不能用它来接通和切断负荷电流和短路电流。

5.5.1 隔离开关的用途

在近代的高压电网中，装设着大量的隔离开关，其主要用途是：

（1）、隔离电源 用隔离开关将需要检修的电气设备与带电的电网可靠地隔离，以保证检修工作的安全进行。

（2）、倒闸操作 在双母线制的电路中，利用隔离开关将设备或供电线路从一组母线切换到一组母线上去，即称倒闸操作。

（3）、用以接通和切断小电流的电路 例如可以用隔离开关进行下列操作： 1）、断开和接通电压互感器和避雷器；

2）、电压为35kV，长10公里以内的空载输电线路的接通和断开； 3）、电压为10kV，长5公里以内的空载输电线路的接通和断开；

4）、35kV，1000kVA及以下和110kV，3200kVA及以下的空载变压器的接通和断开。

5.5.2 对隔离开关的基本要求

按照隔离开关所担负的工作任务，对它提出以下基本要求：

（1）、有明显的断开点 隔离开关应具有明显的断开点，易于鉴别电器是否与电网隔开。

（2）、隔离开关断开点间应具有可靠的绝缘 即要求隔离开关断开点间有足够的绝缘距离，应保证在过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。

（3）、具有足够的短路稳定 隔离开关在运行中，会受到短路电流热效应与电动力的作用，所以要求它具有足够的稳定性，尤其是不能因电动力的作用而自动断开，否则将引起严重事故。

（4）、结构简单动作可靠 隔离开关的结构应简单、动作要可靠。户外型隔离开关在冰冻的环境里，能可靠的分、合闸。

（5）、与接地刀闸相互联锁 带有接地闸刀的隔离吞并，必须装设联锁机构，以保证先断开隔离开关，后闭合接地闸刀；先断开接地闸刀，后闭合隔离开关的操作顺序。

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110kV变电站的设计

5.5.3 隔离开关的类型

隔离开关可按下列原则进行分类：

按绝缘支柱的数目可分为单柱式、双柱式及三柱式隔离开关。

按闸刀的运动方式，可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动式和插入式四种。 按有无接地闸刀，可分为有接地闸刀和无接地闸刀两种。 按装设地点不同，分为户内式和户外式两种。 按操作机构的不同，分为手动、电动和气动等类型。 隔离开关：

110kV：GW5-110D/630A

35kV：GW5-40.5G

5.6 互感器

互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件（通常其一次侧绕组称为原绕组或一次绕组，二次铡绕组称为绕组或二次绕组）， 用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。测量仪表的准确性和继电保护动作的可靠性，在很大程度上与互感器的性能有关。因此应该熟悉互感器的一些主要特性，以便于工作正确选择和使用互感器。

互感器的作用有以下几方面：

（1）、将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值，通常额定二次电压为100伏，额定二次电流为5A，使测量仪表和保护装置标准化，以及二次设备的绝缘水平可按低电压设计，从面结构轻巧，价格便宜。

（2）、所有二次设备可用低电压，小电流的控制电缆联接，使屏内布线简单、安装方便。同时，便于集中管理，可实现远方控制和测量。

（3）、二次回路不受一次回路的限制，可采用星形、三角形或V形接法，因而接线灵活方便。同时，对二次设备进行维护、调换以及调整试验时，不需中断一次系统的运行，仅适当地改变二次接线即可实现。

（4）、使二次设备和工作人员与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从面保证了设备和人身的安全。

5.6.1 电压互感器

电压互感器是测量高压用的，其一次绕组与高压电路并联，额定电压与电路电压同

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110kV变电站的设计 一等级。二次绕组额定电压均为100V，准确度为0.2级，0.5级，1级和3级。

电压互感器：

110kV：JDCF-110型 35kV：JDXF-35型

10kV：JDZF-10型

5.6.2 电流互感器

在高压电网中，计量仪表的电流线圈(如电流表和功率表等)和继电保护装置中断电器的电流线圈都是通过电流互感器供电的。这样可以隔离高压电，有利于运行人员的安全，同时还可以使仪表及继电器等制造标准化。电流互感器的二次测的额定电流一般是5A。

电流互感器：110kV：LCWB-110，35kV、10kV一般为断路器本身自带母线。

5.6.3 母线

常用的母线材料是铜、铝和钢。目前变电站的母线除因大电流用铜以外，一般尽量采用铝母线，而电流不大的支干线或低压系统的零线则有时用钢母线。

母线：110kV，35kV，LGJ-400型号的软导线

10kV，采用支持式共箱母线，每相采用2片LMY-2(100×1)型矩形铝

排。

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第6章 电气二次部分设计

6.1 继电保护

继电保护装置（以下简称继电保护）属于二次系统，它是电力系统中的一个重要组

成部分。它对电力系统的安全稳定地运行起着极为重要的作用。继电保护整定计算是继电保护工作中的一项重要工作。在电力生产运行工作和电力工程设计工作中，继电保护整定计算是一项必不可少的内容。不同的部门，其整定计算的目的不同。

电力系统的各级调度部门，其整定计算的目的是对电力系统中已配置安装好的各种继电保护，按照具体电力系统的参数和运行要求，通过计算分析给出所需的各项整定值，使全系统各种继电保护有机协调地配合，正确地发挥作用。

电力工程的设计部门，其整定计算的目的是对电力系统进行计算分析，选择和论证继电保护的配置及选型的正确性。

继电保护是建立在电力系统基础上的，它的构成原则和作用必须符合电力系统的内在规律。

6.1.1 一般规定

电力系统继电保护的设计与配置是否合理，直接影响到电力系统的安全运行。如果设计与配置不合理，保护将可能误动或拒动，从而扩大事故停电范围，有时还可能造成人身和设备安全事故。因此，合理地选择保护方式和正确地整定计算，对保证电力系统的安全运行具有非常重要的意义。

选择保护方式时，希望能全面满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。同时满足四个基本要求有困难时，可根据电力系统的具体情况，在不影响系统安全运行的前提下，可以降低某一些要求。

选择保护方式时，应力求采用最简单的保护装置来满足系统的要求。只有简单的保护装置不能达到目的时，才考虑采用较复杂的保护装置。

设计各种电气设备的保护时，应综合考虑以下几个方面： （1）、电力设备和电力系统的结构特点和运行特性。 （2）、故障出现的机率及可能造成的后果。 （3）、电力系统近期的发展情况。 （4）、经济上的合理性。 （5）、成熟的经验。

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