110KV35KV10KV变电站主接线设计

摘 要

本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。设计首先查阅了有关资料，收集与研究课题大量的资料，并翻译了相关的外文资料，然后对负荷分析进行了精确的计算与分析，从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV与35kV两个电压等级，用拟定方法进行比较从而确定主接线的连接方式，对主接线系统的做了设计，110KV侧选择了单母线分段接线方式，35KV单母线分段带旁路母线接线方式，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，确定了变压器用两台，容量为31500KVA,型号为SSZ9—31500/110，对无功功率补偿做了明确的计算，然后采用标幺值法对短路计算进行了分析与处理。根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线和电压互感器，电流互感器进行了选型。对主变压器进行整定计算与分析，对防雷部分进行了计算和分析，确定了防雷的方法,并做出了相应的原理图。从而完成了110kV/35KV变电站电气部分的设计。

关键词：变电站；变压器；电气主接线

第1章 概述

1.1 变电站地址概况

本设计要设计的变电站位于湖北省沙洋县后港镇，该地区地势平坦，交通便利，空气污染轻微，年最高气温45℃，年最底气温-5℃，年平均气温 18℃，最热月平均最高温度为30℃，土壤温度25℃，土壤电阻率7000Ω.cm。

1.2 变电站的意义

从我国电网实际运行的情况出发，根据现有电网的特点，结合地区电力负荷的发展，城市发展态势及负荷预测的分析对我国一些地区电网电压等级选择进行技术经济分析，有110KV和35KV电网的共同发展,现阶段降压变电站及其电网主要用在负荷密度较高的地区。就电网建设，造价分析，运行情况等方面进行，有针对性地研究了其负荷特性，高峰时期的避峰措施，注意到中高压配电网络的电压等级，网络规划的优化，与周边电网的协调配合等问题，从我国现状及发展趋势出发，对选择电网结构及配电电压进行了经济技术比较及可行性分析，提高城乡电压等级是必然趋势。

1.3 变电站简介

该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为三个电压等级：110kV,35kV和10kV。其中110kV电源是从相距50km的110kV兴隆港变电站经兴后线受电的,此为正常情况下的受电方式，备用电源为相距50km的110kV沙洋变电站经沙后线受电；35kV出线8回,其中2回备用；10kV线路14回，其中备用4回，2回接站用变压器。

第2章 负荷统计计算

2.1 电力负荷的概述

2.1.1 电力负荷分类方法

1) 按用电的部门属性的划分：工业用电，农业，交通

2) 按使用电力目的划分：动力用电，照明用电，电热用电，各种电气设备仪器的操作控制用电及通信用电

3) 按用电用户的重要性划分：一类负荷，二类负荷和三类负荷 4) 按负荷的大小划分：最大负荷，平均负荷，最小负荷

2.1.2 各主要电用户的用电特点

1) 工业用电特点分析

用电量大 ，占全社会用电量的75%左右。用电比较稳定。 2) 商业用电特点分析

比重不大，约为4.2%。并且季节性强。 3) 交通运输业的用电 约占1.5%左右。

4) 城乡居民生活用电

此类用电在总用电中的比重有较大提高，但比重不大，约占10%左右。 5) 动力用电

不仅与用电设备的容量有关，还与用电设备的负荷率和使用时间长短有关。

2.1.3 电力系统负荷的确定

对于选择变电站主变压器容量，电源布点以及电力网的接线方案设计等，都是非常重要的，电力负荷应在调查和计算的基础上进行，对于近期负荷，应力求准确、具体、切实可行；对于远景负荷，应在电力系统及工农业生产发展远景规划的基础之上，进行负荷预测，负荷发展的水平往往需要多次测算，认真分析影响负荷发展水平的各种因素，反复测算与综合平衡，力求切合实际。电力系统在一定时段内（如一年、一天）的最大负荷值称为该时段的系统综合最大用电负荷。时段内其余负荷值称为系统综合用电负荷。系统各电力用户的最大负荷值不可能都出现在同一时刻。因此，系统综合最大用电负荷值一般小于全系统各用户最大负荷值的总和，即PΣmax=K0ΣPimax 中PΣmax-系统综合最大用电荷。K0-同时率，K0≤1。ΣPimax-各用户最大负荷的总和。同时率的大小与用户多少、各用户特点有关，一般可根据实际统计资料或查设计手册确定。

表2-1 35kV母线侧所带负荷

负荷名称

拾桥镇变 十里铺镇变 蛟镇变 管珰镇变 古泵镇变 毛李镇变

有功功率（MW）

5 1.3 4.8 6.5 5 4.8

功率因数

0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9

表2-2 10kV母线侧所带负荷

负荷名称

纺织厂1 纺织厂2 纺织厂3 塑料厂 加工厂 材料厂 食品厂 化工厂

有功功率（MW）

1 2.3 2.3 2.2 2 1.2 0.8 0.8

功率因数

0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9

2.2 主变压器的选择

2.2.1 负荷计算

要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、10kVφ负荷、35kV负荷和110kV侧负荷。

由公式 式中

Sc?Kt?i?1np?1??%?co?s （2-1）

sC ——某电压等级的计算负荷

kt——同时系数（35kV取0.9、10kV取0.85、35kV各负荷与10kV各负荷之间取0.9、

站用负荷取0.85）

а%——该电压等级电网的线损率，一般取5% P、cos

?——各用户的负荷和功率因数

2.2.2 站用负荷计算

S站=0.85×(91.5/0.85)×(1+5%) =96.075KVA ≈0.096MVA

2.2.3 10kV负荷计算

S10KV=0.85[(4+3+3.5+3.2+3.4+5.6+7.8)×0.85+3/9×4] ×(1+5%) =38.675WVA

2.1.4 35kV负荷计算

S35KV=0.9×[(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85]×(1+5%) =27.448MVA

2.1.5 110kV负荷计算

S110KV=0.9×(20/0.9+5.8/0.85+25.5/0.85+12/0.9) ×(1+5%)+ S站 =68.398+0.096 =68.494MVA

2.3 主变台数、容量和型式的确定

2.3.1变电所主变压器台数的确定

主变台数确定的要求：

1.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。

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

考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。

2.3.2变电所主变压器容量的确定

主变压器容量确定的要求：

1.主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。

2.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，其余变压器容量在设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：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。S总=68.494MVA由于上述条件所限制。所以，两台主变压器应各自承担34.247MVA。当一台停运时，另一台则承担70%为47.946MVA。故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。

2.3.3 变电站主变压器型式的选择

电压组合及分接范围 型号 高压 中压 低压 阻抗电压 高-中 高-低 中-低 空载连接组 电流 YN，1．3 yn0,d11 SFSZ9-50000/110 110±8×1。25% 38．5±5% 10．5 11 10.5 17．5 6.5 具有三种电压等级的变电站中，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，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定 对电力系统一般要求10KV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接；35kV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。 故主变参数如下：

2.4 站用变台数、容量和型式的确定

2.4.1站用变台数的确定

对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，并采用暗备用的方式。

2.4.2站用变容量的确定

站用变压器 容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。 S站=96.075/(1-10%) =106KVA

2.4.3 站用变型式的选择

考虑到目前我国配电变压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标，可选用干式变压器。 故站用变参数如下： 电压组合 型号 S9-200/10 高压 10;6.3;6 高压分接范围 ±5% 低压 0.4 连接组标号 Y,yn0 空载损耗 0.48 负载损耗 2.6 空载电流 1.3 阻抗电压 4 因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。

根据设计规范第3.7.1条自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装

置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。

《电力工程电力设计手册》规定“对于35-110KV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。

2.5 无功功率补偿

2.5.1 无功补偿的概念及重要性

无功补偿是指在交流电力系统中，就可看成为有功电源负荷和无功电源负荷两个并存且不可分割的电力系统，在运行、设计、监测、管理中，借助功率因数把有功系统和无功系统有机地联系起来，形同一个整体。如果说交流系统运行的目的是传输和消费能源，那么无功系统运行就是为此而不可缺少的手段。它的存在保持了交流电力系统的电压水平，保证了电力系统的稳定运行和用户的供电质量，并使电网传输电能的损失最小。

无功电源不足，即无功并联补偿容量不能满足无功负荷的需要，无功电源和无功负荷处于低电压的平衡状态。由于电力系统运行电压水平低，给电力系统带来了一系列危害：1、设备出力不足；2、电力系统损耗增加；3、设备损坏；4、电力系统稳定度降低。 无功补偿的必要性

电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力系统安全经济运行，对保证用户的安全用电和产品的质量是非常重要的。用户消耗的无功功率是它有功功率的50%～100%，同时电力系统本身消耗的无功功率可达用户的10%～30% 。另外变压器中存在励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗，两部分无功损耗，无功功率的不足将造成电压的下降，电能损耗增大，电力系统稳定遭到破坏，所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡，因此要进行无功补偿。无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有重要意义。

2.5.2 无功补偿装置类型的选择

1、无功补偿装置的类型

无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。 目前常用的补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。 2、常用的三种补偿装置的比较及选择

这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无功的变配电所的母线上。 同步调相机 静止补偿器

电力电容器无功补偿装置容量 2、分组方式

1）、并联电容器的分组方式有等容量分组、等差容量分组、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组。 2）、各种分组方式比较

a、等差容量分组方式：由于其分组容量之间成等差级数关系，从而使并联电容器装置可按不同投切方式得到多种容量组合。既可用比等容量分组方式少的分组数目，达到更多种容量组合的要求，从而节约了回路设备数。但会在改变容量组合的操作过程中，会引起无功补偿功率较大的变化，并可能使分组容量较小的分组断路器频繁操作，断路器的检修间隔时间缩短，从而使电容器组退出运行的可能性增加。因而应用范围有限。

b、带总断路器的等差容量分组、带总断路器的等差级数容量分组，当某一并联电容器组因短路故障而切除时，将造成整个并联电容器装置退出运行。 c、等容量分作方式，是应用较多的分作方式。

综上所述，在本设计中，无功补偿装置分作方式采用等容量分组方式。 补偿前系统的平均功率因数为：0.9。设计任务书中指出功率因数小于0.95需要装补偿装置，将 由0.9提高到0.95所需的补偿容量为0.05*S =

装设大容量的电力电容器，平均分配在两条35KV的母线上，35kV出线回路数8回，本期采用电力电容两组，每组装设9000kvar电容器组。

第3章 电气主接线设计

3.1 变电站主接线的要求及设计原则

现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、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，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电站主接线的最佳方案。

3.1.1 变电站主接线基本要求

1、运行的可靠性 2、具有一定的灵活性

3、操作应尽可能简单、方便 4、经济上的合理性 5、应具有扩建的可能性

3.1.2 变电站主接线设计原则

1、变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支界线。 2、在35-60kV 配电装置中，当线路为3 回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线，若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。 3、6-10kV 配电装置中，线路回路数不超过5 回时，一般采用单母线接线方式，线路在6 回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采用双母线接线。

4、110-220kV 配电装置中，线路在4 回以上时一般采用双母线接线。

5、当采用SF6 等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。

3.2 110kV电气主接线

由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。变电站110kV侧和10kV侧，均为单母线分段接线。110kV～220kV出线数目为5回及以上或者在系统中居重要地位，出线数目为4回及以上的配电装置。在采用单母线、分段单母线或双母线的35kV～110kV系统中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。 根据以上分析、组合，保留下面两种可能接线方案，如图1.1及图1.2所示。

图3.1单母线分段带旁母接线

图3.2双母线带旁路母线接线

项目 方案 技 术 方案Ⅰ 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差 旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 设备少、投资小 用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 方案Ⅱ 运行可靠、运行方式灵活、便于事故处理、易扩建 母联断路器可代替需检修的出线断路器工作 倒闸操作复杂，容易误操作 占地大、设备多、投资大 母联断路器兼作旁路断路器节省投资 经 济 在技术上（可靠性、灵活性）第Ⅱ种方案明显合理，在经济上则方案Ⅰ占优势。鉴于此站为地区变电站应具有较高的可靠性和灵活性。经综合分析，决定选第Ⅱ种方案为设计的最终方案。

3.3 35kV电气主接线

电压等级为35kV～60kV，出线为4～8回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设置旁路母线的条件所限（35kV～60kV出线多为双回路，有可能停电检修断路器，且检修时间短，约为2～3天。）所以，35kV～60kV采用双母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路隔离开关。

据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图1.3及图1.4所示。

图3.3单母线分段带旁母接线

图3.4双母线接线

对图3.3及图3.4所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较。见表3-2

经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案Ⅰ。 表3-2 主接线方案比较

项目 方案 技 术 方案Ⅰ单 ①简单清晰、操作方便、易于发展 ②可靠性、灵活性差 ③旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要用户供电 ①设备少、投资小 ②用母线分段断路器兼作旁路断路器节省投资 方案Ⅱ双 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大 经 济 3.4 10kV电气主接线

6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。 上述两种方案如图1.5及图1.6所示。

图3.5单母线分段接线

图3.6双母线接线

对图3.5及图3.6所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表3-3

表1-3 主接线方案比较 项目 方案 技术 方案Ⅰ单分 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修，该回路必须停止工作 占地少 设备少 方案Ⅱ双 ①供电可靠 ②调度灵活 ③扩建方便 ④便于试验 ⑤易误操作 ①设备多、配电装置复杂 ②投资和占地面大 经济 经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案Ⅰ。

1.4 站用电接线

一般站用电接线选用接线简单且投资小的接线方式。故提出单母线分段接线和单母线接线两种方案。

上述两种方案如图1.7及图1.8所示。

图1.7单母线分段接线

图1.8单母线接线

对图3.7及图3.8所示方案Ⅰ、Ⅱ综合比较，见表3-4。

表3-4 主接线方案比较 项目 方案 技术 方案Ⅰ单分 ①不会造成全所停电 ②调度灵活 ③保证对重要用户的供电 ④任一断路器检修，该回路必须停止工作 ⑤扩建时需向两个方向均衡发展 ①占地少 ②设备少 方案Ⅱ单 简单清晰、操作方便、易于发展 可靠性、灵活性差 经济 ①设备少、投资小 经比较两种方案经济性相差不大，所以选用可靠性和灵活性较高的方案Ⅰ。

第4章 短路计算

4.1 短路计算的原因与目的

电力系统由于设备绝缘破坏，架空线路的线间或对地面导电物短接，或雷击大气过电压以及工作人员的误操作，都可能造成相与相、相与地之间导电部分短接，短路电流高达几万安、几十万安培。这样大的电流所产生的热效应及机械效应，会使电气设备损坏，人身安全受到威胁，由于短路时系统电压骤降，设备不能运行。单相接地在中性点直接接地系统中，对邻近通信设备将产生严重的干扰和危险影响，所以电力系统必须进行短路故障计算。另外，对于电气设备的规格选择，继电保护的调整整定，对载流导体发热和电动力的核算，都需要对系统短路故障进行计算。

4.2 短路计算的计算条件

短路计算中采用以下假设条件和原则： 1、正常工作时，三相系统对称运行。 2、所有电源的电动势相位角相同。

3、电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。 4、短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

5、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

6、除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计。

7、元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。 8、输电线路的电容略去不计。

4.3 最大最小运行方式分析

在选择保护方式分析时，对大多数保护都必须认真分析与考虑哪种运行方式来作为计算的依据，一般而言所选用的保护方式，应在系统的各种故障参数增加而动作的保护，如电流保护，通常应根据系统最大运行方式来确定保护的定值，以保证选择性，因为只要在最大运行方式下能保证选择性。那么，在其他运行方式下，必然能保证选择性；而对灵敏性校验，则应根据最小运行方式来进行，因为只要在最小运行方式下，灵敏性合格，那么在其他运行方式下的灵敏性就会更好，对反映鼓掌参数减小而动作的欠量保护。如低压保护，刚刚好相反，此时应根据最小运行方式来整定，而根据最大运行方式来校验灵敏性。

4.4 各回路最大持续工作电流

根据公式 式中

Smax=

3UeIgmax （3-1）

Smax ---- 所统计各电压侧负荷容量

UIe ---- 各电压等级额定电压 ---- 最大持续工作电流

max=

gmax

S3UeIgmax

Igmax=

Smax/

3Ue

则：10kV

IIIgmax=38.675MVA/

3×10KV

=2.232KA 35kV

gmax=27.448 MVA/

3×35KV 3×110KV

=1.58KA 110kV

gmax=68.494 MVA/

=3.954 KA

4.5 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果

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。

短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。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电抗器母线短路（K3点），0.4KV母线短路（K4点）。 计算结果:(计算过程见附录Ⅰ) 当K1点断路时:

I?=5.58KA ich=14.2 Ich=8.43 s? =1111.4

当K2点断路时: I?=1.85KA

ich=4.7

Ich=2.8

s?=120.2

当K3点断路时:

I?=38KA ich=96.7 Ich=57.4 s?=691

当K4点断路时:

I?=1000KA ich=2542 Ich=1510 s?=692.8

第5章 主要电气设备选择

由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。 电气设备选择的一般原则为：

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.应满足安装地点和当地环境条件校核。 3.应力求技术先进和经济合理。 4.同类设备应尽量减少品种。

5.与整个工程的建设标准协调一致。

6.选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。

技术条件：

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

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最严重情况的短路电流。

2.用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 3.短路的热稳定条件

I2rt?Qd

Qd?Q?td12?I\2?10Itd/2?Itd22?Qdt——在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S） It——t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S） T——设备允许通过的热稳定电流时间（s） 校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算

t=td+tkd式中td ——继电保护装置动作时间内（S） tkd——断路的全分闸时间（s） 4.动稳定校验

电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：

ich?idw

Ich?Idwch

上式中

iI

ch ——短路冲击电流幅值及其有效值

iIdwdw ——允许通过动稳定电流的幅值和有效值

5.绝缘水平：

在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口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。 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，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。

5.1 高压断路器的选择

高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。 型式选择：

本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。 选择断路器时应满足以下基本要求：

1.在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。

2.在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。

3.应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。

3.应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。 考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无由化目标，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长而且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，所须的操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35KV及以下的电压等级中。所以，35KV侧和10KV

侧采用真空断路器。又根据最大持续工作电流及短路电流得知 电压等额定电额定电

型号 r 级 压 流

II2rt

2动稳定电流 80KA 63KA 8.7kA

110kV 35kV 10kV

LW14-110 110KV 31500A ZN23-35 ZN-10

35KV 10KV

1600 600A

31.5 25

31.5?3 25?4

25.2 隔离开关的选择

隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合

小电流电路。

选择隔离开关时应满足以下基本要求：

1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。

2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证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.隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。

4.隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。

5.隔离开关的结构简单，动作要可靠。

6.带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。 又根据最大持续工作电流及短路电流得知

电压等额定电额定电

型号 动稳定电流

级 压 流 110kV GW4-110G 110KV 1000A 80 35kV GW4-35 35KV 1000A 50 10kV GN8-10 10KV 600A 75

5.3 各级电压母线的选择

选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：

⑴、选择母线的材料，结构和排列方式； ⑵、选择母线截面的大小；

⑶、检验母线短路时的热稳定和动稳定；

⑷、对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕； ⑸、对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线自振频率。 110kV母线一般采用软导体型式。指导书中已将导线形式告诉为LGJQ-150的加强型钢芯铝绞线。

根据设计要求， 35KV母线应选硬导体为宜。LGJ—185型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ—70，故不进行电晕校验。

本变电所10KV的最终回路较多，因此10KV母线应选硬导体为宜。故所选LGJ—150型钢

芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ—70，故不进行电晕校验。

5.4 绝缘子和穿墙套管的选择

在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。 选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。

穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，6～35KV为瓷绝缘，60～220KV为油浸纸绝缘电容式。

5.5电流互感器的配置和选择

一.参数选择 1.技术条件

正常工作条件——一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级，

短路稳定性——动稳定倍数，热稳定倍数 承受过电压能力——绝缘水平，泄露比 2.环境条件

环境温度，最大风速，相对湿度。 二.型式选择

35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。

35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。 110KV侧CT的选择

根据《设计手册》35KV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器常用L(C)系列。

出线侧CT采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。

当电流互感器用于测量、时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作电流的1/3左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表有适当的指标。 根据

U>Uegmax

Ij〉

Igmax

选择型号为LCWB6-110W型

35KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选LCZ--35系列CT

电压

型号

等级

110kV LCWB-6-110 35kV LCZ-35

10kV LMC-10

5.6 电压互感器的配置和选择

一.参数选择 1.技术条件

(1)正常工作条件——一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷 (2)承受过电压能力——绝缘水平，泄露比距。 二.环境条件

环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。 三.型式选择

1.6～20kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五住电压互感器。 2.35～110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。 110kV侧PT的选择

《电力工程电气设计手册》248页，35-110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。

35KV及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧PT是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。 额定电压（V） 型号 一次绕组 110000/YDR-110 二次绕组 100/3 剩余电压绕组 100 二次绕组额定输出（VA） 0.5级 1级 电 容 量 高压 电容 12.5 中压 电容 50 载 波耦 合电 容 3 150VA 300VA 10

准确度为:

电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用 YDR-110 型电容式电压互感器。 35kV母线PT选择：

35--11KV配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置。 选四台单相带接地保护油浸式TDJJ--35型PT选用户内式 额定电压(v) 型号 一次绕组 TDJJ-35 准确度测量 35000/3 二次绕组 100/3 剩余电压绕组 100/3 Y/Yo/? 接线方式

准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编0.5级。

PT与电网并联，当系统发生短路时，PT本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。

5.7 各主要电气设备选择结果一览表

电压等级 电气设备 高压断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 绝缘子 母线 主变压器 站用变压器

110kV LW14-110 GW4-110G LCWB-6-110 YDR-110 ZSW-110 LGJQ-150 SFSZ9-50000/110 S9-200/10

35kV ZN23-35 GW4-35 LCZ-35 TDJJ-35 ZSW-35/400 LGJ—185

10kV ZN-10 GN8-10 LMC-10 TSJW-10 ZSW-10/500 LGJ-150

附录:Ⅰ 短路电流计算书

0.4KV 35KV K2

10KV

K2 K3

110KV K1

～ ～

等效电路图

查表知

LGJQ-150 X*=0.1989?/KM 选基准:

SB=100MVA UB=Uav

0.4KV 9 K4 35KV 4 5 1 2 K3

K2 3 6 10KV K1 110KV 7 8 10 11 等效电路图

当K1点断路时:

Us(1-3)%=10.5 % Us(2-3)%=6 % Us(1-2)%=17% X1= X4=1/200(17+10.5-6)×100/50=0.215 X2= X5=1/200(10.5+6-17)×100/50=0.125 X6= X3=1/200(17+6-10.5)×100/50=0 Xl=X*L=0.1989×30/2=2.95= X7‖ X8 X10=0.38×110/600=7.7 X11=0.45×110/800=6.8 X9=4%/100×100/0.22=0.18

X12=0.1075

X13=0.0625 X14=0

22

(a)

X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56

(b) (c) X?= X12‖(X13+ X9)‖X15=0.09

I*=1/ X?=11.1

短路电流有名值:

I?=I*sj/3uav=5.58KA

冲击电流:

ich=2×1.8×5.58=14.2

最大电流有效值:

I

ch

=15.58×1.51=8.43

短路容量:

s?=3×5.58×115=1111.4

K2点短路时:

X15=7.7×6.8/(7.7+6.8)+2.95=6.56

` (d) (e) (f)

X17= X15‖(X9+ X13)=0.72 X?= X12+ X17=0.83

I*=1/ X?=1/0.83=1.2

短路电流有名值:

I?=I*sj/3uav=1.85KA

冲击电流:

ich=2×1.8×1.85=4.7

最大电流有效值:

I

ch

=1.85×1.51=2.8

短路容量:

s?=3×1.85×37.5=120.2

K3点短路时:

X18=X14 +X15=6.56 X19= X12‖X18=0.106

(g)

(h)

X?= (X19+ X13) ‖X9=0.145

I*=1/ X?=1/0.145=6.9

短路电流有名值:

I?=I*sj/3uav=38KA

冲击电流:

ich=2×1.8×38=96.7

最大电流有效值:

I

ch

=38×1.51=57.4

短路容量:

s?=3×38×10.5=691

K4点短路时:

(i)

X18=X14 +X15=6.56 X19= X12‖X18=0.106

(j)

(k)

X?= (X19+ X13) ‖X9=0.145

(l)

I*=1/ X?=1/0.145=6.9

短路电流有名值:

I?=I*sj/3uav=1000KA

冲击电流:

ich=2×1.8×1000=2545

最大电流有效值:

I

ch

=1000×1.51=1510

短路容量:

s?=3×1000×0.4=692.8

附录Ⅱ 主接线图

变用站 Vk011 2 ～S 变主 ～ 1S V k53 10kV

10kV配电装置

对配电装置的基本要求:

1. 符合国家技术经济政策,满足有关规程要求； 2. 设备选择合理,布置整齐、清晰，要保持其最小安、全净距。 3. 节约用地；

4. 运行安全和操作巡视方便； 5. 便于检修和安装； 6. 节约用材，降低造价。

对6～10kV配电装置屋外式较少，且由于屋内式具有节约用地便于运行维修、防污性能好等优点，所以采用屋内式配电装置。 采用成套开关柜单层单列布置，又柜体和小车开关两部分组成。

10kV配电装置图如下：

第6章 配电装置

6.1 配电装置概述

配电装置是电气一次接线的工程实施，是发电厂及变电站的重要组成部分。它是按电气主接线的要求，由开关电器、载流导体和必要的辅助设备所组成的电工建筑物，在正常情况下用来接受和分配电能；发生事故时能迅速切断故障部分，以恢复非故障部分的正常工作。 6.2 配电装置的分类及特点

配电装置按电气设备的安装地点不同分为户内配电装置和户外配电装置两种；按组装的方式不同分为装配式和成套配电装置两种。

户内配电装置即将电气设备安装在户内，它的特点是：

①由于允许的安全净距小，能分层布置，因而占地面积比屋外布置小。 ②维修、操作和巡视都在户内进行，不受气候条件的影响。 ③电气设备不易受外界气候条件的影响，维护工作量小。 ④电气设备之间的距离小，通风散热条件差，且不便于扩建。

⑤房屋建筑投资大，但可采用价格较低的屋内型设备，能减小一些电气设备的投资。 户外配电装置即将电气设备装置在户外，它的特点是：

①无需配电装置室，节省建筑材料和降低土建费用，一般建设周期短。 ②相邻设备之间距离大，能减少故障蔓延的危险性，且便于带电作业。 ③利于巡视设备，便于扩建。

④易受外界气候条件的影响，设备运行条件差，须加强绝缘。 ⑤气候变化给设备维修和操作带来困难。

⑥占地面积大，对于水电站来说可能使投资增大。 电气设备在现场组装的称为装配式配电装置；在制造厂预先将开关电器、互感器等安装成套

的配电装置称为成套配电装置。

6.3 配电装置的基本要求

（1）保证运行安全和操作巡视方便 （2）保证工作的可靠性 （3）便于扩建和分期过渡 （4）节约投资和节约用地 6.4 配电装置的最小安全净距

所谓安全净距是以保证不放电为条件，该级电压允许的在空气中的物体边缘的最小电气距离。它不但保证正常运行的绝缘需要，而且也保证运行人员的安全。

《高压配电装置设计规范》（GB 50060—92）规定了各种安全净距，其中最基本的是带电部分对接地部分之间和不同相带电部分之间的最小安全净距A1和A2值。在这一距离下，无论是最高正常工作电压或者出现内、外过电压，都不会使空气间隙击穿。其他电气距离是在A值的基础上再考虑一些实际因素决定的。屋内、外配电装置各有关部分之间的最小安全净距见表7.1和表7.2

表7.1 户内配电装置的安全净距 单位：mm

10kV配电装置图

2m

出线柜

PT柜

站用变 进线柜

进线柜 分段柜 分段柜

30m 0.8m 1.2m 2.7m

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/dbip.html