110kv变电所设计

第一章 任 务 书

第一节 毕业设计的主要内容

本次设计为110kV变电站初步设计，共分为任务书、说明书、计算书、设计图纸、参考书目、心得体会等六部分。该变电站有设计2台主变压器，分为三个电压等级：110kV、35kV、10kV，各个电压等级均采用单母分段的主接线方式供电，本次设计中进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、母线等），并同时附带介绍了所用电和直流系统、继电保护和微机监控系统、过压保护、接地、通信等相关方面的知识。

第二节 毕业设计的原始资料 今欲在新建县乐化地区组建110KV变电站，其原因是：

1、该地区石材资源丰富，工农业负荷集中。该地区原由110KV梅岭变供电，供电距离较远。

2、110梅岭变目前已接近满负荷，如果继续向建站地区供电将会发生困难。

3、根据对乐化地区的负荷测算，2007年40000KW、2012年60000KW、2017年90000KW。而且梅岭、蛟桥、机场、经开区的负荷不断增加。

4、因此，在乐化地区组建 110变电站，不但可以供给本地区负荷，还可以形成110KV的多个环网，提高梅岭、蛟桥、机场、经开区的供电可靠率。

第二节 毕业设计应完成的成果

说明书：电气主接线，短路电流计算及主要设备的选择，各电压级的配电装臵及保护，微机监控系统等。

计算书：短路电流，主要设备选择。

图纸：电气主接线图，电气总平面布臵图，继电保护及综合自动化系统配臵图，间隔断面图，直流系统接线图，所用电系统图，GIS电气布臵图等共12张。

第三节 应掌握的知识与技能 1、学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法。

2、对所设计的变电站的特点，以及它在电力系统中的地位、作用和运行方式等应有清晰的概念。

3、熟悉所选用电气设备的工作原理和性能，及其运行使用中应注意的事项。

4、熟悉所采用的电气主接线图，掌握各种运行方式的倒闸操作程序。 5、培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。

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第二章 说 明 书 第一节 概 述

一、设计依据

1、中华人民共和国电力公司发布的《35kV～110kV无人值班变电所设计规程》（征求意见稿）

2、110kV变电输变电工程设计委托书。

3、电力工程电气设计手册（电气一次部分） 二、设计范围

1、所区总平面的设计。

2、所内各级电压配电装臵及主变压器的一、二次线及继电保护装臵。 3、系统通信及远动。

4、所内主控制室、各级电压配电装臵和辅助设施。 5、所区内给排水设施及污水排放设施。 6、所区采暖通风设施、消防设施。 7、所区内的规划。

8、编制主要设备材料清册。 三、设计分工

1、110kV配电装臵以出线门型架为界，10kV电缆出线以电缆头为界。电缆沟道至围墙外1米。

2、所外专用通信线、光纤系统通信、施工用电、用水等设施由建设单位负责。

四、主要设计原则 1、 电气主接线

电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装臵布臵、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。

（1）110kV主接线设计：110KV乐化变主要担负着为乐化开发区、溪霞地区供电的重任，主供电源由盘龙山变110KV母线供给，一回由盘龙山变直接供给，另一回由盘龙山经梅岭变供给形成环形网络，机场变作为备用应急电源。此有两个方案可供选择：单母线接线；单母线分段接线。

方案I：采用单母线接线

优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装

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臵。

缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装臵停电。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段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的110-220KV配电装臵的出线回路数不超过两回。

方案II：采用单母线分段接线

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。

缺点：1）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。

2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。 3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：110-220KV配电装臵的出线回路数为3-4回时。 经过以上论证，决定采用单母线分段接线。 （2）35Kv主接线设计：主要考虑为乐化工业园区及周边部分地区供电。 方案I：采用单母线接线

优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装臵。

缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装臵停电。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段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围：一般适用于一台发电机或一台变压器的35-63KV配电装臵的出线回路数不超过3回。

方案II：采用单母线分段接线

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。

缺点：1）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。

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2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。

3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：35-63KV配电装臵的出线回路数为4-8回时。 经过以上论证，决定采用单母线分段接线。

（3）10kV主接线设计：主要考虑为变电站周围地区供电。 方案I：采用单母线接线

优点：接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装臵。

缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装臵停电。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段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围：6 -10KV配电装臵的出线回路数不超过8回 。 方案II：采用单母线分段接线

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。

缺点：1）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。

2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。 3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：6 -10KV配电装臵的出线回路数为6回及以上时。 经过以上论证，决定采用单母线分段接线。 2、 主变压器选择

（1）容量的确定:1）主变压器容量一般按变电所建成后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。对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。2)根据变电所所带负荷的性

质和电网结构来确定变压器的容量。对于有重要负荷变压器的变电所，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进间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，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60%。3）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。

（2）主变压器台数的确定：1）对大城市郊区的一次变电站，在中、

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低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。3）对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜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。

因此为保障电压水平能够满足用户要求，本所选用有载调压变压器，选变压器两台。

3、主要电气设备选择

（1）110kV配电装臵选用户外110kV六氟化硫全封闭组合电器(GIS)。开断电流31.5kA。

（2）35kV选用ZW7-40.5真空断路器。开断电流25kA。 （3）10kV选用CP800型中臵式金属铠装高压开关柜，内配真空断路器。出线开断电流31.5kA，进线开断电流40kA。

（4）10kV母线避雷器选用HY5WZ-17/45型氧化锌避雷器。

（5）根据《江西电力系统污秽区分布及电网接线图集》，该站地处Ⅰ级污秽区，考虑到该站距公路较近，污级提高一级，按Ⅱ级户外用电气设备泄漏比距，110kV、35kV、10kV为2.5cm/kV(均按系统最高工作电压确定)。

4、无功补偿及消弧线圈

10kV出线回路数每段母线12回，本期装设2组干式接地变及消弧线圈。接地变容量700/160kVA，消弧线圈600kVA。本期装设2×1800kVar电容器组。

5、电工构筑物布臵

（1）根据进出线规划及所址地形情况，电工构筑物布臵如下：110kV屋外配电装臵布臵在所区南侧，35kV屋外配电装臵布臵在所区东侧，二次室及10kV开关室布臵在所区北侧，为一座二层楼结构，一层10kV，二层为控制室；主变压器布臵在二者之间，所区大门设在西侧，进所道路自所址西侧的公路接引。

（2）110kV配电装臵进线采用软母线，进线间隔宽度为8米。按远期出线总共6个间隔设计。

（3）35kV配电装臵按两台主变进线，4个出线间隔设计。

（4）10kV配电装臵采用屋内单层双列布臵。干式接地变及消弧线圈装在一箱内，安装在10kV开关柜中间。共36个出线间隔(公用4个)。

6、控制、保护及直流 （1）控制方式

本工程的控制、信号、测量采用计算机监控方式，分层分布式综合自

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动化系统，按无人值班有人值守方式设计。

（2）保护装臵

继电保护均采用微机保护，这些保护的信息都以通信方式接入计算机监控系统。

（3）自动装臵

10kV馈线装设小电流接地选线装臵；10kV馈线具有低周减载功能。 （4）直流

采用智能高频开关电源系统，蓄电池采用2×100Ah免维护铅酸蓄电池，计206只，单母线分段接线。

五、基础资料 110kV乐化变电站地址选在新建县生米开发区工业园区的北部，西邻一条南北公路。电源由盘龙山220kV变110kV母线出两回，一回直接接入，一回经梅岭变“Π”接后再接入。机场变110KV线路为备用电源，导线选择LGJ-300/40。

1、环境条件

该站位于市开发区工业园区的北部，西邻一条南北公路。占地东西长169m，南北长166m，面积28054m2，合42亩。南北高差1%、东西高差1.5%。 综合本地区地质构造确定本工程的地震基本烈度为七度。该站出线条件较好，110kV南面进出，35kV北面进出，10kV电缆从西侧进出(电缆沟)。交通方便，靠近乡镇，职工生活方便。变电站在100年一遇洪水线以上。

（1）环境温度:-15°C～+45°C。

（2）相对湿度：月平均≤90%，日平均≤95%。 （3）海拔高度:≤300m。 （4）地震烈度:不超过8度。 （5）风速:≤35m/s。 （6）最大日温差:20°C。

周围环境无易燃且无明显污秽，具有适宜的地质、地形和地貌条件(如避开断层、交通方便等)。并应考虑防洪要求，以及邻近设施的相互影响(如对通讯、居民生活等)。

2、环境保护

（1）变电所仅有少量生活污水，经处理后排入渗井。

变压器事故排油污水，经事故油池将油截流，污水排入生活污水系统，对周围环境没有污染。

（2）噪音方面是指变压器和断路器操作时所产生的电磁和机械噪声。对主变及断路器要求制造厂保证距离设备外壳2米处的噪声水平不大于

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65bB，以达到《工业企业噪声卫生标准》的规定。

3、绿化

在所内空闲地带种植草坪及绿篱，以美化环境。

第二节 系统概述

一、性质和目的

根据上级要求，在乐化工业园区境内建一所110kV变电站，主要是为市开发区乐化工业园区供电和服务的，并支持当地工农业的持续发展，使初具规模的旅游事业上一新台阶，改善和提高该境内人民的物质和文化生活。本变电所属新建110kV负荷型变电所，主要满足该地区工业和居民用电。

二、负荷发展情况

2004年 40000kW 2009年 60000kW 2014年 90000kW 三、建设规模

主变压器容量本期2×31.5MVA，远期3×50MVA。110kV本期两回进线，采用单母线分段接线；远期六回进线。35kV本期4回出线，采用单母线分二段接线。10kV本期12回出线，采用单母线分二段接线，远期36回出线，采用单母线分三段接线。 序号 1 2 3 4 5 6 7 项目 主变压器 110kV单母线 110kV进线 35kV母线 35kV出线 10kV母线 10kV出线 最终规模 3×50MVA 2段 4回 2段 4回 3段 36回 本期规模 2×31.5MVA 2段 3回 2段 4回 2段 12回 户外设备基础及构架设计原则如下: 110kV架构及基础本期只安装两回。其余架构及基础只上本期规模，其余均不上，预留位臵。三号变基础本期不上，仅预留位臵。

第三节 电气主接线

一、电气主接线

电气主接线是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路，是发电厂和变电所最重要的组成部分之一，对安全可靠供电至关重要。因此设计的主接线必须满足如下基本要求：

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1、满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求。

2、接线简单、清晰，操作简便。 3、必要的运行灵活性和检修方便。 4、投资少，运行费用低。 5、具有扩建的可能性。

为满足供电可靠性要求，本设计中110kV、35kV、10kV均采用单母线分段接线；最终为3台变压器并联运行；所用电由2台所用变供电；主要负荷可采用双回线供电。

该变电站110kV户外配电装臵采用GIS组合电器布臵形式。110kV采用单母线分段接线方式。110kV进线2回。其中一段母线带2台主变压器，另一段母线带1台主变压器。本期安装每段母线1台主变，110kV GIS共6个间隔位。110kV GIS主变出线至主变110kV侧为电缆及电缆插拔头型式。电缆型号YJV22-126-1×300交联电缆。

35kV采用单母线分段接线。共设两段，每台主变各接一段。本期安装4回出线，每段2回。35kV出线至35kV母线进线间隔亦采用电缆，电缆型号:YJV22-126-1×300交联电缆。

10kV采用单母线扩大分段接线，共分3段，本期分2段。每台主变各接一段，每段12回出线。10kV出线36回(含公用部分4回)，本期安装12回。10kV全部采用电缆出线。在每台主变压器低压侧设臵一组接地变压器及一组无功分档投切并联补偿电容器。

二、短路阻抗

归算到本变电所110kV母线ΣZ1=0.0335，ΣZ0=0.0136。 三、主变压器

主变压器容量应根据5—10年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力；对装两台变压器的变电所，每台变压器额定容量一般按下式选择：

Sn=0.6PM 式中PM为变电所最大负荷

这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电。考虑变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对84%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此，采用Sn=0.6PM，对变电所保证重要负荷来说多数是可行的，能满足一、二级负荷的供电需求。

一般情况下采用三相式变压器，具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时，可采用三绕组变压器。其中，当高压电网为110～220kV，而中低压电网为35kV和10kV时，由于负荷较大，最大和最小运行方式下电压变化也较大，故采用带负荷调压的三绕组

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变压器。

为了适应今后电网商业化运营的要求，提高电网的供电质量，满足用户对供电质量的要求，另外，为了便于电网电压的灵活及时调整，主变的调压方式应采用有载调压变压器，有利于电网今后的运行。

目前限制低压侧短路电流措施，一般采用高阻抗变压器，且根据 110kV 系统短路水平(不超过30 kA)。经过推算，10kV短路电流(不超过30kA)。所选开关柜等电气设备均可满足要求(10kV不并列)。故本次设计采用高阻抗主变压器。

本次设计结合实际运行经验，要求主变压器本体油枕由原A相移至C相。这样有利于主变压器中性点接地隔离开关连接安装，且操作检修方便。 综上，本变电站采用的主变压器最终为3台50MVA三相自冷三圈有载调压变压器，型号为SSZ10—50000/110，初期上2台31.5MVA，型号为SSZ10—31500/110。

额定电压：110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5kV。 接线组别：YN0/yn0/d11。

阻抗电压：ZⅠ—Ⅱ=10.5%，ZⅠ—Ⅲ=17.5%，ZⅡ—Ⅲ=6%。 损耗：175kW（高阻抗、低损耗变压器）。 四、中性点接地方式

110kV采用中性点直接接地方式。 主变压器中性点经隔离开关直接接地，以便于系统灵活选择接地点。 10kV采用中性点经消弧线圈接地方式。单相接地允许带故障运行2小时，供电连续性好。

五、无功补偿

无功补偿应根据就地平衡和便于调整电压的原则进行配臵，采用集中补偿的方式，集中安装在变电所内有利于控制电压水平。向电网提供可调节的容性无功。以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电压。

为了提高电网的经济运行水平，根据无功补偿的基本原则，在10kV每段母线上各接一组由开关投切的分档投切并联电容器成套装臵，供调节系统的无功负荷，电容器每组容量为1800kVar。

在10 kV每段母线上分别接一台接地变压器(曲折变，型号DSDB-700/10.5-160/0.4kVA)。中性点采用Z0接线。低压侧为Y0接线、正常运行时供给380/220V站用电源(接地变压器带附绕组兼做站用变压器)。Z0具有中性点连接有载调谐消弧线圈。

六、运行方式

110kV单母线分段运行，35kV和10kV分列运行。

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七、母线回路：

110kV单母线2段（初期上2段） （1）本变——1＃ 28000kW （2）本变——2＃ 30000kW 35kV母线2段（初期上2段） （1）本变——1＃ 9500kW （2）本变——2＃ 9200kW 10kV母线3段（初期上2段） （1）本变——1＃ 36500kW （2）本变——2＃ 33000kW （3）备用1段。 八、出线回路：

110kV出线6回（初期上2回） （1）本变——1＃ 28000kW （2）本变——2＃ 30000kW （3）备用4回。

35kV出线4回（初期上4回） （1）本变——1＃ 5000kW （2）本变——2＃ 4500kW （3）本变——3＃ 5000kW （4）本变——4＃ 4200kW 10kV出线36回（初期上24回） （1）本变——1＃ 4200kW （2）本变——2＃ 5000kW （3）本变——3＃ 3000kW （4）本变——4＃ 800kW （5）本变——5＃ 3500kW （6）本变——6＃ 4000kW （7）本变——7＃ 5000kW （8）本变——8＃ 3000kW （9）本变——9＃ 700kW （10）本变——10＃ 1800kW （11）本变——11＃ 3000kW （12）本变——12＃ 2500kW （13）本变——13＃ 4500kW

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（14）本变——14＃ 4000kW （15）本变——15＃ 3000kW （16）本变——16＃ 2000kW （17）本变——17＃ 3200kW （18）本变——18＃ 600kW （19）本变——19＃ 500kW （20）本变——20＃ 2200kW （21）本变——21＃ 4000kW （22）本变——22＃ 3200kW （23）本变——23＃ 3000kW

（24）本变——24＃ 2800kW （25）备用12回。

第四节 短路电流计算及设备选择

一、短路电流及负荷电流计算

用于设备选择的短路电流是按照变电所最终规模：三台50MVA主变压器及110kV远景系统阻抗，考虑三台主变并列运行的方式进行计算的。计算结果如下。

表1 变压器短路阻抗标幺值 电压等级（kV） 110 符号 XIJ* 短路阻抗标幺值 0.3410 表2 主变压器额定电流值 电压等级（kV） 110 额定电流（A） 173.57 表3 西山变电站短路计算表 110kV母线2010年规划短路阻抗值：0.0335， 短路电压：UdⅠ-Ⅱ=10.5% 零序短路阻抗值：0.0136， UdⅠ-Ⅲ=17% 额定电压：110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5kV UdⅡ-Ⅲ=6% 额定容量：31.5MVA 容量比：100%.100%.100% 接线组别：YN，yn0.d11 表4 西山变电站短路电流计算结果表（远期10kV、35kV并列运行） 短路 短路

35 XⅡJ* 0 35 496 10 XⅢJ* 0.1980 10 1735.7 短路点 短路点 基准 １１ 短路电短路电短路电类型 点 编号 位置 平均电电流流周期流冲击流最大压（kV） （KA） 分量起始有效值 110kV母线 115 37 10.5 115 0.502 1.56 5.5 0.502 1.2 2.24 9.33 1.7 值（KA） 有效值（KA） d1 38.211 30.398 14.985 7.628 三相 35kV母d2 短路 线 d3 单相 d1 短路 10kV母线 110kV母线 46.2111 18.122 6.9564 2.728 二、设备的选择与校验

结合以往110kV变电所设计及运行情况，本次选用110kV及10kV开关开断电流采用31.5kA，35kV选用25 kA。并依次对设备进行了选择和校验。

1、断路器型式的选择

除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。

断路器的选择及校验条件如下： ①Uzd≥Ug； ②Ie≥Ig；

③热稳定校验 Ie2.t .t≥ I≦2.t ④动稳定校验 ich≤idf 2、隔离开关的选择

隔离开关的主要用途：①隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。②倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。③分、合小电流。

隔离开关选择和校验原则是：①Uzd≥Ug；②Ie≥Ig；③Ie2.t.t ≥ I≦2.t ④ich≤idf

3、电流互感器的选择

电流互感器的选择和配臵应按下列条件：

①型式：电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6～20kV屋内配电装臵，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35kV及以上配电装臵，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立

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式电流互感器。

②Uzd≥Ug； ③Ie≥Ig；

④校验动稳定 √2ImKem ≥ich

⑤校验热稳定 I≦2.teq＜（Im.kth）2.t

主要设备参数表：

主变：(有载调压电力变器) 型 号 SSZ10-31500/110 标准代号 GB1094.1-21996 绝缘水平 额定容量 空载损耗 空载电流 使用条件 油面温升 额定电压 31500kVA 23.42KW 0.10% 户 外 55 K 冷却方式 GB1094. 3-85 联接组别 额定频率 相 数 海 拔 油 重 DNAN GB1094.5-85 YnynOd11 50HZ 3 1000m 5684(带油)Kg L1480AC200-L1250AC95/L1200AC85/L175AC 110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5kV 负载损耗 在31500kVA时 110及38.5kV间141.10KW 110及10.5kV间144.93KW 38.5及10.5kV间122.23KW 额定电压 额定频率 额定分闸电压 额定合闸电压 操作机构 126kV 50 HZ 220 V 220 V 短路阻抗 在31500kVA时 110及38.5kV间10.12% 110及10.5kV间17.55% 38.5及10.5kV间6.22% 型 号 额定电流 额定气压 LWG2-126 1250 A 0．5mpa 1101、1102、1100、泾北、泾湖开关：（GIS组合电器） 额定开断电流 31．5 KA １３

型 号 分合闸线圈电阻 型 号 额定电流 型 号 型 号 额定电流 型 号 CT20-1XG 33 欧 额定电流 交直流电机额定电压功率 额定电压 短时耐受电流 操作机构 控制电压 电机额定电压 额定电压 短时耐受电流 操作机构 控制电压 电机额定电压 额定电压 短时耐受电流 操作机构 控制电压 电机额定电压 标准代号 额定频率 126/230/550kV 端子标号 1a 1n 2a 2n Da on 1．5 准确级 0．2 3p 3p 2 A 220 V 330W FES快速接地刀闸：(线路侧) 120-GRE 1250 A CTG1 120-GRE 1250 A CJG1 120-GR-20C 1250 A CTG1 126kV 31．5KA 220 V 220 V 126kV 31．5KA 220 V 220 V 126kV 31．5KA 220 V 220 V GB1207-86 50 HZ 极限 2400VA ES接地刀闸：(开关侧) DS刀闸：(开关侧) 型 号 额定电流 型 号 110kV电压互感器： 型号 相数 额定绝缘水平 二次 绕组 额定电压 110/√3V 110/√3V 剩余电压绕组 额定电压因数

JSQX8-110HA1 3 100V 1．2 六氟化硫额定0．4mpa 值 １４

相应额定时间 型号 次级电流 额定容量 出厂编号 型号 次级电流 额定容量 出厂编号 型号 次级电流 额定容量 连续 30s 气体压力 0．35mpa 110kV电流互感器： B．S1EC441 5A 300VA 081 B．S1EC441 5A 300VA 081 B．S1EC441 5A 300VA 初级电流 初级 额定短时耐受电流 出厂日期 初级电流 初级 额定短时耐受电流 出厂日期 初级电流 初级 额定短时耐受电流 300．400．600A 5P20 31．5KA 3s 2000-7 300．400．600A 0．2 31．5KA 3s 2000-7 300．400．600A 0．5 31．5KA 3s 110kV电流互感器： 型号 额定频率 持续运行电压 型 号 额定电流 额定开断电流 雷电冲击耐受电压 泾西开关： 型 号 额定电流 额定开断电流 雷电冲击耐受电压

Y10WF5-110/260 额定电压 50HZ 80kV 额定气压 标称放电流 100V 0．392mpa 4kg/cm 10KA直流1mA电压145 kV 40．5kV 50 HZ 96kV 3501、3502、3500开关： VD4M-3612-31ZC 1600 A 31．5 KA 185kV 额定电压 额定频率 工频试验电压 额定短时耐受电31．5 KA 4s 流 额定电压 额定频率 工频试验电压 额定短时耐受电流 40．5kV 50 HZ 96kV 31．5 KA 4s VD4M-3612-31ZC 1250 A 31．5 KA 185kV １５

35kV电压互感器手车柜： 型 号 额定电流 额定耐受电压 35kV电压互感器: 型号 40．5/95/200 100/√3V 100/√3V 100/√3V 型 号 40．5/95/185 5 5 5 5 1th 1dyn 35kV电流互感器: 型 号 40．5/95/185 5 5 5 1th 1dyn 101、102、211开关： 型 号 额定电流 额定开断电流 雷电冲击耐受电压

PPT 1250A 95kV ONED35-S kV CL CL CL 20VA 30VA 20VA 额定一次电压 额定二次电压 准确级 40．5kV 100/√3V 0．2/0.5 额定电压 35000/3 V 0．2 0．5 0．2 AW36/250f/2 V 1a-1n 2a-2n 1a-1n 35kV电流互感器: kV CL CL CL CL 80 AW36/250f/2 kV CL CL CL 80 VD4 1231-40 3150A 40 KA 75kV １６

600 0．2≤10 0．2≤10 5P≥10 5P≥10 A 1S1-1S2 2S1-2S2 3S1-3S2 KA KA A A A A 2s 31.5 150 0．2≤10 0．2≤10 5P≥10 2s 31.5 A 1S1-1S2 2S1-2S2 3S1-3S2 KA KA A A A 额定电压 额定频率 工频试验电压 额定峰值耐受电流 12kV 50 HZ 96kV 100 KA 10kV开关： 型 号 额定电流 额定开断电流 控制电压 2112插车: 型 号 额定电流 型 号 10YH电互感器： 型 号 额定电压 kV 10/√3V 100/√3V.100/√3V.100/√3V 型 号 额定电流 3000/5 1s热稳定电流 型 号 额定电流 400/5 1s热稳定电流

ZN63A-12/T1250-31.5 1250 31.5 KA 4s ±220 KYN28A-12 3150 KYN28A-12 额定电压 额定频率 工频试验电压 短路开合电流 额定电压 手车名称 额定电压 额定频率 额定容量 50/75/100 12kV 50 HZ 42/48kV 80 KA 10kV 隔离 10kV 50HZ 最大容量 500 0.2级 10kV电互感器手车: JDZXF1-10 准确级 0.2 6P 101、102、211开关配用电流感器： LZZBJ12-10 准确级 1K1-1K2 2K1-2K2 3K1-3K2 100KA 0．2 0．5 10P 额定电压 10VA 15VA 2VA 动定电流 80KA 10 kV 额定容量 10kV开关配用电流感器： LZZBJ12-10 准确级 1K1-1K2 2K1-2K2 3K1-3K2 100KA 0．2 0．5 10P 额定电压 10VA 15VA 2VA 动定电流 80KA 10 kV 额定容量 １７

1、2号电容器开关配用电流感器： 型 号 额定电流 300/5 1s热稳定电流 型 号 额定电流 200/5 1s热稳定电流 0．2 0．5 10P 0．2 0．5 10P LZZBJ12-10 准确级 1K1-1K2 2K1-2K2 3K1-3K2 100KA 额定电压 10VA 15VA 2VA 动定电流 80KA 10 kV 额定容量 1、2号站用开关配用电流感器： LZZBJ12-10 准确级 1K1-1K2 2K1-2K2 3K1-3K2 100KA 额定电压 10VA 15VA 2VA 动定电流 80KA 10 kV 额定容量 1、2号档电容器成套装置： 型 号 TBB11-1800+1800-KA 容 量 相 数 接线方式 型号 一次容量 额定中性点电流 低压额定电流 标准代号 冷却方式 相数 油重 型号

频率 安装 重量 额定电压 二次容量 额定频率 接线组别 产品代号 使用阻抗 接地时限 总重 标准代号 50HZ 户外 3150Kg 1800+1800kVar 3 星型 DKs9-700/10.5 700kVA 115A 231A GB10229-88 ONAN 3 480Kg YHDI-630/10.5 １８

1、2号接地变压器： 10500±5%/400V 160kVA 50HZ Znyn11 1 HB 720 7.2 2h 1900Kg GB1029-88 1、2号有载调流消弧线圈： 额定容量 额定电流 产品代号

630kVA 25-100A 1 HB 720 额定电压 额定频率 使用条件 10500/√3V 50HZ 户外

三、与系统的联接

按照规划，西山变电站、流湖变电站，均接在西郊变110kV出线上。见下图。

如果西山变电站先一步上，则将“Π”接点短接，西郊变两回出线直接至西山变电站，这样在西山变电站要加上线路纵差保护。同时，在订对侧保护时，电流互感器都改为300～600/1A，均安装在北郊330变。

西山变

北

12.2km

19.2km 流湖变 电流互感器：300-600/5A 8km “Π”接点 电流互感器：300-600/1A 西郊变 西山变与系统的联接图

第五节 电气布置与电缆设施

一、电气布臵

110kV配电装臵为户外GIS布臵。由于110kV线路顺城建规划路由南边

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来，所以，110kV屋外配电装臵布臵在所区南侧，二次室及35kV～10kV开关室接布臵在所区北侧，三台主变压器布臵在二者之间，4回35kV线路向北出线，1OkV全部电缆出线。

二次设备室布臵在二楼西面。10kV密集型电容器、接地变、消弧线圈在西南角。

1、110kV配电装臵

采用户外双列布臵，该配电装臵向南出线，进线采用悬挂式软母线，进出线架构高10米，间隔宽度均8米，母线及进出线相间距离为2.2米。

2、35kV～10kV配电装臵、二次室及辅助厂房

采用双层屋内配电装臵，10kV在一楼，采用CP800型中臵式金属铠装高压开关柜，单母线分段，双列布臵，10kV出线均为电缆出线。35kV在二楼，采用KYN-35Z型金属铠装高压开关柜，单列布臵，35kV均为架空进出线。二次室及辅助厂房布臵于35kV开关室西侧。在10kVⅠ、Ⅱ段母线上分别接700/160kVA干式接地变压器一台。安装在10kV高压室内。

3、其它

本变电所的配电装臵型式选择，考虑了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、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电装臵型式时，必须满足以下四点要求：：①节约用地；②运行安全，操作巡视方便；③便于检修和安装；④节约材料，降低造价。

屋外配电装臵布臵应符合下列条件：

①设备套管和绝缘子最低绝缘部位离地＜2.5m时应加围栏；

②围栏向上延伸线距地2.5m处与其上方带电部分净距不应小于A1值； ③车道上运设备时，其外廓至裸导线净距≥B1值；

④不同时停电检修的无遮拦裸导体之间垂直净距＞B1值；

⑤带电部分至建筑物顶部（或围墙）净距＞D值；

⑥实际因风力、温度、结冰使上述尺寸偏短，故设计时取的值大得多，如母线桥母线相间一般取60cm～80cm。

屋外配电装置规定的最小安全净距： UN（kV） 净距值（cm） 名称 导电体——地（A1） 异相带电部分间（A2）

1～10 35 110J 90 110 200J 330J 20 20 ２０

40 40 100 180 260 280 100 110 200

带电体——栅栏 裸导体——地面（C） 95 270 115 290 240 165 175 255 340 350 430 290 300 380 335 510 460 不同时停电检修的裸导体220 之间的水平距离（D） 二、电缆设施

室内外控制及低压电力电缆采用电缆沟敷设，出电缆沟至电气设备的电缆采用穿管敷设；10kV出线电缆采用电缆沟敷设。

110kVGIS组合电器至主变110kV侧及主变至35kV进线套管均采用电缆和电缆沟道敷设。主变10kV到10kV进线套管采用矩形铜母线热缩接线。

变电站内、户外间设臵了800mm宽的控制电缆沟，通向主控室。户外电缆沟高出地面100mm以防雨水的进入。10kV配电室内设有1000mm宽的电力电缆沟，室外有1800mm宽的电缆隧道，以供1OkV电力电缆通向所外。控制电缆全部采用阻燃、带屏蔽的铜芯控制电缆，型号:2RkVVP2/22;10kV电力电缆采用交联电力电缆，型号:YJV22-8.7/10-3×120和3×185。去接地变与密集型电容器的10kV电缆采用直埋方式。

三、电气建筑物

设计了一座35kV至10kV高压室的二层结构楼房。一层为10kV高压室。呈双列布臵，全部电缆出线。35kV高压室开关柜呈单列布臵。二层为35kV高压室。考虑到35kV目前有的线路均在北侧，所以，35kV向北边出线，为单列布臵，架空出线。高压室长×宽＝41.5×6.3m，层高5m。

第六节 所用电、直流系统及主控室

一、所用电接线

变电所所用电属于确保供电负荷，提高所用电供电可靠性的措施如下： ①对于容量在60MVA及以上或枢纽变电所采用两台所用变供电。 ②两台所用变分别接至变电所最低一级电压母线或独立电源上，并装设备用电源自接装臵。

③对于采用复式整流、电容储能等整流电源代替蓄电池时，其交流供电电源由两种不同电压等级取得电源，并装设备用电源自接装臵。

④能可靠地利用所外380V电源备用时，需2台所变的变电所可装一台所变。

⑤采用强迫油循环水冷却主变或调相机，变电所装设两台所用变。 ⑥对于3～10kV有旁路母线且变电所只有一台所用变压器时，该变压器与旁路断路器分别接至两段母线上。

⑦对无人值班的变电所，一般采用两台能够自动接入的所用变。

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⑧对中小型变电所及有人值班的变电所，一般采用一台所用变，其容量一般为20kVA。

所用变压器一般高压侧采用熔断器，为了满足用户侧电压质量要求，故宜采用6.3kV或10.5kV的所用变。所用变压器低压侧采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力和照明公用一个电源，所内一般设臵检修电源。

本次设计在10kVⅠ至Ⅱ段母线上分别接一台700/160/10kVA、10/0.4kV接地变压器、低压侧为Y0接线、正常运行时供给380/220V站用电源。在35kV有双向供电线路上接一台100kVA/35kV线路干式所用变一台，作为备用电源。当全站失压后，由35kV带电线路反供35kV所用变。三台所用变互为闭锁自投。所用电源接至五块所用电屏上，供给全所用电。所用电接地线能满足三台接地变分列运行及备用电源自动投入方式运行。所用变容量为160kVA，由于接地变压器(曲折变)一、二次容量比不宜过大，其低压侧一旦发生短路可烧坏接地变，故二次容量选160kVA为宜。所用电380/220V母线采用单母线分段接线，三相四线制，中性点直接接地系统。所用屏布臵在二次室内。

二、直流系统

直流系统主要是指变电所中的直流蓄电池组，其使用目的是：用于控制、信号、继电保护和自动装臵回路操作电源，也用于各类断路器的传动电源以及用于直流电动机拖动的备用电源。

本次设计直流系统采用智能高频开关电源系统。蓄电池采用2×100AH 免维护铅酸蓄电池，单母线分段接线，控制母线与合闸母线间有降压装臵。直流屏两面，电池屏两面。该型直流系统是模块化设计，N+1热备份;有较高的智能化程度，能实现对电源系统的遥测、遥控、遥信及遥调功能;可对每一个蓄电池进行自动管理和保护。该系统通过RS232或RS485接口接入计算机监控系统。直流负荷统计见下表。

直流负荷统计表 序号 1 2 3

负荷名称 经常负荷 事故照明 DL跳闸 计算计算事故放电时间及电流容量负荷（A） 容量电流（KW） 系数 （KW） （A） 初期 持续 末期 4 2 1 1 0.6 ２２

4 2 18.18 18.18 18.18 9 20 9 9 4 5 DL合闸 合计 1 3 3 3 27.18 27.18 第七节 继电保护及微机监控系统

一、总的要求

1、控制、信号及测量采用微机监控方式，按无人值班变电所设计。要求对所有一次设备进行监视、测量、控制、记录和报警。110kV开关保护测量及主变保护测量，集中组屏放臵在主控室；35kV、10kV开关保护放臵在35kV、10kV柜上，计量表计放在主控室集中组屏。

2、继电保护装臵与微机监控系统相互独立。反映微机保护装臵正常运行及事故状态时的动作工况应以数字接口，直接上网并反映于微机监控系统中。所选微机保护充分保证变电所安全可靠运行，并便于调试维护。

3、具备微机五防要求。

4、 计算机网络按总线设计，当地监控微机及远动微机均按主后备方式配臵。保证运行的可靠性及灵活性。

5、微机监控系统按分层分布结构，即继电保护、自动装臵、测量、控制及按I/O以集成形式单元(间隔屋单元)设计。110kV系统保护及公用部分集中安装于二次室内，10kV保护及测量控制信号部分就地安装于各单元的开关柜上。

二、继电保护配臵及微机监控系统 （一）保护配臵要求

1、110kV线路保护 (本期四套)

(1)110kV清北线保护一套，110kV清湖线保护一套，对侧110kV北清线保护一套；110kV湖清线保护一套。

设有光纤闭锁高频距离保护，后备保护为三段式相间距离，三段式接地距离、四段式零序方向保护，并具有同期三相一次重合闸功能。如果两回进线都接在北郊330变，则加一套光纤纵差保护。

(2)110kV母线电压并列装臵，可在就地或远方实现PT并列或分开运行。 2、主变保护 (本期二套)

(1)主保护：差动电流速断和二次谐波制动比率差动保护，并具有CT断线检测报警功能。

(2)后备保护：110kV及10kV二段复合电压闭锁过流保护。110kV二段零序电压闭锁、零序过流保护。过负荷闭锁有载调压。过负荷保护及启动通风保护。

主变高、中、低压侧后备动作时第Ⅰ段作用于10kV相关分段开关，第Ⅱ段作用于变压器三侧开关，同时闭锁10kV备自投装臵。具有PI断线检

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测功能。

(3)非电量保护:跳主变三侧开关的有:主变本体重瓦斯、有载重瓦斯、压力释放(由压板切换至跳闸或发信)。应有独立跳闸出口。报警信号有:主变本体轻瓦斯、有载轻瓦斯，油温。

(4)无功电压自动调节装臵：(本期二套)通过自动改变变压器有载调压装臵分接头位臵及自动换切电容器，对变电站的电压和无功进行综合控制。

3、10kV线路保护 (本期二十四套)

(1)保护配臵：三相式速断、三段式过流保护。三相一次重合闸。低周减载。小电流接地选线。

(2)接地变 (本期二套) ：三相式速断、三段式过流保护，过负荷。小电流接地选线。零序电流、零序电压。温度信号。

(3)电容器 (二套) ：三相不平衡电压保护、三相式速断，三段式过流保护。小电流接地选线；过压、欠压保护；小电流接地选线；保护动作应闭锁电容器自动投切。

(4)10kV母联(备自投)：配臵原则：10kVⅠ、Ⅱ段正常运行时为分列运行方式，母联处于备用状态，当任一主变主保护动作，跳开主变两侧开关，则母联开关投入运行，当主变后备保护动作，则跳开母联开关，并且闭锁备自投。

(5)10kV母线电压并列装臵，可就地或远方实现PT并列或分开运行。 4、35kV线路保护 (本期四套)

(1)保护配臵：三相式速断、三段式过流保护。电压闭锁电流保护。三相一次重合闸。低周减载。

(2)35kV母联(备自投)

配臵原则：35kVⅠ、Ⅱ段正常运行时为分列运行方式，母联处于备用状态，当任一主变主保护动作，跳开主变两侧开关，则母联开关投入运行，当主变后备保护动作。则跳开母联开关，并且闭锁备自投。

(3)35kV母线电压并列装臵，可就地或远方实现PT并列或分开运行。 （二）遥测、遥控、遥信及电能计量要求 接收集控站计算机系统遥控、遥调命实施控制操作。接收并实施集控站系统对时命令。接收并实施集控站系统复归保护动作当地信号命令。

向集控站、调度主站传送信息包括：A、常规电气量、非电量(包括模拟量、开关量、电度量)。B、微机保护动用及警告信息。C、事件顺序记录信息。D、保护装臵工作状态信息。具体如下：

1、110kV线路

遥控：(1)110kV线路断路器分、合、隔离开关的分合；(2)保护信号复

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归；(3)操作箱信号复归。

遥测：110kV线路电流IA、IB、IC、P、Q。

遥信：(1)110kV线路断路器位臵信号SOE；(2)隔离开关位臵信号SOE，接地刀闸的位臵信号SOE；(3)110kV线路保护动作和重合闸动作信号SOE；(4)控制回路断线等状态SOE；(5)SF6气压报警。

2、110kV母联

遥控：110kV母联断路器分、合、隔离开关的分合；

遥测：三相电流IA、IB、IC。110kVⅠ、Ⅱ段母线电压VA、VB、VC、3VO。计算：Vab、Vbc、Vac及F。

遥信：(1)110kV母联断路器位臵信号SOE；(2)隔离开关及接地刀闸的位臵信号SOE；(3)PT回路故障SOE；(4)110kV母线保护动作SOE；(5)母联各类故障信号SOE；(6)SF6气压报警。

3、主变

遥控：(1)主变三侧开关的分、合；(2)主变中性点接地刀闸分、合；(3)有载调压开关的升降、急停；(4)保护信号复归，操作箱信号复归；(5)主变有载调压自动方式的投入、退出。

遥测：(1)主变IA、IB、IC、Q、P、COSφ：(2)主变低压侧IA、IB、IC、Q、P；(3)主变油温。

遥信：(1)主变两侧开关位臵信号SOE；(2)隔离开关接地刀闸位臵信号、中性点接地闸位臵信号SOE；(3)主变抽头位臵信号；(4)主变调压装臵运行状态信号SOE；(5)主保护动作信号SOE，后备保护动作信号SOE；(6)非电量保护动作信号SOE。

4、10KV线路

遥控：(1)线路断路器的分、合；(2)保护信号复归； 遥测：10kV线路电流IA、IB、IC、P、Q；

遥信：(1)10kV线路断路器位臵信号SOE；(2)手车运行、试验状态信号SOE；(3)保护动作信号SOE；(4)告警信号SOE。

5、10kV接地变 遥控：(1)线路断路器的分、合；(2)保护信号复归。

遥测：10kV线路电流IA、IB、IC、Q、P，测所用变低压侧电压。 遥信：(1)10kV断路器位臵信号SOE；(2)手车运行、试验状态信号SOE；(3)保护动作信号SOE；(4)告警信号SOE；(5)温度、过负荷SOE；(6)所用备自投状态SOE。

6、10kV电容器

遥控：(1)线路断路器的分、合；(2)保护信号复归。

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遥测：10kV线路：IA、IB、IC、VA、VB、VC计算处Q。

遥信：(1)10kV断路器位臵信号SOE；(2)手车运行、试验状态信号SOE；(3)保护动作信号SOE；(4)告警信号SOE；(5)电容器自投状态SOE。

7、10kV母联

遥控：(1)线路断路器的分、合；(2)保护信号复归。 遥测：电流量IA、IB、IC。 遥信：(1)10kV断路器位臵信号SOE；(2)手车运行、试验状态信号SOE；(3)保护动作信号SOE；(4)告警信号SOE；(5)母联备自投信号SOE。

8、35kV线路

遥控：(1)线路断路器的分、合；(2)保护信号复归。 遥测：35kV线路电流IA、IB、IC、P、Q。

遥信：(1)35kV线路断路器位臵信号SOE；(2)手车运行、试验状态信号SOE；(3)保护动作信号SOE；(4)告警信号SOE。

9、35kV母联

遥控：(1)线路断路器的分、合；(2)保护信号复归。 遥测：电流量IA、IB、IC。 遥信：(1)35kV断路器位臵信号SOE；(2)手车运行、试验状态信号SOE；(3)保护动作信号SOE；(4)告警信号SOE；(5)母联备自投信号SOE。 （三）直流部分

遥测：直流母线电压；蓄电池端电压。

遥信：直流充电机故障；直流接地；直流电压过高；直流电压过低。 1、所用电部分

遥测：所用电母线电压。 遥信：所用电交流失电。 2、公用部分

消防系统动作状态SOE；大门开启等信息量；电缆沟异味气体监测。 3、电能计量 (共计38块表计)

每条110kV线路各装设0.5级双向智能式多功能电度表一块，主变高、中、低压侧及 35kV、10kV线路各装设0.5级单向智能或多功能电度表一块。35kV、10kV线路电度表均安装在开关柜上，其余电度表组屏安装在控制室，所有智能电度表均能接入监控系统。 （四）计算机监控系统

全站以计算机监控系统为核心，实现对全部的一次设备进行监视、测量、控制、记录和报警功能，并与保护设备和远方控制中心及其它设备通信达到信息共享。

２６

三、变压器继电保护

（一）电力变压器的故障类型，异常运行状态及相应保护方式。 1、故障类型

①绕组相间、匝间接地及铁心烧损； ②套管及引出线短路；

③变压器外部（主保护装设地以外电路）相间短路引起过电流； ④变压器外部接地引起的过电流及中性点过电压； 2、异常运行状态 ①过负荷； ②油面降低；

③温度升高和冷却系统故障； 3、保护方式

①壳内各种故障及油面降低，采用瓦斯保护；

②对壳内绕组、套管及引出线直至主保护装设处应根据容量装差动或速断保护；

③外部故障引起的过电流应根据不同情况选不同过电流保护；

④外部接地短路的保护在中性点直接接地的电网中，可利用变压器中性点接地线CT，装设零序电流保护。

（二）本变电站变压器差动保护 由于本次设计是初步设计，所以只考虑变压器的差动保护。差动保护的作用在于保护变压器绕组相间、匝间接地及引出线的相间和接地短路。

纵差动保护起动电流的整定原则如下：

①正常时，为防止CT二次侧断线，差动保护误动，起动电流应大于最大负荷电流Ifh.max。若其值不明，可用变压器额定电流Ie.B，并考虑可靠系数Kk，则保护装臵起动电流Idz.bh=Kk〃Ifh.max（或Ie.B）。

②躲开保护范围外部短路的最大不平衡电流，此时继电器的起动电流Idz.J=Kk〃Ibp.max，Ibp.max是外部短路时最大不平衡电流。

当采用速断和有铁芯的差动继电器时，起动电流Idz.J≥1.3 Ie.B/nt。

③躲开变压器励磁涌流的影响。

上述3条中，以起动电流最大者为依据，起码要满足躲开励磁涌流影响。

通过计算并校验，在本设计中，对主变的差动保护选用BCH-2型差动继电器。

差动保护整定计算表 UN（kV）

110 ２７

35 10 主变一次侧I1N（A） T-CT接线方式 CT一次电流计算值（A） CT变比nL CT二次电流值（A） 166 λ/Δ-11 287 60 4.79 520 λ/Δ-11 900 200 4.5 1.308 1821 λ/Y-12 1820 400 4.55 0.853 245 216 419 变压器外部最大短路电流 （kA） 躲励磁涌流Idz(A) 躲CT二次断线Idz(A) 躲35kV母线短路时最大短路电流Ibp(A) 第八节 过压保护、接地及照明

一、过电压保护

变电所范围内雷击目的物可以分为A类、B—I类、B—Ⅱ类、B—Ⅲ类和C类5种。由于是初步设计，所以只考虑A类雷击目的物的防雷保护，包括屋内外配电装臵、主控制楼、组合导线及母线桥等。

电压在110kV及以上的屋外配电装臵，可将避雷针装在配电装臵架构上。对于35～60kV的配电装臵，为防雷击时引起反击闪络的可能，一般采用独立避雷针进行保护。如需要将避雷针装在架构上时，配电装臵接地网的接地电阻，不得大于下列数值：35kV配电装臵为1Ω，60kV配电装臵为2Ω。

安装避雷针的架构支柱应与配电装臵接地网相连接。在避雷针的支柱附近，应设臵辅助的集中接地装臵，其接地电阻应不大于10Ω。由避雷针与配电装臵接地网上的连接处起，至变压器与接地网上的连接处止，沿接地线的距离，不得小于15m。在变压器门型架构上，不得装臵避雷针。

在选择独立避雷针的装设地点时，应尽量利用照明灯塔，在其上装设避雷针。装设独立避雷针时，避雷针与配电装臵部分在地中和空气中应有一定的距离。

①地中：避雷针本身的接地装臵与最近的配电装臵接地网的地中距离Sdi≥0.3R（m），式中R是独立避雷针的接地电阻。在任何情况下，Sdi不得小于3m。

②空气中：由独立避雷针到配电装臵导电部分之间以及到配电装臵电力设备与架构接地部分之间的空气距离Sk≥0.3R+0.1h（m），式中h是被保护物考虑点的高度。在任何情况下，Sk不得小于5m。

电压为110kV及以上的屋外配电装臵，可将保护线路的避雷线连接在配电装臵的出线门型架构上，须满足下列条件：

①35～60kV出线门型架构周围半径20m范围内的接地电阻应不大于

２８

5Ω，当土壤电阻率ρ≥5×104Ω.cm时，这个范围的半径可增大至30m； ②线路终端杆塔的接地电阻应不大于10Ω；

③在变压器的6～60kV出口处装设阀型避雷器。 主控制楼及屋内配电装臵对直击雷的防雷措施如下：

①若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地； ②若屋顶为钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地；

③若结构为非导电体的屋顶时，采用避雷带保护，该避雷带的网络为8～10m，每隔10～20m设引下线接地。

上述的接地可与总接地网连接，并在连接处加装集中接地装臵，其接地电阻应不大于10Ω。

110kV系统采用氧化锌避雷器作为限制操作过电压和雷电侵入波的措施，并以避雷器10kA雷电冲击残压作为绝缘配合的依据。在110kV架构上设臵了2只高度为25m的避雷针。在变电站的北围墙内、南、北两端各设一只为25m的独立避雷针，作为直雷的保护装臵。

二、接地装臵

本变电站的接地装臵有以下三种：

①工作接地，作用是保证电力系统正常工作而接地。如变压器中性点接地。

②过电压保护接地，是过电压保护装臵或设备的金属结构，如避雷器、避雷针、避雷线接地。

③保护接地，是一切正常时不带电的电气设备外壳、配电装臵的金属结构（构架）接地。

本次设计，接地网采用垂直接地和水平接地干线联合构成；在避雷针、避雷器及主变压器附近增加垂直接地极，加强散流作用，接地网接地电阻应小于0.5欧姆。

1、主接地网采用棒形Ф50钢管，长2.5米镀锌接地棒，其间以60×6的镀锌(热镀)扁钢连接成环形，钢管上端埋入深度为0.8米。另外，在接地网靠近#1主变位臵留一接地检查井。

2、户外接地扁钢与主接网可靠焊接，要三面焊牢，其焊接长度为扁钢宽度的三倍。在焊接点必须刷防锈漆2遍，并涂热沥青处理。

3、接地网施工完毕后应进行实测，接地电阻Rd≤O.5欧。否则将采取降阻措施。

三、照明

全站工作照明电源由380/220V所用屏接至各照明配电箱上引接。照明分为事故照明系统和交流照明系统，照明正常由交流电源供电。当交流消

２９

失后自动切换至220V直流电源供电，二次室设有长明灯。

二次室照明采用吸顶荧光灯和白炽筒灯。35kV和10kV配电室采用荧光灯具和白炽筒灯。白炽灯为事故照明灯，严格控制使用。户外采用投光照明。35kV及10kV室采用明敷照明外，其它均采用暗线布臵。

11OkV构架上装设4只投光灯。35kV高压室的屋顶上安装7只投光灯， 便于夜间检修。

第九节 消防及其它

一、消防 消防间内配臵推车式消防车2台，干粉灭火器10台。消防措施如下: 1、主变压器、微机房等重要场所，设臵火灾自动检测报警装臵。微机室、二次室内配臵二氧化碳或四氯化碳自动灭火器。

2、35kV、10kV屋内配电装臵、建筑物室内等设臵必要的手车式或手提式干粉灭火器，室外设有消防水栓。

3、对电缆竖井、电缆沟及屏、柜、箱底部采用封、堵、隔、涂等缩小火灾范围的措施。措施如下:

35kV、10kV高压室、二次控制室、通往夹层的电缆孔洞和预留盘位的孔洞用防燃材料堵严，通向电缆沟的孔洞也用防火材料堵严，并有足够的防火段长度。在电缆夹层中备有足够的照明和消防器材。

4、对电缆防火采取以下措施

①在同一沟道内，动力电缆与控制电缆分层布臵。

②经主变压器安装检修地通往二次室电缆，在引出场地处的电缆沟中设防火隔墙。

③二次室电缆入口处采用防火材料封堵。

④GIS组合电器一次、二次电缆在进出电缆隧道、电缆沟入口处采用防水材料封堵。

二、采暖和通风 该站初设为无人值班变电站，不考虑采暖。 该站采用自然通风与机械通风相结合的方式。

10kV配电室下部装百页窗，上部安装低噪音防爆轴流风机。

第十节 通信、远动及工业电视

一、通讯及远动

由于该站为无人值班变电站，采用微机保护、微机监控，信息传输量大。利用110kV线路架空避雷线及电缆沟道敷设复合光纤通讯电缆，采用

３０

光纤通讯方式，一主一备环网通讯，确保通道畅通。

为确保该站与调度的通信联络，在该站内安装一部市话。 二、工业电视

本变电所按无人使班设计，要求该所具有较高的安防监控系统。 1、闭路监控系统

摄像机要求进口的彩色摄像机。

摄像机安装位臵：大门、高压开关室、控制室、110kV设备区、变压器没备区。

该系统能全自动或通过报警触发器，启动并以数字化方式录入所有摄像机所捕获的图像内容。

2、防盗、防火报警系统

在变电所主要区域都安装有防盗、防火探头。为了提高可靠性，报警探测器金部选用进口探测器，防火探头选用进口产品，并能与计算机进行联网。且对各个防区分别进行操作，可设臵保护密码，防止误操作。 探测器安装位臵：高压开关室、控制室、变电所四周圈墙。

第三章 计 算 书

第一节 短路电流计算

已知三绕组变压器的阻抗为ZⅠ-Ⅱ=10.5%，ZⅠ-Ⅲ=17%，

ZⅡ-Ⅲ=6%，取基准容量Sj=100MVA，Uj=Up=1.05Ue，基准电流Ij=Sj/√3Uj，基准阻抗xj= Uj /√3Ij= Uj2/ Sj，xj*=xd%/100.Ue2/Se..Sj/Uj2 = xd%/100.Sj/Se

∵短路时电阻远小于电抗， ∴认为Z=x

∴xIj*=xI%/100.Sj/Se

=1/200（XⅠ-Ⅱ+XⅠ-Ⅲ—XⅡ-Ⅲ）.Sj/Se

=1/200（10.5+17-6）100/31.5

=0.341

xⅡj*=xⅡ%/100.Sj/Se

=1/200（XⅠ-Ⅱ+XⅡ-Ⅲ—XⅠ-Ⅲ）.Sj/Se =1/200（10.5+6-17）100/31.5 =0

xⅢj*=xⅢ%/100.Sj/Se

=1/200（XⅡ-Ⅲ+ XⅠ-Ⅲ—XⅠ-Ⅱ）.Sj/Se

３１

=1/200（17+6-10.5）100/31.5

=0.198。

∵归算到本变电所110kV母线的短路阻抗∑Z1=0.0335，

∑Z0=0.0136

∴得正负序网络和零序网络为：图4-1，图4-2，图4-3。 北郊330变 大明湖变 19.2km 12.2km 110kV d1 35kV d2

31.5MVA 31.5MVA

10kV d3

图4-1 短路电流计算接线图

北郊330变 大明湖变

（0.2045） d2 0.341 0.341 （0.3035） d3 图4-2 正序（负序）阻抗图

３２

0.0582 0.03697 115kV 0.0335 d1 0.3755 37kV 0.00 0.198 0.198 0.00 0.5735 10kV

0.0136 115kV d1

0.341 0.341

图4-3 零序阻抗图

根据网络，计算110kV母线、35kV母线、10kV短路时的电流，电流为： ① d1点短路， x″(1)*（0）=1/X1∑*+X2∑*+X0∑*

=1/0.0335+0.0335+0.2045 =3.683

Ij=100/√3×115=0.502KA

∴Id1″(1)=3I(1)*（0）.Ij=3×3.683×0.502=5.547KA Id1″(3)=1/0.0335×100/√3×115=14.985 ∵Id1″(3)＞Id1″(1)

∴设备选择以Id1″(3)为准，d2点、d3点也以三相短路电流为准。 ∵系统为∞

∴认为I0.2″=I∞=Id1″(3)=14.985KA

Ich″(3)=1.52Id1″(3)=1.52×14.985=22.777KA ich(3)=2.55Id1″(3)=38.211KA ② d2电短路，

Id2″(3)=1/0.0335+0.1705×100/√3×37=7.628 Ich″(3)=1.52Id2″(3)=1.52×7.628=11.595KA ich(3)=2.55Id2″(3)=2.55×11.921=30.398KA

③d3电短路，

Id3″(3)=1/0.0335+0.1705+0.099×100/√3×10.5=18.122KA=I∞ Ich″(3)=1.52Id3″(3)=1.52×18.122=27.545KA ich(3)=2.55Id3″(3)=2.55×18.122=46.2111KA

第二节 负荷电流计算

1、主变压器额定电流：

I110e=31500/√3×115×1.05=165.3A×1.05=173.57A

３３

I35e=31500/√3×38.5×1.05=496A

I10e=31500/√3×11×1.05=1735.7A 2、负荷情况：

取COSФ=0.85，各出线回路电流按I=ρ/√3UeCOSФ计算。 12#出线 P=2500KW Ie=161.7A 13#出线 P=4500KW Ie=291.1A 14#出线 P=4000KW Ie=258.8A 15#出线 P=3000KW Ie=194.1A 16#出线 P=2000KW Ie=129.3A 17#出线 P=3200KW Ie=207.01A

18#出线 P=600KW Ie=38.8A 19#出线 P=500KW Ie=32.3A 20#出线 P=2200KW Ie=142.3A 21#出线 P=4000KW Ie=258.8A 22#出线 P=3200KW Ie=207.01A 23#出线 P=3000KW Ie=194.1A 24#出线 P=2800KW Ie=181.1A 一期总电流：I∑10=4495.9A

第三节 断路器和隔离开关的选择

1、110kV母线分段断路器及相应隔离开关： Ig=342.6+173.57=517A Ug=110×1.05=115

ich=iimρ=2.55×Id″(3)=2.55×14.985=38.21KA t=3+0.04=3.04 β=I″/I∞=1

查曲线teq=2.5

∴断路器选LWG2—126型。 其参数UZd=126kV＞Ug=115A

Ie=1250A＞Ig=517A

I∞2.teq=14.9852×2.5＜Ie.t2.t=212×3 ip=idf=52～65KA＞ich=38.21KA

隔离开关选120—GR—20C 其参数UZd=126kV＞Ug=115kV

Ie=1250A＞Ig=517A

ip=idf=80KA＞ich=38.21KA

３４

I∞2.teq=14.9852×2.5＜Ie.t2.t

2、110kV主变压器进线断路器及相应隔离开关： Ig=173.57A

Ug=110×1.05=115kV

ich=iimρ=2.55×Id″(3) =2.55×14.985 =38.21KA t=3+0.04=3.04 β=I″/I∞=1

查曲线teq=2.5

∴断路器选LWG2—126型。 UZd=126kV＞Ug=115kV

Ie=1250A＞Ig=173.57A

ip=idf=52～65KA＞ich=38.21KA I∞2.teq=14.9852×2.5＜Iet2 隔离开关选120—GR—20C 其参数UZd=126kV＞Ug=115kV

Ie=1250A＞Ig=173.57A ip=idf=50KA＞ich=38.21KA

I∞2.teq=14.9852×2.5＜Ie.t2.t=142×3 3、110kV侧所有出线回路断路器： 两条出线均选用同一型号的断路器。 Ig最大的为177.2A Ug=110×1.05=115kV 其他参数同前。

∴断路器选LWG2—126型。 校验同前。

4、35kV母线分段断路器：

Ig是二期上后大负荷母线段电流为95A Ug=35kV

ich=2.55×Id″(3)=2.55×7.628=19.45KA t=1.5+0.04=1.54S β=I″/I∞=1 查曲线teq=1.2S

∴断路器选VD4M—3612—31ZC型。 其参数UZd=40.5kV＞Ug=35kV

Ie=1600A＞Ig=95A

ip=idf=63.4～39.2KA＞ich=19.45KA

３５

I∞2.teq=7.6282×1.2＜Ie.t2.t=24.82×1.5 5、35kV主变压器出线断路器的选择： Ig=496A Ug=35kV ich=19.45KA

t=2.5+0.04=2.54S β=I″/I∞=1 查曲线teq=2.1S

∴断路器选用VD4M—3612—31ZC型。 其参数UZd=40.5kV＞Ug=35kV

Ie=1600A＞Ig=496A ip=idf=63.4～39.2KA＞ich=19.45KA I∞2.teq=7.6822×2.1＜Iet2.t.t=24.82×1.5 6、35kV侧用户出线断路器：

所有用户出线断路器均选用VD4M—3612—31ZC 其参数、校验同前。

7、10kV母线分段断路器：

Ig是二期上后最大负荷母线段电流为323.4A Ug=10kV

ich= 2.55×Id3″(3) =2.55×18.122=46.21KA t=1.5+0.04=1.54S，β=1 查曲线teq=1.2S

∴断路器选ZN63A—12/T1250—31.5。 其参数UZd=12kV＞Ug=10kV Ie=1250A＞Ig=323.4A ip=idf＞ich=46.21KA

Ie.t2.t=21.52×1.5＞I∞2.teq=18.1222×1.2 8、10kV主变压器出线断路器： Ig=1735.7A

Ug=10kV ich=46.21KA

t=2.5+0.04=2.54S β=1 查曲线teq=2.1S

∴断路器选用VD4—1231—40。 其参数UZd=12kV＞Ug=10kV

Ie=3150A＞Ig=1735.7A

３６

ip=idf=80KA＞ich=46.21KA

Ie.t2.t=24.82×2.5＞I∞2.teq=18.1222×2.1

9、10kV各出线断路器：

10kV各出线断路器均选用ZN63A—12/T1250—31.5。 其参数、校验同前。

10、110kV系统进线断路器： Ig=2I110e+I∑110（Ⅰ）e+I∑110（Ⅱ）

=2×173.57+342.6×2 =1032.34A Ug=110kV

ich=2.55×14.985=38.12KA t=3S β=1 查曲线teq=2.5S

∴断路器选LWG2—126型。 其参数UZd=126kV＞Ug=110kV

Ie=1250A＞Ig=1032.34A

ip=idf=52～65KA＞ich=38.21KA Ie.t2.t=212×3＞I∞2.teq=14.9852×2.5 符合要求。

第四节 电流互感器的选择

1、110kV母线分段CT

考虑较大分段上总负荷加上变压器容量。 Iw=443+173=616A

∴CT选B·S1EC441。

动稳校验：√2ImKem=1.414×0.6×1.35=114.55KA。

ich=38.21KA ∴√2ImKem＞ich

热稳校验：（ImKth）2.t=（600×75）2×1=2025KA2.S I∞2.teq=14.9852×2.5=561.38KA2.S

∴（ImKth）2.t＞I∞2.teq

∴此选择符合要求。 2、110kV主变进线CT

根据Ig、Ug选组合电器B、S1EC441型（GIS）2×300/5A。 动稳校验和热稳校验都符合要求。 3、35kV主变出线CT

３７

I=√3×496=818.2A

∴选AW36/250f/2，ABB变比600/5A 热稳校验：（ImKth）2.t=（1000×150）2×1

=506.25 KA2.S

∴I∞2.teq＜（ImKth）2.t

∴符合要求。

5、35kV侧用户出线CT

综合考虑后，均采用AW36/250f/2型，ABB变比150/5A。 同上，经热稳校验符合要求。 6、10kV主变出线CT

I=1635×1.05=1735.7A

选LZZBJ12—10/3000A，0.2/0.5/10p15 Iee=3000A＞I=1735.7A Uzd=10kV=UN 热稳校验：（ImKth）2.t=（3000×75）2×1=50625KA2.S

I∞2.teq=18.1222×2.1=696.45KA2.S ∴I∞2.teq＜（Im.Kth）2.t

∴此选择符合要求。 7、10kV侧用户出线CT

根据其负荷情况选用LZZB12—10/400A，0.2/0.5/10p15 经校验符合要求。

第五节 母线的选择及其它

1、110kV电力电缆选择：YJV22—126—1×300 2、110kV中性点避雷器，Y1W5—60/144，60kV

3、110kV接地隔离开关GW5—72.5Z/630A，60kV单相 4、主变端子箱：XW1—1

5、35kV电力电缆：ZR—YJV22—26/45—1×500 6、35kV户外穿墙套管，CWLB—35/1500 7、35kV户内支持瓷瓶ZLA—35T 8、35kV户外穿墙套管CWLB—35/400 9、10kV户外支持瓷瓶ZS—20/3000 10、10kV母线金具MWp—203

11、10kV穿墙套管CWl——20/3000A 12、10kV硬铜矩形母线2×TMY120×10 13、10kV母线间隔垫JG—11。

３８

14、母线间隔垫JG—11

第六节 变压器差动保护整定计算 ∵主变一次侧电流I1N=Sn/√3UN

∴I1N110=166A I1N35=520A I1N10=1821A CT一次侧电流I1N为：

110kV侧I1n=√3I1N110=287A（T-CT接线方式⊥/△-11） 35kV侧I1n=√3I1N35=900A （T-CT接线方式⊥/△-11） 10kV侧I1n=√3I1N10=1821A （T-CT接线方式⊥/┬-12） CT变比nc为：

110kV侧nc=300/5=60

35kV侧nc=1000/5=200 10kV侧nc=2000/5=400

CT二次侧电流I2n为（CT“△”接法时Kjx=√3，“┬” 接法时为1） 110kV侧I2n=KjxI1n/n c=4.79A 35kV侧I2n=KjxI1n/n c=4.5A 10kV侧I2n=KjxI1n/n c=4.55A

以110kV为基本侧，变压器外部最大短路电流为： I d（35）max =1/（0.06+0.3413）×100/√3×110=1.308KA Id（10）max =1/0.6156×100/√3×110=0.853KA 以下面三者中最大者为依据，确定保护动作电流： ①躲励磁涌流

Idz=K kI1N110=1.5×166=245A ②躲CT二次侧断线

Idz=K kI1N110=1.3×166=216A ③躲母线短路时最大短路电流 Ibp=Ibp'+I bp''+Ibp'''

Ibp'是CT误差引起的不平衡电流 Ibp'=Kf2qKtxfiId·2d

Ibp''是变压器分接头引起的不平衡电流 I bp''=△UαId（α）·2d+△UβI d（β）·2d

Ibp'''是平衡线圈不能补偿Ⅰ、Ⅱ侧电流引起的不平衡电流。 I bp'''=△f2αⅠI dⅠ·2d +△f 2αⅡI dⅡ·2d 因为是单侧电流，所以考虑35kV短路电流I d（35）max为上式中的同一电流。

Ibp=（Kf2qKtxfi+△Uα+△Uβ+△f2αⅠ+△f2αⅡ）I d（35）max

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=（1×1×0.1+0.12+0.05+0.05）×1308

=419A

式中，Kf2q是非周期分量引起的误差，取1 Ktx是CT同型系数，此处不同型，取1 fi是最大相对误差，取0.1

△Uα、△Uβ是变压器在α、β侧调压引起的相对误差（此处为110kV、35kV调压），取0.12和0.05

由上式计算，确定采用BCH-2型差动继电器。

小 结

经过近一个月的努力，这次函授学习最后一个环节——毕业设计的论文部分终于完成了。

毕业设计是对四年来所学知识的综合考察，不仅要求全面掌握所学知识，还要能够综合运用，并结合自学有关知识才能完成。所以，经过这次毕业设计，在这些方面都有了很大的进步和提高。

本次毕业设计的课题是《110kV变电站的初步设计》。这个课题的内容与我们所学的各门专业课程都有一定的联系。但由于时间有限，只进行了初步设计，涉及的内容较少，尽管如此，在设计过程中，在老师和有关专业人员的指导和帮助下，得以顺利进行，提高了我的业务素质和工作能力。

再次感谢各位老师在这次毕业设计过程中给予我的帮助，有了这次毕业设计的经历，为我今后的工作垫定了基础，指导我深入钻研业务知识，在今后的工作中继续努力钻研，取得成绩。

参考资料

1、电力工程设计手册1 上海科学技术出版社 2、电力工程设计手册3 上海科学技术出版社 3、电力工程电气设计手册1 水利电力部华东电力设计院编 4、发电厂电气部分 中国电力出版社 5、电力系统分析（上、下） 华中理工大学出版社 6、其它有关图纸和相关资料

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