211工程学院110 35KV变电站设本科毕业设计论文

目录

前言(2)

第一章 电气主接线设计（3） 第二章 短路电流计算（13） 第三章 电气设备选型（17）

第四章 户内、外配电装置的配置（33）第五章 无功补偿设计（35） 第六章 避雷器选折（36） 谢辞（38）

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前言

变电站是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。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。电气主接线的拟定直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定因素。

本次设计为110KV变电站电气一部分初步设计,设计的目的是提高自己的技能水平，综合能力。达到理论联系实际，学有所用；通过本次对电气主接线图的设计，变压器的选型，及短路电流的计算，掌握了供电部分的初步设计。

在毕业设计期间彭长均老师在设计的选题和设计思路上给了我很多的指导和帮助。彭长均老师循循善诱的教学方法、热情待人的处事方式、一丝不苟的治学态度、对学生严格要求的敬业精神给我留下了很深的印象。在此，我对恩师表示最崇高的敬意和最诚挚的感谢。

由本人水平有限，没有实际设计经验，设计中错误和不妥之处在所难免，敬请各位老师批评指正。

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第一章 电气主接线设计

1.1概述

变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。电气主接线是各种电器设备如发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线、电缆、线路等按照一定的要求和顺序连接起来，完成电能的输送和分配的电路。电气主接线是传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用国家统一的图形和文字符号表示各种电气设备，并按工作顺序排列，详细地表示电气主接线的全部基本组成和连接关系的接线图，称为主接线图。主接线的设计必须根据电力系统、发电厂或变电站的具体情况，全面分析，正确处理好各方面关系，通过技术经济比较，合理地选择主接线方案。 1.2 电气主接线的设计原则

电气主接线设计的基本原则为：以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展的方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点、准确地掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。

1.3 电气主接线的设计步骤

1) 原始资料的分析。变电的类型：根据变电所在电力系统中的地位和作用，可分为枢纽变电所、中间变电所、地

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区变电所、和终端变电所等类型；变电所在电力系统中的地位和作用：分析变电所在系统中处的地位，与系统的联系情况，是非有穿越功率，本所停电对系统供电可靠性的影响等；当地的环境、气温、海拔、污染程度、地震烈度等都影响电气设备和配电装置的选择。变电所级后的发展方向是向小型化、无油化、自动化方向发展。 2) 对拟定的各方案进行技术、经济比较，选出最好的方案。各主接线方案都应该满足系统和用户对供电可靠性的要求，在兼顾到今后的扩容和发展前提下，通过经济比较，得出最终方案。 3) 绘制电气主接线图。 1.4 电气主接线设计的基本要求

1) 可靠性

a) 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。

b) 断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。

c) 尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。 d) 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。 2) 灵活性

a) 在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路原件，合理调配电源和和负荷。

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b) 在检修时，可以方便地停运断路器、母线及二次设备，并方便地设置安全措施，不影响电网的正常运行和对其他用户的供电。 3) 经济性

a) 主接线应力求简单，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。

b) 要能使继电保护和二次贿赂不过与复杂，以节省二次设备和控制电缆。

c) 要能限制短路电流，以便选择廉价的电气设备或轻型电器。 d) 占地面积小。

e) 电能损耗小。积经济合理地选择变压器的类型、容量、数量和电压等级。 4) 发展性。

主接线可以容易地从楚漆器接线方式过渡到最终接线。

1.5 本站电气主接线设计

根据原始资料本变电站主供电源取自系统A变电站1个110KV出现间隔单回线供电，另由B变电站提供提供一回10KV架空线作为备用电源。系统要求仅在工作电源停止供电时，才允许使用备用电源。其参数与线路接线已给出。

通过分析设计有两个方案。如下所示： 方案1：单母线分段

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方案2：双母线

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对方案一和方案二的综合比较，见表1-2。

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可靠性 方案一 方案二 比较结果 当母线发生故障或检修时，当母线故障检修时，隔离方案一优仅断开该段电源和变压器，开关作为操作电器，再倒于方案二 非故障段仍可继续工作，但换操作时容易误操作；检需限制一部分用户的供电。可靠性较高 修任一回路母线或母线隔离开关，只停该回路。 可以轮换检修母线或母线隔离开关而不致供电方案二优于方案一 灵活性 当一段母线隔离开光故障或检修时，该段母线上的所有回路长时间停电。灵中断；母线故障后能迅速活性较差 经济性 恢复供电。灵活性高 接线简单，电气设备使用隔离开关、配电装置数量方案一优相对较少，占地面积小，增加；构架高度增加；占于方案二 维护费少 地面积大 发展性 易于扩建，利于以后规划 便于向母线左右任意一方案二优个方向扩建 于方案一 根据《电力系统分册》单母线分段可用于110?220KV级为4回，满足本变电所要求，接线方式应选择简单明了的方案。综上所述方案一优于方案二，故选择方案一为本变电站的主线形式。

1.6主变压器选择

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一、变压器容量的确定

1) 变电所建成后5?10年规划负荷选择，并考虑到远期10?20年的负荷发展，对城郊变电所，主变压器容量应与诚市规划相结合。

2) 装有两台以上主变压器的变电所，应考虑一台主变压器停运时，其余变压器容量不应小于60%的全部负荷，并保证一类、二类负荷供电。

3) 任一台变压其单独运行时，应满足全部一级负荷需求。S 二、变压器台数的确定

1) 与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变压器应不小于2台。

2) 与系统联系较弱的中、小型电厂和低压侧电压为6?10KV的变电所或与系统联系只是备用性质，可只装1台主变压器。 3) 对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器。

S> S

N

有原始资料可知，本变电站的最大供电负荷为42000KW，功率因数为0.95。

容量：S=P/cosφ=42000kw/0.95=44210kw

本变电所只装设装设一台变压器，变压器的容量按下列选择：

SN > S=44210KW

变压器的容量应为50000KVA。型号: SFZ9—50000/110

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型号 额（高定K电V压 空载损耗 阻抗） 电流（KV） 电压压 低压 （%） 空载 负载 （%） 0.5 47.76 194.4 10.5 SFZ9—50000/110 110±8*1.2510.5 % 1.7电气主接线设计效验

A. 110KV侧线路效验

根据原始资料A变电站到本变电所的架空线的型号为LGJ—150。

导线型号 标称截面 ( mm2 ) LGJ—150

1) Q2=S2—P2 Q=13860KVar

电压损耗：?U =（P r1+Q x1）L/UN

=（42×0.21 +13.86×0.416）×35/110 =4.64KV

?U%=?U/ UN×100%=4.64/110×100%=4.2%<5%

r1 (Ω/KM)x1 (Ω/KM) +70℃长期允载流量 （A） 463 150 0.210 0.416 结论：满足要求

2) 最大工作电流：Igmax=P/1.732 UN cosφ

=42000/(1.732 ×110×0.95)=232A 发热温度：因为单回路运行，为线路最大工作电流计算

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I0=463A I0 ＞ Igmax

结论：满足要求

3) 电晕条件：当海拔不超过1000m时，在常用的相间距离 情况下，110KV 导线型号不小于LGJ—70,可不进行电晕效验。

结论：满足要求

4) 机械强度：为保证架空线线路具有必要的机械强度，对于跨越铁路，通航河流、公路、通信线路以及居民区电力线路，其导线截面积不得小于35 mm2; 通过其他地区的允许最小截面积为：35KV及以上线路25 mm2；35KV以下线路16 mm2。

150 mm2＞25 mm2 结论：满足要求

B. 35KV侧线路效验

根据原始资料B变电站到本变电所的架空线的型号为LGJ—300。 导线型号 标称截面 ( mm2 ) LGJ—300 300 r1 (Ω/KM)x1 (Ω/KM) +70℃长期允载流量 （A） 735 0.105 0.395 1) 电压损耗：?U =（P r1+Q x1）L/UN

=（42×0.105 +13.86×0.395）×5/10 =4.94KV

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?U%=?U/ UN×100%=4.94/10×100%=4.9%<5%

结论：满足要求

2) 最大工作电流：Igmax=P/1.732 UN cosφ

=42000/(1.732 ×35×0.95)=729A 发热温度：因为单回路运行，为线路最大工作电流计算

I0=735A I0 ＞ Igmax

结论：满足要求

3) 电晕条件：35KV及以下线路不验算电晕条件 4) 机械强度：由前面可得

150 mm2＞25 mm2 结论：满足要求

C. 功率损耗

1) 三相线路损耗计算：（因为35KV为备用，故不需对其进线损计算）

?P1= 3IC2 r1L×10-3=3×（232）2×0.21×35×10-3

=1186.8KW

?Q1= 3IC

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X1L×10-3=3×（232）2×0.416×35×10-3

=2351.0KW

2) 变压器功率损耗计算

?PT=?P0T+?Pk(sc/sn)2=47.7+194.4×(44210/50000)2

=199.74KW

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?QT=?Q0T+?QCU(sc/sn)2

= (I0%/100) ×sn+( UK%/100)×sn×(sc/sn)2

=(0.5/100)×50000+(10.5/100)×50000×

(44210/50000)2

=4354Kar

3) 功率因数的效验

∑P=?P1+?PT+P=1186.8+199.74+42000=43386KW ∑Q=?Q1+?QT+Q=2351+4354+13860=20565kar ∑S2=∑P2+∑Q2 ∑S=48013.8KVA

cosφ=∑P / ∑S=0.90 < 0.95 不满足要求 S’=∑P/ cosφ=43386.5/0.95=45670KVA

Q’2=S’2-P’2 Q’=14262.0 kar Q”= Q’─Q=14262─20565=─6303 kar 无功补偿容量Q”=6.3Mar

第二章 短路电流计算

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

2.1短路电流计算的目的

在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中一个

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重要环节。短路电流计算的目的主要有以下几个方面：

a) 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定

某一接线是否要采取限制短路电流的措施等，均须进行必要的短路电流计算。

b) 在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情

况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。

c) 在设计屋外高压配电装置时，需按短流条件效验软导线

的相间和相对地的安全距离。

d) 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路

时的短路电流为依据。

e) 接地装置的设计，也需用短路电流。

2.2短路电流计算的基本情况

a) 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。

b) 所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁） c) 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 d) 所有电源的电动势相位角相同。

e) 应该考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短

路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。

2.3短路电流的计算步骤

在工程设计中，短路电流的计算通常采用计算曲线法，其具

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体步骤如下：

a) 制定等效网络 b) 等效网络的简化

c) 计算指定时刻短路点发生某种短路时的短路电流，包含

冲击电流和短路全电流有效值。

d) 计算网络中各支路的短路电流和各母线的电压。 2.4本变电站的短路电流计算 2.4.1接线图

根据原始资料可得变电所为无限大容量电源供电电路 选取基准容量SJ=1000MVA

XL*= X0?L?SJ/UB2=0.416×35×1000/1152=1.1

XT*=(UK%/100) ?(SJ/SNT)=(10.5/100) ×(1000/50)=2.01 XLmax=0.0174

2.4.1.1计算最大方式运行下，K1点的短路电流、冲击电流

基准电压UJ=115KV

短路等值电路简化线路图如下：

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求K1点转移电抗：

X∑*= XLmax+ XL*=1.1+0.0714=1.1714 短路基准电流：

IB=SB/1.732 UJ=1000/(1.732×115)=5KA K1点的短路电流I(3)”

I (3)”= I(3)”* IB=1/ X∑*×IB=0.85×5=4.2KA

冲击系数KCH=1.8，短路冲击电流ich(3)

ich(3)=1.414KCH I (3)”=1.414×1.8×4.2=10.8KA K1两相短路电流I (2)”

I (2)”=1.732/2×I (3)”=1.732/2×4.2=3.6KA

2.4.1.2计算最大方式运行下，K2点的短路电流、冲击电流

基准电压UJ=10.5KV

短路等值电路简化线路图如下：

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求K2点转移电抗：

X∑*= XLmax+ XL*+ XT*=1.1+0.0714+2.01=3.1814 短路基准电流：

IB=SB/1.732 UJ=1000/(1.732×10.5)=55KA K2点的短路电流I(3)”

I (3)”= I(3)”* IB=1/ X∑*×IB=0.314×55=17.3KA

冲击系数KCH=1.8，短路冲击电流ich(3)

ich(3)=1.414KCH I (3)”=1.414×1.8×4.2=44.1KA K2两相短路电流I (2)”

I (2)”=1.732/2×I (3)”=1.732/2×17.3=15KA

2.5短路电流计算结果汇总表：

短路点编号 K1 K2 运行方式 最大 最大 三相短路电流 4.2KA 17.3KA 两相短路电流 10.8KA 44.1KA 短路冲击电流 3.6KA 15KA 第三章 电气设备选型

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：

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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。

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3.短路的热稳定条件

I2rt?Qd

Qd?Q?td12?I\2?10I2td/2?I2

2td?Qdt——在计算时间ts内，短路电流的热效应（KAS） It——t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KAS） 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：

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iidwch?idw Ich?Idw

上式中 ich Ich ——短路冲击电流幅值及其有效值

Idw ——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。

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3.1高压断路器的选择和效验

高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快书切除故障回路，保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。

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。 4.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。 种类和型式选择的选择步骤：

现在35KV可用六氟化硫断路器或真空断路器;10KV及以下选真空断路器;110KV及以上选六氟化硫断路器

1. 按额定电压选择：un>unw 2. 按额定电流选择: In>Igmax

3. 按额定开断电流和关合电流选择: Ieg>I4. 动稳定效验: idw≥ich 5. 热稳定效验： Irt ≥Qk

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(3)”

2

3.1.1 110KV进线侧路器器选择、效验

ISgmax=

1.05n3Un=1.05×44210/(1.732×115)=233A

短路时间：t=1.7s 短路电流按无穷大系统计算 I”=I∞

t>1s 故不计周期分量

短路热效验：Qk= I∞2×t=4.22×1.7=30MJ

允许热效验：I2

rt=502

×3=7500MJ 由《电气设备手册》 可选择LW6-110I/3150

其计算参数与LW6-110I/3150参数比较如下：

计算数据 LW6-110I/3150 UNw 110KV UN 110KV Igmax 223A IN 3150A I″ 4.2KA Ieg 40KA Ich 10.8KA idw 125KA QK 30MJ It2 *t 7500MJ

通过以上比较

LW6-110I/3150型断路器满足要求

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3.1.2 变压器对侧出线10KV侧断路器、母联断路器选择、效验

I05Sgmax=

1.n3Un=1.05×44210/(1.732×10.5)=2552A

短路时间：t=1.7s 短路电流按无穷大系统计算 I”=I∞

t>1s 故不计周期分量

短路热效验：Qk= I∞2×t=17.32×1.7=508MJ

允许热效验：I2

rt=502

×3=7500MJ 由《电气设备手册》 可选择ZN12-10/3150 其计算参数与ZN12-10/3150参数比较如下：

计算数据 ZN12-10/3150 UNw 10KV UN 10KV Igmax 2552A IN 3150A I″ 17.3KA Ieg 55KA Ich 44.1KA idw 125KA QK 508MJ It2 *t 7500MJ

通过以上比较

ZN12-10/3150型断路器满足要求

3.1.3 10KV出线侧断路器选择、效验

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最大回出线断路器选择

I1.05Sgmax=

n3Un=1.05×29473/(1.732×10.5)=1702A

短路时间：t=1.2s 短路电流按无穷大系统计算 I”=I∞

t>1s 故不计周期分量

短路热效验：Qk= I∞2×t=17.32×1.2=359MJ

允许热效验：I2

rt=402

×2=3200MJ 由《电气设备手册》 可选择ZN-10/3150 其计算参数与ZN-10/3150-40参数比较如下：

计算数据 ZN-10/3150-40 UNw 10KV UN 10KV Igmax 1702A IN 3150A I″ 17.3KA Ieg 40KA Ich 44.1KA idw 100KA QK 359MJ It2 *t 3200MJ

通过以上比较

ZN-10/3150-40型断路器满足要求

最小回出线断路器选择

Igmax=

1.05Sn3Un=1.05×12632/(1.732×10.5)=729A

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短路时间：t=1.2s 短路电流按无穷大系统计算 I”=I∞

t>1s 故不计周期分量

短路热效验：Qk= I∞2×t=17.32×1.2=359MJ

允许热效验：Irt=20×4=1600MJ

由《电气设备手册》 可选择ZN4-10/1250-20 其计算参数与ZN4-10/1250-20参数比较如下：

计算数据 UNw 10KV Igmax 729A I″ 17.3KA Ich 44.1KA QK 359MJ 2

2

ZN4-10/1250-20 UN 10KV IN 1250A Ieg 20KA idw 50KA It2 *t 1600MJ

通过以上比较

ZN4-10/1250-20型断路器满足要求

3.2隔离开关的选择和效验

隔离开关也是变电站中常用的电器，它需于断路器配套使用，但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流以及短路电流

隔离开关的主要用途：

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1) 隔离电压 2）倒闸操作 3）分合小电流 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。

种类和型式选择的选择步骤：

1. 按额定电压选择：un>unw 2. 按额定电流选择: In>Igmax 3. 动稳定效验: idw≥ich 热稳定效验： Irt ≥Qk

3.2.1 110KV进线侧隔离开关选择、效验

2

Igmax=

1.05Sn3Un=1.05×44210/(1.732×115)=233A

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短路时间：t=1.7s 短路电流按无穷大系统计算 I”=I∞

t>1s 故不计周期分量

短路热效验：Qk= I∞2×t=4.22×1.7=30MJ

允许热效验：Irt=20×4=1600MJ 由《电气设备手册》 可选择GW4-110/630

其计算参数与GW4-110/630参数比较如下：

计算数据 UNw 110KV Igmax 223A Ich 10.8KA QK 30MJ 2

2

GW4-110/630 UN 110KV IN 630A idw 50KA It2 *t 1600MJ

通过以上比较

GW4-110/630型隔离开关满足要求

3.2.2变压器对侧出线10KV侧隔离开关、母联隔离开关选择、效验

Igmax=

1.05Sn3Un=1.05×44210/(1.732×10.5)=2552A

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短路时间：t=1.7s 短路电流按无穷大系统计算 I”=I∞

t>1s 故不计周期分量

短路热效验：Qk= I∞2×t=17.32×1.7=508MJ

允许热效验：I2

rt=1202

×5=72000MJ 由《电气设备手册》 可选择GN3-10/3000 其计算参数与GN3-10/3000参数比较如下：

计算数据 GN3-10/3000 UNw 10KV UN 10KV Igmax 2552A IN 3000A Ich 44.1KA idw 200KA QK 508MJ It2 *t 72000MJ

通过以上比较

GN3-10/3000型隔离开关满足要求

3.2.3 10KV出线侧隔离开关选择、效验 最大回出线隔离开关选择

Igmax=

1.05Sn3Un=1.05×29473/(1.732×10.5)=1702A

短路时间：t=1.2s 短路电流按无穷大系统计算 I”=I∞

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t>1s 故不计周期分量

短路热效验：Qk= I∞2×t=17.32×1.2=359MJ

允许热效验：I2

rt=512

×5=13005MJ 由《电气设备手册》 可选择GN2-10/2000 其计算参数与GN2-10/2000参数比较如下：

计算数据 GN2-10/2000 UNw 10KV UN 10KV Igmax 1702A IN 2000A Ich 44.1KA idw 85KA QK 359MJ It2 *t 13005MJ

通过以上比较

GN2-10/2000型隔离开关满足要求

最小回出线隔离开关选择

I05Sgmax=

1.n3Un=1.05×12632/(1.732×10.5)=729A

短路时间：t=1.2s 短路电流按无穷大系统计算 I”=I∞t>1s 故不计周期分量

短路热效验：Qk= I∞2×t=17.32×1.2=359MJ

允许热效验：I2rt=402

×5=8000MJ

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由《电气设备手册》 可选择GN2-10/1000 其计算参数与GN2-10/1000参数比较如下：

计算数据 UNw 10KV Igmax 729A Ich 44.1KA QK 359MJ GN2-10/1000 UN 10KV IN 1000A idw 80KA It2 *t 8000MJ

通过以上比较

GN2-10/1000型隔离开关满足要求

3.3电流互感器的选择和效验

电流互感器的作用：将电路中大电流变为小电流。 1) 能使测量仪表和继电器等二次侧设备，与一次侧高压装置在电气方面隔离，以保证工作人员的安全。 2) 能够使测量仪表和继电器实现标准化和小型化。

3) 能够采用低压小截面控制电缆，实现远距离的测量和控制。 4) 当一次侧电路发生短路故障时，能够保护测量仪表和继电器的电流线圈免受大电流的损害。

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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。 根据《毕业设计指南》发电机回路或2000A以上回路；可采用LMC、LMZ、LAJ、LBJ型或LRD、LRZD型

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：Ij〉Igmax

3.3.1 变压器对侧出现10KV侧电流互感器的选择

电流互感器的选择一般以1.5倍的一次额定电流选择。 变比为：1.5IN/5=1.5×2552/5=3282/5

由此可选择电流互感器型号为LBJ—10—2000～6000/5 1s热稳定倍数Kr：50 动稳定倍数Kd：90 效验热稳定：（KrIN1）2×1≥Qk

（KrIN1）2×1=(50×2552)2×1=16256MJ≥Qk=508MJ 效验动稳定：（Kd×1.414 IN1）≥im

Kd×1.414 IN1=90×1.414×2552=325KA≥im=44.1KA 通过以上比较

LBJ—10—2000～6000/5电流互感器满足要求

3.3.2 10KV出线侧电流互感器选择、效验 最大回出线电流互感器选择、效验:

变比为：1.5IN/5=1.5×1702/5=2553/5

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由此可选择电流互感器型号为LBJ—10—2000～6000/5 1s热稳定倍数Kr：50 动稳定倍数Kd：90 效验热稳定：（KrIN1）2×1≥Qk

（KrIN1）2×1=(50×1702)2×1=7225MJ≥Qk=508MJ 效验动稳定：（Kd×1.414 IN1）≥im

Kd×1.414 IN1=90×1.414×1702=217KA≥im=44.1KA 通过以上比较

LBJ—10—2000～6000/5电流互感器满足要求

最小回出线电流互感器选择、效验:

变比为：1.5IN/5=1.5×729/5=1094/5

由此可选择电流互感器型号为LBJ—10—1000～1500/5 1s热稳定倍数Kr：50 动稳定倍数Kd：90 效验热稳定：（KrIN1）2×1≥Qk

（KrIN1）2×1=(50×729)2×1=1328MJ≥Qk=508MJ 效验动稳定：（Kd×1.414 IN1）≥im

Kd×1.414 IN1=90×1.414×729=93KA≥im=44.1KA 通过以上比较

LBJ—10—1000～1500/5电流互感器满足要求 由于原始资料，110KV侧不计量，由对侧出现计量 110KV侧电流互感器不考虑 3.4 电压互感器的选择：

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各电压互感器除供给测量仪表和继电保护外，另有辅助绕组，供给保护及绝缘监察装置用。 电压互感器的配置原则如下：

1、母线 除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步、测量仪表和保护装置。

2、线路 35KV级以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。

3、发电机 一般装2~3组电压互感器。一组（三只单相、双绕组）供自动调节励磁装置。另一组供测量仪表、同步和保护装置使用，该互感器采用三相五柱式或三只单相接地专用互感器，，其开口三角形供发电机在未并列之前检查是否接地之用。当互感器负荷太大时，可增设一组不完全星形连接的互感器，专供测量仪表使用。5万KW级以上发电机中性点常接有单相电压互感器，用于100%定子接地保护。

4、变压器 变压器低压侧有时为了满足同步或继电保护的要求，设有一组电压互感器。

根据以上配置原则和电压互感器选择和校验条件选出电压互感器如下： 安装地点 10KV母线

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型号 JSJW-10 额定变比 最大容量 960VA 10000/100/100/3 3.5 母线的选择、效验

母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分。载流导体可构成硬母线和软母线。软母线是钢芯铝绞线；硬母线一般为铝材。

20KV及以下且正常工作电流不大于4000A时，宜选用矩形导体；4000～8000时，一般选用槽形导体；8000A以上的工作电流选管型导体或钢芯铝绞线构成的组合线。 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

10KV侧母线选择

按最大持续工作电流选择。导体截面应满足：

Iy≥Igmax=2552A

可选择125×8 双条 平放 矩形铝导体

热稳定效验：Smin=Qk/C 根据《毕业设计指南》70℃ C=87

Smin=508/87=0.25mm2

满足要求

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电晕电压效验：35KV以下电压等级不需验算电晕电压效验

3.6各电气设备选择一览表 电压等级 电气设备 高压断路LW6-110I/3150 ZN12-10/3150 ZN-10/3150-40 器 隔离开关 GW4-110/630 电流互感器 主变压器 站变压器 GN3-10/3000 GN2-10/2000 GN2-10/1000 LBJ-10-1000～1500/5 ZN4-10/1250-20 110KV 10KV 最大出线 最小出线 LBJ-10-2000～LBJ-10-2000～6000/5 6000/5 SFZ9—50000/110 S9-200/10 由原始资料35KV备用电源回路不予计算

第四章 户内、外配电装置的配置

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主

接线的联结方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。

配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。

屋内配电装置的特点是：

1、由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；

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2、维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响； 3、外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量； 4、房屋建筑投资较大。 屋外配电装置的特点是：

1、土建工作量和费用较小，建设周期短； 2、扩建比较方便；

3、相邻设备之间距离较大，便于带电作业； 4、占地面积大；

5、受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘； 6、不良气候对设备维修和操作有影响。

配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多位屋外式。当在污秽地区或市区建110KV屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜采用屋内型，在上述地区若技术经济合理时，220KV配电装置也可采用屋内型。

发电厂和变电所中6~10KV的屋内配电装置，按其布置型式，一般可以分为三层、二层和单层式。三层式是将所有电器依其轻重分别布置在各层中，它具有安全、可靠性高，占地面积少等特点，但其结构复杂，施工时间长，造价较高，检修和运行不大方便。二层式是将断路器和电抗器布置在底层。与三层式相

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比，它的造价较低，运行和检修较方便，但占地面积有所增加。三层式和二层式均用于出线有电抗器的情况。单层式占地面积较大，如容量不太大，通常采用成套开关柜，以减少占地面积。 屋外配电装置的型式除与主接线有关外，还与场地位置、面积、地址、地形条件及总体不知有关，并受到设备材料的供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。

普通中型配电装置，国内采用较多，已有丰富的经验，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。中型配电装置广泛应用于110~500KV电压级。 高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比普通中型节约50%左右。但耗用钢材较多，检修运行不及中型方便。半高型布置节约占地面积不如高型显著，但运行、施工条件稍有改善，所用钢材比高型少。一般高型适用于220KV配电装置，而半高型宜于110KV配电装置。

根据以上原则，选择配电装置如下： 110KV 35KV 10KV

屋外中型配电装置 屋外中型配电装置 屋内单层配电装置 第五章 无功补偿设计

倘若“提高”或“降低”某端电压使该点电压值超过允

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许的偏移时，就应减少线路上传输的无功功率来保证电压偏移不超过允许值，供给末端负荷不足的无功功率只能由设在末端的无功电源来补充，这就是为满足电压要求而设置的发电机以外的无功补偿电源简称无功补偿。

由第一章 功率因数效验

Q”= Q’─Q=14262─20565=─6303 kar 无功补偿容量Q”=6.3Mar

本站选用7组1000Kar的电容分别接入10KV母线。

第六章 避雷器选择

根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器；变压器中心点接地必须装设避雷器，并应接在变压器与断路器之间；110、35KV线路侧一般不装设避雷器。 本工程采用110KV、35KV配电装置构架上设避雷针；10KV配电装置设独立避雷针进行直接雷保护。

为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。

采用避雷器来防止雷电侵入波对电器设备绝缘造成危害。避雷器的选择，考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器（磁吹避雷器），且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程110KV和35KV系统中，采用氧化锌避雷器。

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由于金属氧化物避雷器没有串联间隙，正常工频相电压要长期施加在金属氧化物电阻片上，为了保证使用寿命，长期施加于避雷器上的运行电压不可超过避雷器允许的持续运行电压。避雷器选择情况见下表： 工频放电电压 冲击放额定电灭弧电型 号 安装地点 压（KV） 压（KV） （KV）不小于 不大于 不大于 FCZ-110 FZ-35 110KV侧 35KV侧 变压器FZ-110J 110KV中性点 变压器FZ-40 35KV中性点 FZ-10 FS-10

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（KV） 电电压110 35 126 41 255 84 290 104 365 148 110 100 224 268 364 40 50 98 121 154 10KV母线 10KV出线 10 10 12.7 12.7 26 26 31 31 45 45

谢辞

经过为期两个月的毕业设计，本人在彭长均老师的悉心指导下，在有关领导、同事的大力支持及同组同学的共同努力下，按时按质地完成了110kV降压变电所电气一次设计的任务。

通过这次毕业设计，使我能更好地理论联系实际，提高独立思考和动手的能力，系统、全面地分析问题，由总体到部分，由浅到深，逐步深入地分析、解决问题；另外，通过了解、比较目前各个厂家设备的优缺点，开拓了视野、丰富了经验，有助于在设计岗位上更好地发挥自己的专业水平。但由于时间仓促和本人水平有限，设计中仍有不足之处，敬请老师提出宝贵的意见。

最后，我在这里特别向彭长均老师在设计期间对我们的关怀和指导表示衷心的感谢。

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