1、 . 電力高等專科學校教培中心教學點畢業論文專 業： 電力系統自動化 班 級： 變檢0602 二OO九年四月容提要根據設計任務書的要求，本次設計為110kV變電站電氣一次部分初步設計，并繪制電氣主接線圖與其他圖紙。該變電站設有兩臺主變壓器，站主接線分為110kV、35kV和10kV三個電壓等級。各個電壓等級分別采用單母線分段接線、單母線分段帶旁母線和單母線分段接線。本次設計中進行了電氣主接線的設計。電路電流計算、主要電氣設備選擇與效驗（包括斷路器、隔離開關、電流互感器、母線等）、各電壓等級配電裝置設計與防雷保護的配置。本設計以電力工程專業畢業設計指南、電力工程電氣設備手冊、高電壓技術、電氣簡圖

2、用圖形符號（GB/T4728.13）、電力工程設計手冊、城鄉電網建設改造設備使用手冊等規規程為依據，設計的容符合國家有關經濟技術政策，所選設備全部為國家推薦的新型產品，技術先進、運行可靠、經濟合理。目錄前言第一部分 110kV變電站電氣一次部分設計說明書第1章 原始資料第2章 電氣主接線設計第2.1節 主接線的設計原則和要求第2.2節 主接線的設計步聚第2.3節 本變電站電氣接線設計第3章 變壓器選擇第3.1節 主變壓器選擇第3.2節 站用變壓器選擇第4章 短路電流計算第4.1節 短路電流計算的目的 第4.2節 短路電流計算的一般規定 第4.3節 短路電流計算的步聚 第4.4節 短路電流計算結

3、果第5章 高壓電器設備選擇 第5.1節 電器選擇的一般條件 第5.2節 高壓斷路器的選擇 第5.3節 隔離開關的選擇 第5.4節 電流互感器的選擇 第5.5節 電壓互感器的選擇 第5.6節 高壓熔斷器的選擇第6章 配電裝置設計第7章 防雷保護設計第二部分 110kV變電站電氣一次部分設計計算書第1章 負荷計算 第1.1節 主變壓器負荷計算 第1.2節 站用變壓器負荷計算第2章 短路電流計算 第2.1節 三相短路電流計算 第2.2節 站用變壓器低壓側短路電流計算 第3章 線路與變壓器最大長期工作電流計算 第3.1節 線路最大長期工作電流計算 第3.2節 主變進線最大長期工作電流計算第4章 電氣設

4、備選擇與效驗 第4.1節 高壓斷路器選擇與效驗 第4.2節 隔離開關選擇與效驗 第4.3節 電流互感器選擇與效驗 第4.4節 電壓互感器選擇與效驗 第4.5節 熔斷器選擇與效驗 第4.6節 母線選擇與效驗第5章 防雷保護計算第三部分 110KV變電站電氣一次部分設計圖紙電氣主接線圖總結參考文獻致前言變電站是電力系統的重要組成部分，是聯系發電廠和用戶的中間環節，起著變換和分配電能的作用，直接影響整個電力系統的安全與經濟運行。電氣主接線是變電站設計的首要任務，也是構成電力系統的重要環節。電氣主接線的擬訂直接關系著全站電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小

5、的決定性因素。本次設計為110kV變電站電氣一次部分初步設計，分為設計說明書、設計計算書、設計圖紙等三部分。所設計的容力求概念清楚，層次分明。本文是在老師們治學嚴謹、知識廣博、善于捕捉新事物、新的研究方向。在畢業設計期間老師在設計的選題和設計思路上給了我很多的指導和幫助。在此，我對恩師表示最崇高的敬意和最誠摯的感！本文從主接線、短路電流計算、主要電氣設備選擇等幾方面對變電站設計進行了闡述，并繪制了電氣主接線圖。由于本人水平有限，錯誤和不妥之處在所難免，敬請各位老師批評指正。第一部分110kV變電站電氣一次部分設計說明書設 計指導教師第1章 原始資料1.1地區電網的特點1) 本地區即使在最枯的月

6、份，水電站發電保證出力時亦能滿足地區負荷的需要，加上小火電，基本不需要外系統支援。2) 本系統的水電大多數時徑流式電站，出發保證出力外的月份，均有電力剩余，特別是4至7月份。1.2 建站規模1) 變電站類型：110kV變電工程2) 主變臺數：23) 電壓等級：110kV、35kV、10kV4) 出線回數與傳輸容量110kV出線6回（2回路備用） 本變長泥坡 15000kw 6km LGJ-120 本變雙旗變 15000kw 42.3km LGJ-120 本變系統 30000kw 66km LGJ-150 本變雙橋 8000kw 30km LGJ-12035kV出線8回（2回路備用） 本變長泥坡

7、 8000kw 6km LGJ-95 本變火電廠 10000kw 8km LGJ-95 本變中方變 5000kw 15km LGJ-95本變水電站 8000kw 12km LGJ-120（2回路）本變鴨嘴變 5000kw 10km LGJ-9510kV出線10回（3回路備用）本變氮肥廠 2500kw 2km本變化工廠 1500kw 3km本變醫院 1500kw 5km本變印刷廠 2000kw 4km（2回路）本變造紙廠 2500kw 6km本變機械廠 2500kw 4km5) 無功補償：采用電力電容器兩組，容量為2*4500kva1.3 環境條件1) 當地年溫最高為40，年最低溫度為-5；2)

8、 當地海拔高度為800米。3) 當地雷暴日數為55日/年；4) 本變電站處于“薄土層石灰巖”地區，土壤電阻率高達1000.M1.4 電器主接線圖 建議110kV雙母線分4段、35kV雙母線帶旁、10kV單母線分段帶旁路接線，并考慮設置融冰措施。1.5 短路阻抗1) 系統作無窮大電源考慮： X1max0.05，X0max0.04，X1min0.1，X0min0.05。2) 火電廠的裝機容量為3*7500kw，Xd0.125最大運行方式下，該火電廠3臺機組全部投入并滿發，最小運行方式下，該火電廠只投入2臺機組。3) 水電廠的裝機容量為3*5000kw，Xd0.27，最大運行方式下，該水電廠3臺機組

9、全部投入并滿發，最小運行方式下，該水電廠只投入1臺機組。第2章 電氣主接線設計電力系統是由發電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯系發電廠和用戶的中間環節，起著變換和分配電能的作用。為滿足生產需要，變電站中安裝有各種電氣設備，并b主接線代表了變電站電氣部分主體結構，是電力系統接線的主要組成部分，是變電站電氣設計的首要部分。它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數量和連接方式與可能的運行方式，從而完成變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統的安全、穩定、靈活和經濟運行。由于電能生產的特點是發電、變電、輸電和用電是在同

10、一時刻完成的，所以主接線設計的好壞，也影響到工農業生產和人民生活。因此，主接線的設計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關技術經濟政策的前提下，正確處理好各方面的關系，全面分析有關因素，力爭使其技術先進、經濟合理、安全可靠。2.1.1 電氣主接線的設計原則電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據，以國家經濟建設的方針、政策、技術規定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、美觀的原則。1) 接線方式：對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓

11、側應盡可能采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在110kV220kV配電裝置中，當出線為2回時，一般采用橋形接線；當出線不超過4回時，一般采用分段單母線接線。在樞紐變電站中，當110kV220kV出線在4回與以上時，一般采用雙母線接線。在大容量變電站中，為了限制610kV出線上的短路電流，一般可采用下列措施：a) 變壓器分列運行；b) 在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器；c) 采用低壓側為分裂繞組的變壓器；d) 出線上裝設電抗器。2) 主變壓器選擇a) 主變壓器臺數：為保證供電可靠性，變電站一般裝設兩臺主變壓器。當只有一

12、個電源或變電站可由低壓側電網取得備用電源給重要負荷供電時，可裝設一臺。對于大型樞紐變電站，根據工程具體情況，當技術經濟比較合理時，可裝設兩臺以上主變壓器。b) 主變壓器容量：主變壓器容量根據510年的發展規劃進行選擇，并應考慮變壓器正常運行和事故時的過負荷能力。對裝設兩臺變壓器的變電站，每臺變壓器額定容量一般按下式選擇Sn0.6 PMPM為變電站最大負荷。這樣，當一臺變壓器停用時，可保證對60負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力40，則可保證對84負荷的供電。由于一般電網變電站大約有25的非重要負荷，因此，采用Sn0.6 PM，對變電站保證重要負荷來說多數是可行的。對于一、二級負荷比重大的變

13、電站，應能在一臺停用時，仍能保證對一、二級負荷的供電。c) 主變壓器的型式：一般情況下采用三相式變壓器。具有三種電壓的變電站，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到15Sn以上時，由于中性點具有不同的接地形式，應采用普通的三繞組變壓器；當主網電壓為220kV與以上，中壓為110kV與以上時，多采用自耦變壓器，以得到較大的經濟效益。3) 斷路器的設置：根據電氣接線方式，每回線路均應設有相應數量的斷路器，用以完成切、合電路任務。4) 為正確選擇接線和設備，必須進行逐年各級電壓最大最小有功和無功電力負荷的平衡。當缺乏足夠的資料時，可采用下列數據：a) 最小負荷為最大負荷的6070，如主要是農業負荷時則宜

14、取2030；b) 負荷同時率取0.850.9，當回路在三回一下時且其中有特大負荷時，可取0.951；c) 功率因數一般取0.8；d) 線損平均取5。2.1.2 設計主接線的基本要求在設計電氣主接線時，應使其滿足供電可靠，運行靈活和經濟等項基本要求。1) 可靠性：供電可靠是電力生產和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。在研究主接線時，應全面地看待以下幾個問題：a) 可靠性的客觀衡量標準是運行實踐，估價一個主接線的可靠性時，應充分考慮長期積累的運行經驗。我國現行設計技術規程中的各項規定，就是對運行實踐經驗的總結。設計時應予遵循。b) 主接線的可靠性，是由其各組成元件（包括一次設備和二次設

15、備）的可靠性的綜合。因此主接線設計，要同時考慮一次設備和二次設備的故障率與其對供電的影響。c) 可靠性并不是絕對的，同樣的主接線對某所是可靠的，而對另一些所可能還不夠可靠。因此，評價可靠性時，不能脫離變電站在系統中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接線可靠性時，均從以下幾方面考慮：a) 斷路器檢修時，能否不影響供電。b) 線路、斷路器或母線故障時，以與母線檢修時，停運出線回路數的多少和停電時間的長短，以與能否保證對重要用戶的供電。c) 變電站全部停運的可能性。2) 靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面：a) 調度靈活，操作簡便：應能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調配電源和負荷，能滿足

16、系統在事故、檢修與特殊運行方式下的調度要求。b) 檢修安全：應能方便的停運斷路器、母線與其繼電保護設備，進行安全檢修而不影響電力的正常運行與對用戶的供電。c) 擴建方便：應能容易的從初期過渡到最終接線，使在擴建過渡時，在不影響連續供電或停電時間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一次和二次設備等所需的改造最少。3) 經濟性：在滿足技術要求的前提下，做到經濟合理。a) 投資省：主接線應簡單清晰，以節約斷路器、隔離開關等一次設備投資；要使控制、保護方式不過于復雜，以利于運行并節約二次設備和電纜投資；要適當限制短路電流，以選擇價格合理的電器設備；在終端或分支變電站中，應推廣采用直降式（

17、110/610kV）變壓器，以質量可靠的簡易電器代替高壓斷路器。b) 占地面積小：電氣主接線設計要為配電裝置的布置創造條件，以便節約用地和節省構架、導線、絕緣子與安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應采用三相變壓器。c) 電能損耗少：在變電站中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器。應經濟合理的選擇主變壓器的型式、容量和臺數，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。第2.2節 主接線的設計步聚電氣主接線圖的具體設計步聚如下：a) 分析原始資料a) 本工程情況 變電站類型，設計規劃容量（近期，遠景），主變臺數與容量等。b) 電力系統情況 電力系統近期與遠景發展規劃（510），變電站在電力系統中的位置和作用，

18、本期工程和遠景與電力系統連接方式以與各級電壓中性點接地方式等。c) 負荷情況 負荷的性質與其地理位置、輸電電壓等級、出線回路與輸送容量等。d) 環境條件 當地的氣溫、濕度、覆水、污穢、風向、水文、地質、海拔高度等因素，對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。e) 設備制造情況 為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設計的先進性、經濟性和可行性。b) 擬定主接線方案根據設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定出若干個主接線方案。因為對出線回路數、電壓等級、變壓器臺數、容量以與母線結構等考慮不同，會出現多種接線方案。應

19、依據對主接線的基本要求，結合最新技術，確定最優的技術合理、經濟可行的主接線方案。c) 短路電流計算對擬定的主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。d) 主要電器選擇包括高壓斷路器、隔離開關、母線等電器的選擇。e) 繪制電氣主接線圖將最終確定的主接線，按工程要求，繪畫工程圖。第2.3節 本變電站電氣主接線設計2.3.1 110kV電壓側接線35110kV變電所設計規規定，35kV110kV線路為兩回以下時，宜采用橋形、線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時，宜采用擴大橋形、單母線或分段單母線的接線。3563kV線路為8回與以上時，亦可采用雙母線接線。110kV線路為6回與其以上時，宜采用

20、雙母線接線。在采用單母線、分段單母線或雙母線的35110kV主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。本變電站110kV線路有6回，可選擇用雙母線或單母線分段接線兩種方案，如圖2.1所示。方案一供電可靠、運行方式靈活、倒閘操作復雜, 容易誤操作；占地大、設備多、投資大。圖2.1。方案二簡單清晰、操作方便、不易誤操作，設備少,投資小,占地面積小,但是運行可靠性和靈活性比方案一稍差。本變電站為地區性變電站，電網特點是水電站發電保證出力時能滿足地區負荷的需要，加上小火電，基本不需要外系統支援,電源主要集中在35KV側,110KV側是為提高經濟效益與系統穩定性,采用方案二能夠滿足本變電站11

21、0KV側對供電可靠性的要求,故選用投資小、節省占地面積的方案二。2.3.2 35kV電壓側接線本變電站35kV線路有8回，可選擇雙母線或單母線分段帶旁路母線接線兩種方案，根據本地區電網特點，本變電站電源主要集中在35kV側，不允許停電檢修斷路器，需設置旁路設施，如圖2.2所示。圖2.2方案一供電可靠、調度靈活，但是倒閘操 作復雜，容易誤操作，占地面積大，設備多，配電裝置復雜，投資大。方案二簡單清 晰，操作方便，不易誤操作，設備少，投資小，占地面積小，旁路斷路器可以代替出 線斷路器，進行不停電檢修出線斷路器，保證重要回路特別是電源回路不停電。方案 二具有良好的經濟性，供電可靠性也能滿足要求，故

22、35kV側接線采用方案二。2.3.3 10kV電壓側接線35110kV變電所設計規規定，當變電所裝有兩臺主變壓器時，610kV側宜采用分段單母線。線路為12回與以上時，亦可采用雙母線。當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。本變電站10kV側線路為10回，可采用雙母線接線或單母線分段接線兩種方案，如圖2.3所示。方案一一般用于出線較多，輸送和穿越功率較大,供電可靠性和靈活性要求較高得場合，設備多，投資和占地面積大，配電裝置復雜，易誤操作。方案二簡單清晰，調度靈活，不會造成全場停電,能保證重要用戶的供電,設備少,投資和占地小。故選用投資小、節省占地面積的方案二。綜上所述，本變電站主接線如圖2.

23、4所示。 圖 2.42.3.4站用變壓器低壓側接線站用電系統采用380/220V中性點直接接地的三相四線制，動力與照明合用一個 電源，站用變壓器低壓側接線采用單母線分段接線方式，平時分裂運行，以限制故障 圍，提高供電可靠性。380V站用電母線可采用低壓斷路器（即自動空氣開關）或 閘刀進行分段，并以低壓成套配電裝置供電。站用變壓器低壓側接線如圖 2.5所示。圖2.5站用變壓器低壓側接線第3章 變壓器選擇第3.1節 主變壓器選擇在變電站中，用來向電力系統或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。35110kV變電所設計規規定，主變壓器的臺數和容量，應根據地區供電條件、負荷性質、用電容量和運行方式等條件

24、綜合考慮確定。在有一、二級負荷的變電所中宜裝設兩臺主變壓器，當技術經濟比較合理時，可裝設兩臺以上主變壓器。裝有兩臺以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變器的容量不應小于60的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷。具有三種電壓的變電所，如通過主變壓器各側線圈的功率均達到該變壓器容量的15以上，主變壓器宜采用三線圈變壓器。主變壓器臺數和容量直接影響主接線的形式和配電裝置的結構。由負荷計算（設計計算書第1章）可知，本變電站遠景負荷為PM30.15 (MVA)，裝設兩臺主變壓器，每臺變壓器額定容量按下式選擇SN0.6PM18.09(MVA)故可選擇兩臺型號為SFSZ7-20000/110的變壓器

25、表3.1主變壓器技術參數型號額 定 容 量 (kVA)額定電壓(kV)空載 電流(%)空載 損耗(kW)負載損耗(kW)阻抗電壓(%)連接組標號高壓中壓低壓高-中高-低中-低高-中高-低中-低SFSZ7-20000/1102000011038.510.51.535.8131.712599.710.517.56.5YN,yn0,d11第 3.2節 站用變壓器選擇35110kV變電所設計規規定，在有兩臺與以上主變壓器的變電站中，宜 裝設兩臺容量一樣可互為備用的站用變壓器，分別接到母線的不同分段上。變電站的站用負荷，一般都比較小，其可靠性要求也不如發電廠那樣高。變電站 的主要負荷是變壓器冷卻裝置、直

26、流系統中的充電裝置和硅整流設備、油處理設備、 檢修工具以與采暖、通風、照明、供水等。這些負荷容量都不太大，因此變電站的站 用電壓只需0.4kV一級，采用動力與照明混合供電方式。380V站用電母線可采用低 壓斷路器（即自動空氣開關）或閘刀進行分段，并以低壓成套配電裝置供電。本變電站計算站用容量為100kVA（設計計算書第1章），選用兩臺型號為S9100/10的變壓器，互為暗備用。10kV級 S9系列三相油浸自冷式銅線變壓器，是全國 統一設計的新產品，是我國國技術經濟指標比較先進的銅線系列配電變壓器。站用變壓器參數如表 3.2所示。表3.2站用變壓器技術參數型號額定容量(kVA)額定電壓(kV)空

27、載電流(%)損耗(W)阻抗電壓(%)連接組標號高壓低壓空載短路S9-100/10100100.41.629015004Y,yn049 / 49第4章 短路電流計算第4.1節 短路電流計算的目的在發電廠和變電站的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環節。短路電流計算的目的主要有以下幾方面：1) 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制斷流電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。2) 在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。3) 在設計屋外高壓配置時，需按短路條件效驗導線的相

28、間和相對地的安全距離。4) 在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據。5) 接地裝置的設計，也需用短路電流。第4.2節 短路電流計算的一般規定驗算導體和電器時所用的短路電流，一般有以下規定：1) 計算的基本情況a) 電力系統中所有電源都在額定負荷下運行；b) 同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁）；c) 短路發生在短路電流為最大值的瞬間；d) 所有電源的電動勢相位角一樣；e) 正常工作時，三相系統對稱運行；f) 應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。2) 接線方式

29、計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。3) 計算容量應按本工程設計規劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃（一般考慮本工程建成后510年）。4) 短路種類一般按三相短路計算。若發電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統以與自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應按嚴重情況進行效驗。5) 短路計算點在正常接線方式時，通過電器設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。第4.3節 短路電流計算的步聚在工程設計中，短路電流的計算通常采用實用計算曲線法。其具體步聚如下：1) 選

30、擇計算短路點2) 繪制等值網絡，并將各元件電抗統一編號。a) 選取基準功率SB和基準電壓VBVav；b) 發電機電抗用Xd，略去網絡各個元件的電阻、輸電線路的電容和變壓器的勵磁支路；c) 無限大功率電源的電抗等于零；d) 略去負荷。3) 化簡等值網絡：將等值網絡化簡為短路點為中心的輻射形等值網絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗X。4) 求計算電抗Xjs。5) 由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標么值。6) 計算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量的標么值。7) 計算短路電流周期分量有名值和短路容量。8) 計算短路電流沖擊值。9) 計算異步電機供給的短路電流10) 繪制短

31、路電流計算結果表。第4.4節 短路電流計算結果本變電站短路電流計算結果如下（計算過程見設計計算書第3章）：三相短路電流計算電路圖與其網絡如圖4.1所示。圖4.1計算電路圖與其等值網絡當短路發生在f3點時，分變壓器低壓側并列運行和變壓器低壓側分列運行兩種情況進行計算，變壓器低壓側分列運行三相短路電流計算電路圖與其等值網絡如圖4.2所示圖4.2變壓器低壓側分列運行計算電路圖與其等值網絡三相短路電流計算結果見表4.1。表4.1短路電流計算結果短路 點編 號短路類型0s 短路電 流周期 分 量有名 值 I ' ' (kA)2s 短路電 流有名 值 I (kA)4s 短路電 流有名 值

32、I (kA)短路電 流 沖 擊 值 i (kA)短路全 電 流最大 有 效值 I sh (kA)短路容 量S ' ' (MVA)f1三相短路2.722.542.546.934.13518.21f 2三相短路5.634.504.4614.368.55341.29f 3三相短路12.010.59.7924.9614.88207.84'f 3三相短路7.777.037.1919.8111.81134.58表4.1第5章 高壓電器設備選擇第5.1節 電器選擇的一般條件電器選擇是發電廠和變電站電氣設計的主要容之一。正確的選擇電器是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟運行的重要條件

33、。在進行電器選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩妥地采用新技術，并注意節省投資，選擇合適的電器。盡管電力系統中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全一樣，但對它們的基本要求卻是一致的。電器要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態來校驗熱穩定和動穩定。1) 按正常工作條件選擇電器a) 額定電壓和最高工作電壓在選擇電器時，一般可按照電器的額定電壓UN不低于裝置地點電網額定電壓UNs的條件選擇，即UNUNsb) 額定電流電器的額定電流IN是指在額定周圍環境溫度0 下，電器的長期允許電流。IN應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續工作電流

34、 Imax，即INImaxc) 按當地環境條件校核在選擇電器時，還應考慮電器安裝地點的環境（尤其是小環境）條件當氣溫、風 速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環境條件超過一般電器使用條件是， 應采取措施。2) 按短路情況校驗a) 短路熱穩定校驗 短路電流通過電器時，電器各部件溫度應不超過允許值。滿足熱穩定的條件為It2tQk式中Qk短路電流產生的熱效應；I t 、t 電器允許通過的熱穩定電流和時間。b) 電動力穩定校驗 電動力穩定是電器承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩定。滿足動穩定的條件為iesish或 IesIsh式中 ish 、 Ish短路沖擊電流幅值與其有效值；ies 、 I

35、es電器允許通過的動穩定電流的幅值與其有效值。下列幾種情況可不校驗熱穩定或動穩定：i) 熔斷器保護的電器，其熱穩定由熔斷時間保證，故可不驗算熱穩定。ii) 采用有限流電阻的熔斷器保護的設備，可不校驗動穩定。iii) 裝設在電壓互感器回路中的裸導體和電器可不驗算動、熱穩定。b) 短路電流計算的條件 為使電器具有足夠的可靠性、經濟性和合理性，并在一定時期適應電力系統發展的需要，作驗算用的短路電流應按下列條件確定：i) 容量和接線 按本工程設計最終容量計算，并考慮電力系統遠景發展規劃（一般為本工程建成后 510 年）；其接線應采用可能發生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的

36、接線方式。ii) 短路種類 一般按三相短路驗算，若其它種類短路較三相短路嚴重時，則應按 最嚴重的情況驗算。iii) 計算短路點 選擇通過電器的短路電流為最大的那些點為短路計算點。c) 短路計算時間 校驗電器的熱穩定和開斷能力時，還必須合理的確定短路計算時間。驗算熱穩定的計算時間tk 為繼電保護動作時間tpr和相應斷路器的全開斷時間tab之和，即：tktpr+tab而 tabtin+ta式中 tab斷路器全開斷時間；t pr 后備保護動作時間；tin斷路器固有分閘時間；ta 斷路器開斷時電弧持續時間。開斷電器應能在最嚴重的情況下開斷短路電流，故電器的開斷計算時間 tbr應為主保護時間 tpr1和

37、斷路器固有分閘時間之和，即Tbrtpr1+tin第5.2節 高壓斷路器的選擇高壓斷路器的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設備或線路接 入電路或退出運行，起著控制作用；當設備或線路發生故障時，能快速切除故障回路、 保證無故障部分正常運行，能起保護作用。高壓斷路器是開關電器中最為完善的一種 設備。其最大特點是能斷開電路中負荷電流和短路電流。本變電站高壓斷路器選擇如下（選擇和校驗計算見計算書第 4 章）： (1)110kV 線路側與變壓器側：選擇 LW11-110 型 SF6 戶外斷路器。計算數據LW11-110UNs110(kV)UN110(kV)Imax206.7(A)IN1600

38、(A)I"2.72(kA)INbr31.5(kA)ish6.93(kA)iNcl80(kA)Qk26.53(kA ·s)2I t·t3969(kA2·s)ish6.93(kA)ies80(kA)(2)35kV 線路側與變壓器側：選擇 ZW7-40.5 型真空戶外斷路器。計算數據ZW7-40.5UNs35(kV)UN40.5(kV)Imax346.42(A)IN1600(A)I"5.63(kA)INbr31.5(kA)ish14.36(kA)iNcl80(kA)Qk221.17(kA ·s)2I t·t3969(kA2

39、3;s)ish14.36(kA)ies80(kA)計算數據KYN28A-12(Z)/1250-31.5UNs10(kV)UN12(kV)Imax189.4(A)IN1250(A)I"12.0(kA)INbr31.5(kA)ish24.96(kA)iNcl80(kA)Qk2111.86(kA·s)2It·t3969(kA2·s)ish24.96(kA)ies80(kA)(3)10kV 線路側：選擇 KYN28A-12(Z)/1250-31.5 型高壓開關柜。計算數據ZW7-40.5UNs35(kV)UN40.5(kV)Imax346.42(A)IN1600

40、(A)I"5.63(kA)INbr31.5(kA)ish14.36(kA)iNcl80(kA)Qk221.17(kA ·s)2I t·t3969(kA2·s)ish14.36(kA)ies80(kA)計算數據KYN28A-12(Z)/1250-31.5UNs10(kV)UN12(kV)Imax189.4(A)IN1250(A)I"12.0(kA)INbr31.5(kA)ish24.96(kA)iNcl80(kA)Qk2111.86(kA·s)2It·t3969(kA2·s)ish24.96(kA)ies80(kA)

41、 (4)10kV 變壓器側：選擇 KYN28A-12(Z)/2000-31.5 型高壓開關柜。計算數據KYN28A-12(Z)/2000-31.5UNs10(kV)UN12(kV)Imax1212.47(A)IN2000(A)I"12.0(kA)INbr31.5(kA)ish24.96(kA)iNcl80(kA)Qk2111.86(kA·s)2It·t3969(kA2·s)ish24.96(kA)ies80(kA)第5.3節 隔離開關的選擇隔離開關也是變電站中常用的電器，它需與斷路器配套使用。但隔離開關無滅弧 裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。

42、5.3.1 隔離開關的主要用途：1)隔離電壓在檢修電氣設備時，用隔離開關將被檢修的設備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。2)倒閘操作投入備用母線或旁路母線以與改變運行方式時，常用隔離開關配合斷路器，協同操作來完成。3)分、合小電流 因隔離開關具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力，故一般可用來進行以下操作：a) 分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；b) 分、合勵磁電流不超過 2A 的空載變壓器；c) 關合電容電流不超過 5A 的空載線路。5.3.2 本變電站隔離開關的選擇(1)110kV：選擇 GW5-110/1000-80計算數據GW5-110/1000-80UNs110(kV)UN11

43、0(kV)Imax206.7(A)IN1000(A)Qk26.53(kA·s)2It·t2311(kA2·s)ish6.93(kA)ies80(kA) (2)35kV：選擇 GW4-35D/1000-83計算數據GW4-35D/1000-83UNs35(kV)UN12(kV)Imax346.42(A)IN1000(A)Qk221.17(kA·s)2It·t2500(kA2·s)ish14.36(kA)ies83(kA)第5.4節 電流互感器的選擇互感器（包括電流互感器 TA 和電壓互感器 TV）是一次系統和二次系統間的聯絡 元件，用以

44、分別向測量儀表、繼電器的電流線圈和電壓線圈供電，正確反映電氣設備 的正常運行和故障情況。互感器的作用是：將一次回路的高電壓和大電流變為二次回路標準的低電壓 (100V)和小電流(5A 或 1A)，使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結構小 巧、價格便宜和便于屏安裝。使二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次側均接地， 從而保證了設備和人身的安全。本變電站電流互感器選擇：110k線路側與變壓器側選用LCWB6-110型瓷絕緣戶外電流互感器，校驗合格。35kV線路側選用LZZB8-35型支柱式、LRD-35、LR-35 型裝入式電流互感器，校驗合格，配置位置參見主接線圖；35kV變壓器側選用 L

45、RD-35、LR-35 型裝入式電流互感器，校驗合格，配置位置參見主接線圖。10kV線路側與變壓器側選用LA-10型穿墻式電流互感器，校驗合格。第5.5節 電壓互感器的選擇110kV出線選用TYD110/ 3型成套電容式電壓互感器，校驗合格。110kV母線選用JDCF-110型單相瓷絕緣電壓互感器，校驗合格。35kV母線選用JDZXW-35型單相環氧澆注絕緣電壓互感器，校驗合格。10kV母線選用JSZX1-10F型三相環氧澆注絕緣電壓互感器，校驗合格。 第 5.6 節 高壓熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護電器，它用來保護電氣設備免受過載和短路電流的損害。35kV母線電壓互感器選用RXW-35/

46、0.5型戶外跌落式高壓熔斷器保護，校驗合格。10kV母線電壓互感器選用RN2-10/0.5型戶限流式高壓熔斷器保護，校驗合格。第6章 配電裝置設計配電裝置是變電站的重要組成部分。它是根據主接線的連接方式，由開關設備、保護和測量電路、母線和必要的輔助設備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。配電裝置應滿足以下基本要求： 1)配電裝置的設計必須貫徹執行國家基本建設方針和技術經濟政策。2)保證運行可靠。按照系統和自然條件，合理選用設備，在布置上力求整齊、清晰，保證具有足夠的安全距離。3)便于檢修、巡視和操作。4)在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節約材料和降低造價。5)安裝和擴建方便。配電裝置設計的基

47、本步驟：1)根據配電裝置的電壓等級、電器的型式、出線多少和方式、有無電抗器、地形、環境條件等因素選擇配電裝置的型式；2)擬定配電裝置的配置圖；3)按照所選設備的外形尺寸、運輸方法、檢修與巡視的安全和方便等要求，遵照配電裝置設計技術規程的有關規定，并參考各種配電裝置的典型設計和手冊， 設計繪制配電裝置的平、斷面圖。普通中型配電裝置，我國有豐富的經驗，施工、檢修和運行都比較方便，抗震能 力好，造價比較低，缺點是占地面積較大；半高型配電裝置占地面積為普通中型的47%，而總投資為普通中型的98.2%，同時，該型布置在運行檢修方面除設備上方有 帶電母線外，其余布置情形與中型布置相似，能適應運行檢修人員的

48、習慣與需要。高 型一般適用于220kV與以上電壓等級。本變電站有三個電壓等級，110kV 主接線不帶旁路母線，配電裝置采用屋外中型單列布置；35kV 主接線帶旁路母線，配電裝置采用屋外半高型布置；10kV 配電裝置 采用屋成套高壓開關柜布置。第7章 防雷保護設計7.1.1 變電站的防雷保護具有以下特點：1)變電站屬于“集中型”設計，直接雷擊防護以避雷針為主。2)變電站設備與架空輸電線相聯接，輸電線上的過電壓波會運動至變電站，對電氣設備過程威脅。因此變電站要對侵入波過電壓進行防護，主要手段是避雷器。3)變電站都安裝有貴重的電氣設備，如變壓器等，這些電氣設備一旦受損，一方面會對人民的生活和生產帶來

49、巨大損失，造成嚴重后果；另一方面，這些設備的 修復困難，需要花費很長時間和大量金錢，給電力系統本身帶來重大經濟損失。所以 變電站要采取周密的過電壓防護措施。4)為了充分發揮防雷設備的保護作用，變電站應有良好的接地系統。7.1.2 變電站直擊雷防護戶外配電裝置一般都采用避雷針做為直擊雷保護，本變電站直擊雷防護采用避雷針，變電站圍墻四角各布置 1 支避雷針，共布置 4 支避雷針，每支避雷針高 30m。本站東西向長 99m，南北向寬68m，占地面積6732m2，110kV配電裝置構架高12.5m，35kV終端桿高 13.5m。屋配電裝置鋼筋焊接組成接地網，并可靠接地。7.1.3 侵入波過電壓防護已在

50、輸電線上形成的雷閃過電壓，會沿輸電線路運動至變電站的母線上，并對與母線有聯接的電氣設備構成威脅。在母線上裝設避雷器是限制雷電侵入波過電壓的主要措施。7.1.4 進線段保護所謂進線段保護是指臨近變電站 12km 一段線路上的加強型防雷保護措施。當 線路無避雷線時，這段線路必須架設避雷線；當沿線路全長架設避雷線時，則這段線 路應有更高的耐雷水平，以減少進線段繞擊和反擊的概率。7.1.5 三繞組變壓器和變壓器中性點的防雷保護三繞組變壓器只要在低壓任一相繞組直接出口處裝一個避雷器即可。110kV 中性點有效接地系統，若變壓器不是采用全絕緣，則應在中性點加裝一臺避雷器。第二部分110kV變電站電氣一次部分設計計算書設 計指導教師第 1 章 負荷計算第 1.1 節 主變壓器負荷計算電力系統負荷的確定，對于選擇變電站主變壓器容量，電源布點以與電力網的接 線方案設計等，都