《110kV终端变电站电气部分初步设计》

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1、理工大学设计说明书110kV终端变电站电气部分初步设计设计说明书理工大学电气工程及其自动化专业二年月毕业设计（论文）任务书电力工程学院 电气工程及其自动化 专业 _级学生姓名： 学号： 毕业设计（论文）题目：110kV终端变电站电气部分初步设计毕业设计（论文）内容:电气主接线设计；所用电设计； 短路电流计算；导体和设备选择设计；配电装置设计；过电压保护及防雷规划设计；继电保护配置规划设计；绘制电气主接线图；配电装置平面布置图、断面图；直击雷保护范围图；编制设计说明书、计算书。设计（论文）指导教师： （签字） 主 管 人： （签字） 设计题目原始参数及其它一、变电所的建设规模1、变电所类型： 地

2、区终端变电所 ；2、变电所一次设计并建成，计划安装两台容量 2 31.5MVA 有载调压变压器。二、变电站与电力系统连接情况1、待设计变电所接入系统电压等级为110 kV，距系统110 kV变电所 50 km；2、变电所在系统最大运行方式下的系统阻抗标幺值：110kV系统为 0.13，基准容量Sj=100MVA；3、变电所在电力系统中所处的地理位置、供电范围如图所示。三、电力负荷水平1、 35kV出线 10 回，距离 28 km， 每回线的输送容量 3500 kVA，II负荷，cosj = 0.82 ，Tmax=3500h以上；2、 10kV出线共 12 回， III 负荷，cosj= 0.8

3、0 ，Tmax=3000h；其中 2 回线路为电缆出线，距离 3 km， 每回线路的输送容量 1400 kVA；其余为架空线，距离 8 km，每回线路的输送容量为 1400 kVA；3、 35/10kV侧无电源；要求负荷的cosj从0.8提高到0.9；4、 所用电负荷统计为 63 kVA。四、环境条件海拔 1000m；本地区污秽等级2级；地震裂度 7级 ；最高气温36C；最低温度-2.1C；年平均温度18C；最热月平均地下温度20C；年平均雷电日T=56日/年；其他条件不限。 五、其 它设计时间为五周，时间安排、资料收集、参考文献、设计成果和其它要求等见“毕业设计指导书”。正 文 目 录 前

4、言 -6一、毕业设计的目的、意义-6二、电气设计的地位和作用-6三、本次设计的题目及参数-6四、对本次初步设计的要求-6五、对毕业设计题目的分析-7六、对本次初步计算的基本认识-7第一章 变电站电气主接线设计 -9第一节 电气主接线设计知识概述-9第二节 电气主接线的方案设计-12第三节 确定电气主接线图-16第四节 主变和站用变选择-17第五节 变电站站用电设计-18第六节 无功补偿设计-19第二章 短路电流计算 -21第一节 短路电流计算概述-21第二节 短路电流计算-22第三节 短路电流计算结果表-28第三章 导体和电器选择设计-29第一节 导体和电器选择设计概述 -29第二节 导体的选

5、择与校验 -32第三节 电器设备的选择和校验 -37第四节 电器主接线成果图-47第四章 变电站配电装置设计 -48第一节 配电装置设计知识概述-48第二节 配电装置设计-52第三节 配电装置平面布置图-57第五章 防雷保护和接地装置设计-59第一节 变电站防雷和接地概述- 59第二节 避雷器的配置与选择-60第三节 避雷针配置设计-61第六章 继电保护配置规划设计-66结 论-68设计总结与体会-69谢 辞-70参考文献 -71附 图1、 变电站电气主接线图（A1） 2、 高压配电装置平面图（A1）3、 高压配电装置断面图（A1）4、 变电站直击雷保护范围图关键词 110kV 终端变 初步设

6、计 电气主接线 短路电流 高压设备 配电装置 防雷保护 继电保护前 言毕业设计是完成教学计划、实现培养目标的重要教学环节，是培养学生综合素质和工程实践能力的教育过程，对学生的思想品德、工作态度、工作作风和独立工作能力具有深远的影响。一、毕业设计的目的、意义通过毕业设计的进一步系统学习，可以进一步巩固和扩大对电气工程及其自动化专业三年函授学习所掌握的相关理论知识。课本基础理论、方法是树立正确设计思想和设计方法的基本依据，电气设计手册、设计规程、典型的电气工程设计实例资料等是设计过程中必不可少的辅助资料。经过毕业设计，所学专业理论知识将得到相当的运用和实践，这将使自己所学的理论知识提升到一定的运用

7、层次，为完成实际工程设计奠定扎实的基本功和基本技能。最终达到学以致用的目的。二、电气设计的地位和作用电气设计在发变电工程设计的各个阶段中都起着主导作用，是工程建设的关键环节。做好设计工作对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。设计是工程建设的灵魂。电气一次设计的最后方案是安排工程建设项目和组织施工安装的重要依据。三、本次设计的题目及参数依据电力学院成教部的统一计划，毕业指导教师的具体安排，在这次毕业设计中，本人承担的课题为110kV终端变电站电气部分初步设计。任务书给定的具体设计参数如下：1、待设计变电所为110 kV终端变电所，距系

8、统50 km；在系统最大运行方式下的系统阻抗标幺值为 0.13，基准容量Sj=100MVA。2、电力负荷水平：35kV出线10回，距离28 km， 每回线的输送容量3500kVA，II负荷，cosj =0.82，Tmax=3500h以上；10kV出线共12回，III负荷，cosj=0.80，Tmax=3000h；其中2回线路为电缆出线，距离3km，每回线路的输送容量1400kVA；其余为架空线，距离8km，每回线路的输送容量为1400 kVA。3、35/10kV侧无电源；要求负荷的cosj从0.8提高到0.9；所用电负荷统计为63kVA。4、环境条件：海拔1000m；本地区污秽等级2级；地震裂

9、度7级；最高气温36；最低温度-2.1；年平均温度过18；最热月平均地下温度20；年平均雷电日T=56日/年；其他条件不限。四、对本次初步设计的要求根据设计任务书、设计指导书的要求，并初步分析原始数据资料后，基本明确本次变电设计任务，即在规定的时间内完成110kV终端变初步设计。最终得出以下成果：初步设计说明书、计算书合订本一份；完成以下设计图：推荐方案电气主接线图一张（#1号）；配电装置平面布置图一张（#1号）；配电装置断面图一张（#1号）；防雷布置图一张（#3号）。五、对毕业设计题目的分析、本次设计变电站要求的程度为初步设计。、变电站的建设规模：231.5MVA 110kV终端变电站，变电

10、所一次设计并建成，主变采用有载调压变压器。、在系统中的地位：本次设计的变电站为110kV终端变，在电力系统中，终端变划分为一般变电站。、与电力系统的连接情况：本变电站连接的系统容量3000 MVA，本站容量占系统容量的：63 MVA 3000 MVA =2.1%（15%），本变电站在该系统中不是重要负荷。、电力负荷水平：35kV出线10回，均为 II类负荷， 10kV出线共12回，均为III类负荷。、对所给设计参数做进一步分析计算，可得以下具体参数：35kV侧负荷总容量：10回3.5MVA0.82=28.7 MVA，10kV侧负荷总容量：12回1.4MVA0.80.063 MVA（站用） =1

11、3.5 MVA。本站总负荷容量：28.7 MVA13.5 MVA=42.2 MVA，本站总负荷的70%时容量：42.2 MVA0.7=29.5 MVA（ 单台变压器容量31.5MVA），常年经济运行容量取总容量的70%时容量：231.5MVA0.7=44.1 MVA，（经济运行容量一般取总负荷容量的0.60.8，这里取为0.7）。10年后总负荷容量：取负荷自然增长率为4%时，10年后总负荷容量：42.2 MVAe100.04=62.9 MVA。（发电厂电气部分P35公式L=L0emx）以上结果说明：1）、本站常年经济运行容量与供出负荷容量基本持平，本站能保持常年经济运行。2)、满足当一台变压器

12、停运，另一台变压器要能承担本站总负荷的70%以上容量的要求。3)、10年后本站变压器容量将全部被带满。六、对本次初步计算的基本认识1）、待设计变电站为一般变电站，在系统中不是重要负荷，负荷水平均为II类负荷以下。根据变电站设计技术规程、电力工程电气设计手册的相关规定，对待设计变电站可靠性要求不高，对经济性要求相对要高些，这是本次电气主接线初步设计的基本原则点。2）、变电站电气主接线及配电装置毕业（初步）设计，重在设计过程、设计分析、设计思路的清晰和完整，重在撑握和运用正确的设计方法。3）、由于初步设计只是解决方案问题，所以，不要求做得很详细具体，很深入。但初步设计内容必须完整，初步设计内容大致

13、包括以下几部分：说明书，计算书（短路电流计算及电气设备选择），图纸（主接线图、总平面布置接线图、断面图、主要设备材料汇总表），工程概算（由概算人员完成，对工程的费用做近似估计）。4）、主接线图这是最重要的一张图纸，是所有其它图纸的依据。主接线图除了要表明各种电气设备有相互联系以外，还应表明设备的规范，防侵入电波及感应雷的措施，中性点接地方式，电压互感器及电流互感器的配置等。5）、总平面布置接线图总平面布置接线图上应清晰表明各种电气设备的相互距离，其中包括纵向尺寸和横向尺寸两种，纵向尺寸反映从围墙起经各种设备、道路、变压器、室内配电装置、出线构架，直到另一围墙为止的距离。横向尺寸表达各并列间隔内

14、部以及间隔和间隔之间的距离等。6）、断面图根据主接线和总平面布置方式的不同，应有相应的断面图，一般包括出线间隔、进线（即变压器回路）间隔、母联间隔、分段间隔、电压互感器及避雷器间隔、所用电间隔等7）、对变电所设计的要求(1)、设计要符合各项技术经济政策。(2)、设计要做到节约用地，不占良田，少占农田，技术先进，经济合理，安全可靠，确保质量。(3)、要积极推广和采用经生产实践证明是行之有效的新技术、新设备，并尽量采用标准化构件和系列产品。(4)、设计要考虑到发展的可能性，其规模应按510年远景来规划。为节省一次投资，可根据实际负荷增长的需要分期建设。 第一章 变电所电气主接线设计变电所主接线设计

15、，必须从全局出发，统筹兼顾，并根据本变电所在系统中的地位、进出线回路数、负荷情况、工程特点、周围环境条件等，确定合理的设计方案。 电气主接线设计，一般分以下几步：1、 拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟定出若干可行方案，内容包括主变压器型式、台数和容量，以及各电压级配电装置的接线方式等。2、 经济比较：依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优、缺点，淘汰一些较差的方案，保留 23个技术上相当的较好方案，进行计算，选择出经济上的最佳方案后，确定最优主接线方案。3、 短路计算：依据所确定的主接线，进行短路计算。4、 设备选择：依据短路计算结果，选择设备。5

16、、 绘制电气主接线单线图。电气主接线一般按正常运行方式绘制，采用全国通用的图形符号和文字代号，并将所用设备的型号、发电机主要参数、母线及电缆截面等标注在单线图上。单线图上还应示出电压互感器、电流互感器、避雷器等设备的配置及其一次接线方式，以及主变压器接线组别和中性点的接地方式等。第一节 电气主接线设计知识概述一、 电气主接线设计依据变电所电气主接线设计，以下列各点为基本设计依据：根据毕业指导教师具体安排的课题和设计任务书要求；根据变电站在电力系统中的地位和作用；根据变电站的最终建设规模；根据变电站负荷的大小和重要性；根据系统备用容量的大小；根据变电所主接线设计的具体参数。二、 电气主接线设计的

17、基本要求A) 可靠性要求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。对可靠性应注意的问题：应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践。主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。要考虑所设计变电所在电力系统中的地位和作用。主接线可靠性的具体要求如下：1) 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。2) 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。3) 尽量避免发电厂

18、、变电所全部停运的可能性。4) 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。B) 灵活性要求主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1) 调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。2) 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。3) 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压气或线路而不互相干扰，并且对一次和二次的改建工作量最少。C) 经济性要求1、 主接线在满足可靠性、灵活性要求的前

19、提下做到经济合理。1) 主接线应力求简单，以节省短路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。2) 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。3) 要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。4) 如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。2、 占地面积小：主接线设计要为配置布置创造条件，尽量使占地面积减少。3、 电能损失少经济合理地选择变压器的种类（双绕组、三绕组或自藕变压器）、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。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、变电所接入系统的电压等级一

20、般不超过两种。三、 6220 kV高压配电装置的常用电气主接线条文说明一) 单母线接线1、 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。2、 缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）故障或检修，均需使整个配电装置停电。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母线段分开才能恢复非故障段的供电。3、 适用范围：一般只适用于一台主变压器的以下三种情况：1) 610 kV配电装置的出线回路数不超过5回。2) 3563 kV配电装置的出线回路数不超过3回。3) 110220 kV配电装置的出线回路数不超过2回。二) 单母线分段接

21、线1、 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。2、 缺点：1) 当一段母线或母线隔离开关发生故障该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、 适用范围：1) 610 kV配电装置的出线回路数为6回及以上时。2) 3563 kV配电装置的出线回路数为48回时。3) 110220 kV配电装置的出线回路数为34回时。三) 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

22、组母线上。由于母线继电保护的要求，一般某一回路定与某一组母线连接，以固定连接的方式运行。1、 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，能迅速灰复供电；检修任一回路的隔离开关，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能灵活的适系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3) 扩建方便。向双母线的左右任一方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配。不会引起原有回路的停电。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象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

23、进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。2、 缺点：5) 增加一组母线就需要增加一组母线隔离开关。6) 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，需要在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。3、 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、系统运行调度对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） 610 kV配电装置，当出线回路数较多，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。2） 3563 kV配电装置，当出线回路数超过8回时；或连接的电源较多、负

24、荷较大时。3） 110220 kV配电装置的出线回路数为5回及以上时；或其在系统中居重要地位，出险回路数为4回及以上时。四) 增设旁路母线为了保证单母线分段或双母线的配电装置在进出线断路器检修时不中断对用户的供电，可在需要的时候增设旁路母线，以便提高供电可靠性，减少负荷停电时间，但这会导致投资增加。第二节 电气主接线的方案设计根据变电站设计技术规程、电力工程电气设计手册的规定，结合第一节相关条文说明及前言对设计任务的分析，在理解设计任务给定参数的基础上，拟订本次设计各电压等级侧适合要求的若干个主接线方案，并进行技术和经济比较，得出最优接线方案。一、 各电压等级侧电气主接线的方案选择前言中已分析

25、说明了待设变电站的特点，在对设计课题进一步分析理解的基础上，将待定变电站各电压等级侧能满足规程要求并适合本次设计要求的电气主接线类型依次说明如下。一) 10kV侧：已知出线12回，考虑要提高功率因素，必须进行电容补偿，需增加2个备用回路；考虑站用电需要，10 kV出线还需增加2个备用回路，共需备用4个回路。则10 kV侧出线共16回。根据35110kV变电所设计规范第3.2.5条的规定，规定原文“当变电所装有两台主变压器时，610kV 侧宜采用分段单母线，线路为12 回及以上时亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当635kV 配电装置采用手车式高压开关柜时不宜设置旁路设施

26、”。本设计10kV配电装置拟用屋内布置开关柜接线形式进出线，且为终端变，具备停电检修断路器的条件。因此，首先将单母线分段带旁路接线否定。本次设计的变电站，10kV侧入围的电气主接线类型有单母线分段接线与双母线接线二种。现将10 kV侧二种接线方案进行可靠性、经济比较如下。1. 二种接线方案可靠性（优缺点）比较如下表： 序号方案优 点缺 点1单母线分段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1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的回路都要在检修期间内

27、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2双母线接线1）供电可靠，任一组母线故障或检修时，不影响任一条回路供电；2）调度灵活，任一条回路可任意分配到某一组母线上运行；3）扩建方便，向左右两任何一方扩建均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配；4）便于试验。1）增加一组母线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。对于本次要求设计的变电站主接线技术可靠性而言，上述二种接线方案均能满足接线要求，且双母线接线方案优于单母线分段方案。但可靠性要求不是本次设计变电站要求的重点，还需进一步做经济性比较后，方可确定最

28、优接线方案。2. 二种接线方案经济性比较（实际上，双母线接线与单母线分段接线在经济上是不可比的，但为了学习主接线经济比较的方法，将上述两接线议案较牵强的做经济比较如下。）经济性比较是本次设计变电站要求的重点。换言之，它是取舍电气主接线方案的重要依据。在经济比较中，一般有综合投资（包括主要设备及配电装置的投资）和年运行费用两大项。本设计中，只对各方案中配电装置不同部分的综合投资进行比较，年运行费用比较因参数不全等原因省略不做。配电装置的综合投资的计算，是依据各种不同母线接线形式，均按一定规模并计入相应配电设备成本投资后，计算出该配电装置的全部投资（基础值）；然后根据实际情况, 再计入增加或减少若

29、干个对应回路数的投资，最终求得各入选方案的全部投资。比较过程中，采用参考类似接线方案的方法。参考发电厂电气设计P41610kV屋内配电装置投资表，取该表对应参考数据如下表：（万元）项目名称主变进线馈线综合投资（万元）增加或减少一个回路数的投资断路器型号回路数断路器型号回路母线馈线单母线分段GG-1A-252GG-1A-0767.51.00.55双母线接线SN3-10/20002SN2-10/600615.11.91.0本次设计变电站10kV出线共16回, 参考上表数据,分别计算上述两方案的配电装置的综合投资:单母线分段方案=7.5+(166)0.55=13（万元）双母线接线方案=15.1+(1

30、66)1.0=25.1（万元）很明显，双母线接线方案综合投资多于单母线分段方案。也可从配电装置主要设备使用数量上,对上述两方案进行分析比较如下表：接线方案母线使用量断路器台数台数隔离开关组数单母线分段11734双母线接线21751同样可以看出，在主要设备的使用数量上，双母线接线方案多于单母线分段方案。（主要设备的使用数量增加是投资增加的直接原因，也是导致年运行费用增加的直接原因）。3. 10kV侧主接线结论：通过以上分析、比较，在本次待定变电站设计10kV侧，最优接线方案为单母线分段接线。10kV母线上一共布置10kV负荷16回，均为III类负荷，功率因素cosj=0.80，经后续补偿后，可达

31、cosj=0.90，线路年利用小时数Tmax=3000h，其中，架空线路出线10回，每回线路配电距离为8km，输送容量为1400kVA；电缆线路出线2回，每回线路配电距离3km，输送容量1400kVA；备用回路4回。二) 35kV侧：35kV侧已知最终出线10回，根据35110kV变电所设计规范第3.2.3条、第3.2.4 条的规定，规定原文“35110kV 线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线，超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。3563kV线路为8 回及以上时，可采用双母线接线。110kV线路为6 回及以上时宜采用双母线接线”；“在采用单母线分段单母

32、线或双母线的35 110kV 主接线中当不允许停电检修断路器时可设置旁路设施”。首先将带旁路接线方案否定，理由同10kV侧。做进一步分析知，扩大桥形、单母线接线方案只适用于出线回路较少的接线中，对本站10回35kV出线而言，显然不宜采用。因此，35kV侧入围的接线方案只有双母线接线和单母线分段两种方案。35kV侧两种接线方案优缺点比较同10kV侧，经济性比较也同10kV侧。这里不重复。对主接线可靠性而言，双母线接线方案优于单母线分段方案，对经济性而言，单母线分段方案优于双母线接线方案。到底选谁呢？从建设终端变电站的根本出发点来看，其目标就是为了满足供电负荷的需要，达到多供电、多让用户满意的目的

33、。这就要求供电必须安全、可靠、稳定，必须保证大多数用户的正常用电需要。电气主接线的可靠是以上一切的基础。本次设计变电站35kV侧10回负荷出线容量：10回3.5MVA=35 MVA，占本站总容量的百分比为：3563=56%，可见，35kV负荷在本站的地位很重，必须首先保证其供电可靠性，才能让大多数用户满意。因此，本站35kV侧电气主接线选择可靠性占优的双母线接线方案。35kV侧接线方案结论：35kV侧电气主接线选择双母线接线方案。35kV母线共布置35kV出线10回，每回输送距离28km，输送容量3500kVA，均为II负荷，功率因素costj =0.82，线路年利用小时数Tmax =3500

34、h以上，本设计中取Tmax =4000h。三) 110kV侧需先确定其进线回路后，才可以选择满足规程要求的电气主接线类型。现将回路确定分析、计算如下。1. 110kV侧进线回路数及导线选择本变电站主变容量为231.5MVA=63 MVA，电源距离为50km，总负荷容量42.2 MVA，全年经济运行容量取全部容量的70%，即：63 MVA70%=44.1 MVA。 1) 导线选择根据架空线路设计规程要求，对年利用小时数大，传输容量大，长度在20m以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。其计算公式为：S= Ig / J式中，S为导体的经济截面（mm2）（待求值）, Ig为回路最大持续工作电流（A

35、），J为经济电流密度（可查发电厂电气部分P114图4-26）。本变电站110kV进线导线按上计算公式确定经济截面。因任务书要求35kV线路Tmax = 3500h以上，所以，取本站110kV进线年利用小时数Tmax=4000h，查发电厂电气部分P114图4-26，得J=1.28 A/mm2，按S=UI计算最大持续工作电流：Ig=SU= 63 MVA（110kV）=330.7A；将已知值代入计算公式：S = Ig /J=330.71. 28 =258（mm2）查电力系统课程设计及毕业设计参考资料P115 附表1-21 LGJ钢芯铝绞线规格及长期允许载流量表，本站110kV进线导线选用LGJ-24

36、0/30型钢芯铝绞线便可满足要求，LGJ-240/30型导线参数为：计算截面为275.96 mm2（S=258mm2），80时他长期允许载流量为662A（Ig=330.7A）。根据设计规程的相关规定，当导线所选型号高于LGJ-70时，可不做电晕电压校验。本设计不对LGJ-240/30型导线做电晕电压校验。2) 回路数选择查电力系统课程设计及毕业设计参考资料P24 表3-1各电压等级线路合理输送容量及输送距离表，110kV单回线路合理输送容量为1050 MVA（本站总负荷容量44.2 MVA），合理输送距离15050km（本站电源距离50km ）。因此，将本站110kV进线确定为单回LGJ-24

37、0/30型导线供电，已能满足输送容量及输送距离要求。2. 确定110kV侧电气主接线类型已知本110kV变电站进线为一个回路， 该回线带本站2台主变。根据35110kV变电所设计规范第3.2.3条的规定，规定原文“35110kV 线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线，超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。3563kV线路为8 回及以上时，可采用双母线接线。110kV线路为6 回及以上时宜采用双母线接线”。可知，满足规程要求并适合本设计110kV侧的电气主接线类型只有单母线接线一种类型。110kV侧电气主接线初选接线方案唯一，即单母线接线，其优缺点如下表：序

38、号方案优 点缺 点1单母线接线接线简单清晰、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，均需使整个配电装置停电110kV侧接线方案结论：110kV变电站进线选定为一个回路。110 kV侧电气主接线为单母线接线，该母线带2台31.5MVA有载高压变压器。第三节 确定电气主接线图以上对各电压等级侧电气主接线已选择，其结果是：110kV采用单母线接线，35kV采用双母线接线，10kV采用单母线分段接线。任务书中已给定本站变压器为2台31.5MVA有载调压变压器。经计算110kV进线一回，35kV出线10回，10kV出线16回；根据以上基本参数

39、，将本次设计变电站电气主接线简易图确定如下。经后续设计后，再进一步完善主接线图。第四节 主变和站用变选择根据电力工程电气设计手册、变电站设计技术规程的规定，及任务书给定的参数，选择变压器。一、 110 kV主变压器的选择及主要参数两台容量 2 31.5MVA有载调压变压器，涉及110kV、35kV、10kV三个电压等级。根据电力工程电气设计手册第五章主变压器选择P217的规定，相数选择主要要考虑：制造条件、可靠性要求、运输条件等因素，绕组数量选择主要依据：在具有三种电压等级的变电站中，若通过主变各侧绕组的功率均达该变容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站装置有无功补偿设备时，主变宜采用

40、三绕组变压器。绕组连接方式选择主要要考虑：变压器绕组连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。在我国，电力系统变压器绕组连接方式只有Y、两种，一般规定，110kV及以上侧变压器绕组采用Y连接，35kV侧绕组也采用Y连接，35kV以下侧采用连接。对于110kV及以下变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。因此，本站主变宜选择三相三绕组有载调压变压器，现将本站主变具体型号和相关参数说明如下。查电力系统课程设计毕业设计参考资料P106附表1-13110 kV三绕组有载调压变压器表，本设计110 kV主变选择为SFSZL7-31500/110，得以下参数。 110kV主变压器选择结果表型

41、号额定容量（kVA）额定电压（kV）高压中压低压SFSZL7-31500/1103150012181.25%38.522.5%10.5阻抗电压（%）连接组别空载电流（%）损耗()kw高中高低中低空载短路10.517-186.5YN，yn0,d111.450.3175二、 10 kV站用变压器的选择及主要参数本设计任务书已确定了本站站用电负荷为63 kVA。1. 按变电站设计技术规程的规定，变电站站用变负荷一般按类负荷考虑，一般采用0.4kV电压等级供出。按上述原则确定本次设计变电站的站用变，已能满足供电要求。2. 站用变选择容量时，需考虑10%的备用容量，并取功率因素cosj =0.9，则本站

42、用变最终需选择最大容量应63 kVA1.1/0.9=77 kVA。取80kVA3. 有载调压变电站一般装设两台站用变，因此，本站用变负荷考虑由本站10kV侧的两段母线各出一个回路供电，采用10kV双绕组变压器。4. 现将本站站用变具体型号和相关参数说明如下。查电力系统课程设计毕业设计参考资料P98附表1-610 kV双绕组变压器表，本设计10 kV站用变选择为S9-80/10，得以下参数。 10kV站用变压器选择结果表型号额定容量（kVA）额定电压（kV）阻抗电压（%）连接组别空载电流（%）损耗(kw)高压低压空载负载S9-80/1080105%0.44Y，yn02.40.251.25第五节

43、变电站站用电设计根据电力工程设计手册、变电站设计技术规程的规定，变电站站用电负荷，其可靠性要求不如发电厂那样高。站用电负荷一般由变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、空气压缩机、油处理设备、检修工具以及站用采暧、通风、照明、供水等部分组成。这些负荷都不大，因此，变电站站用电一般只需0.4kV电压等级一级供出，常采用动力与照明混合供电的方式进行。本次设计任务书中，对站用电负荷未提出特殊性要求，因此，本站用电接线方案按常规设计考虑，即，0.4kV站用电母线采用低压断路器（自动空气开关）进行分段，各用电负荷以低压成套配电装置供电，并将负荷平均地布置、分配在0.4kV各段母线上，高压侧（1

44、0kV）采用高压断路器进行负荷控制。考虑站用变在本站的地位和重要性，分别将本站两台站用变接于10kV分段母线的各段上，这样有利于站用变互为备用。以80kVA的站用电变负荷全部带满来确定站用负荷回路的最大电流：I=S/U=80/（10）=4.82A。现将站用电接线图绘制如下，设备具体选型见后续章节。第六节 无功补偿设计根据任务书要求，本次设计变电站要求对10kV侧进行无功补偿设计。初始条件为：35/10kV侧无电源，要求10kV侧负荷的功率因素cosj从0.8提高到0.9。根据电力工程电气设计手册第九章的相关说明，无功功率包括容性无功功率及感性无功功率两部分的内容。因此，无功补偿设计需要做电容补

45、偿、电抗补偿两部分计算。一. 原则性条文说明：1. 电力系统的平衡是保证电压质量的基本条件。无功功率平衡遵循分层（如电压）平衡的原则。对于不同电压等级的网络，无功功率平衡与补偿的形式是不同的。2. 10kV配电线路的无功补偿宜配置高压并联电容器，或在配电变压器低压侧配置低压并联电容器，电容器安装容量不宜过大，一般约为配电变压器总容量的510%，且在线路最小负荷时，不应向变电站倒送无功。3. 对于直接供电的终端变电站，安装的最大容性无功应等于装置所在母线上的负荷按提高功率因素所需补偿的最大容性无功量与主变压器所需补偿的最大容性无功量之和。本设计中，不考虑主变压器所需补偿，只计算母线上所需的补偿。

46、4. 利用并联电容器组的投切，可以满足电网无功变化要求时，则不需另外安装并联电抗补偿装置。本设计中，对此条规定无法求证。设计按常进行。二. 所需的容性无功量计算：本变电站10kV母线上的有功负荷P：P=12回1.4MVA/回0.80.08 MVA（站用）=13.52MVA。查电力工程电气设计手册P477表9-8为得到所需cosj每kVA有功负荷所需补偿的容性无功量表，知功率因素cosj从0.8提高到0.9时，每kVA有功负荷所需补偿的无功量为0.27Kvar/ kVA则，本变电站10kV母线上所需补偿的容性无功量Qc为：Qc=13.52kVA1030.27Kvar/ kVA=3650.4Kva

47、r=3.7Mvar。占主变总容量的百分比：3.650463=0.058=5.8%。为允许的补偿范围。三. 电抗器在容性补偿回路中串入电抗器，可有效预防母线电压陡然升高现象的发生。因此，低压侧无功补偿通常采用电抗器与电容器相配合的方式进行。四. 结论通过以上分析，本次设计变电站10kV母线上采用并联电容器的方式对10kV侧容性无功负荷进行补偿，并联电容器容量确定为22Mvar。采用串联电抗器的方式对并联电容器进行限流。并分别将本站两组补偿装置接于10kV分段母线的各段上，以便在相对运行方式时按需要分组投切。查城乡电网建设改造设备使用手册P141，P712，将电容器选型为单相纸膜电容器：BW212

48、/-2000-1W，将电抗器选型为三相干式空芯电抗器：CKSCKL-1200/10-12。无功补偿接线方式简图如下：第二章 短路电流计算第一节 短路电流计算概述一、短路电流计算的目的意义1. 电力系统短路的危害及种类在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小及突然短路时的暂态过程，使短路电流值大大增加，短路点的电弧有可能烧坏电器设备。另外，导线也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形，甚至损坏。短路还会引起电网中电压降低，使用户的供电受到破坏。短路还会引起系统功率分布的变化，影响发电机输出功率的变化。短路种类有：三相短路；两相短路；单相短路接地；两相短路接地。2. 为什么进行短路电流计算为使所选

49、电器设备和导体有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要， 而进行短路电流计算。二、短路电流计算的基本假定和计算方法1. 基本假定：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) 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行。4) 电力系统中各元件的磁路不饱和，带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。5) 系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%接在高压母线上，50%接在系统侧。6) 短路发生在短路电流为最大值瞬间。7) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。8) 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，元件的电阻都忽略不计。9

50、) 元件计算参数均取其定额值，不考虑参数的误差和调整范围。10) 输电线路的电容忽略不计。11) 用概率统计法制定短路电流运算曲线。2. 计算方法常采用短路电流运算曲线法计算参数，一般按三相短路计算。在网络简化中，对短路点具有局部对称或全部对称的网络，同电位点可以短接，其间的电抗可以略去。三、短路点的选择一般选择最大运行方式下通过电器设备的短路电流最大的那些点为短路计算点。四、限制短路电流的措施限制短路电流的措施有：提高系统的电压等级；直流输电；在电力系统的主网加强联系后，将次级电网解环运行；在允许的范围内，增大系统的零序主抗，减少变压器的接地点等。第二节 短路电流计算一. 确定合适的短路电流

51、计算点：为选择10110kV配电装置的电器设备和导体，而计算最大运行方式下流过各电器设备和导体的短路电流。经过对本次设计变电站电气主接图分析，共选择7个短路计算点d1、d2、d3、d4、d5、d6、d7。各短路计算点确定如下图。对上图有以下说明：1. 选择短路计算点d1在110kV进线母线上，以便对110kV进线侧断路器、侧隔离开关、110kV母线进行选择；2. 选择短路计算点d2在35kV母线上，并按最大运行方式的要求，略去母联开关的影响，将35kV母线简化如上图，以便对35kV进线侧断路器、侧隔离开关、35kV母线进行选择；3. 选择短路计算点d3在10kV母线上，并按最大运行方式的要求，

52、略去分段开关的影响，将10kV母线简化如上图，以便对10kV进线侧断路器、侧隔离开关、35kV母线进行选择；4. 选择短路计算点d4在35kV出线上，以便对35kV出线侧断路器、侧隔离开关进行选择。因35kV侧10回架空出线的元件参数均相同，所以，只取一个短路计算点。5. 10kV出线包含三种不同性质的负荷，因此，选择三个短路计算点d5、d6、d7，并分别对应于10kV电容器出线回路、10kV电缆出线回路、10kV架空出线回路。以便依据负荷性质选择设备。6. 本图电抗（元件）编号范围为033，为了和后续网络简化电抗（元件）编号有所区别，后续网络简化计算电抗（元件）编号可从101开始。7. 本图

53、电抗值均为标么值，后续网络简化电抗值也应取为标么值，以免造成计算错误。二. 短路电流基本计算过程参考发电厂和变电站电气部分毕业设计指导第四章短路电流计算，对本次设计变电站各短路计算点进行计算。高压短路电流的计算，一般只计及各元件（变压器、电抗器、线路）的电抗，采用标么值计算。1. 元件参数计算1) 基准值计算基准容量Sj=100MVA，基准电压Uj取各级的平均电压：Uj =Up=1.05Ue , 基准电流Ij=Sj(Uj)基准电抗X j= Uj(Ij) 本次设计变电站共设有110kV、35kV、10kV三个电压等级，将以上基准值计算如下表： 常用基准值表（Sj=100 MVA）名称符号常用基准值额定电压（kV）Ue1035110基准电压（kV）Uj10.537115基准电流（kA）Ij5.501.