110kV变电站毕业设计

110kV变电站毕业设计

摘 要

根据设计任务书的要求，本次设计为110kV 变电所电气一次部分初步设计，并绘制电气主接线图及其他图纸。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV、和10kV 三个电压等级，各个电压等级分别采用桥形接线、单母线分段带旁母接线和单母线分段接线，设计包括电气的一次部分和二次部分的设计和计算。在一次部分中，要对电力系统和变电站进行总体分析，然后确定变电站电气主接线的形式，并在此过程中进行系统的无功补偿、短路电流计算以及电气设备的选择。在具体计算后，还要为建造变电站进行配电装置及电气总平面的布置设计，使建站合理化。在二次部分中，要综合考虑保护的方式、系统运行的方式和短路点的选择，在此基础上进行整定计算。在设计过程中要绘制相关图纸，包括主接线等较重要图纸并掌握其内容。

本次设计中进行了电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等）、各电压等级配电装置设计、直流系统设计以及防雷保护的配置。

关键字 变电所 短路电流计算 变压器 电气设备

II

Abstract

Request according to design specification, capital the connection diagram designing that the first step designs, and draw the electricity host for 110 kV substation electricity once parts time and their his drawing sheet. That transformer substation is set up having two host transformers, the station inner host works a telephone switchboard dividing 110 kV , 35 kV ，10 kV three voltage grades , one by one, the voltage grade adopt the bridge shape to work a telephone switchboard respectively , Shan bus bar paragraph division takes other mother connection and Shan bus bar

III

paragraph division to work a telephone switchboard , designs the design including electric part and repeated part and secretly schemes against. In a part, want the analysis carrying out population on electric system and the transformer substation, choice ascertaining transformer

substation

electricity

host

connection form then, and carrying out systematic idle work compensation , secretly scheme against and electric equipment of short-circuit

current

here

in

process.

Arrangement wanting to be to build a transformer substation to carry out the power distribution device and the general flat surface of electricity too in the queen who secretly schemes against concretely, designs , makes

IV

rationalization build a station. In repeated part, want the choice considering the way and short circuit point that way , system protecting run synthetically, the adjusting being in progress here on the basis secretly schemes against. Need to draw the relevance drawing sheet in the process of design , include more important drawing sheet such as host connection and grasp whose content.

This time design middle be in progress electricity host work a telephone switchboard design, short-circuit current secretly scheme against, main electric accessory choose and checking (including breaker, disconnector, electric current mutual inductance implement, voltage mutual inductance implement, bus bar

V

and so on), every voltage grade power distribution device design, direct-current system design and lightning protection protection allocation.

Keywords Substation Short-circuit current

secretly schemes against Transformer Electric accessory

目 录

摘要 ............................................................ II Abstract ........................................................ III

第一章 绪 论 ..................................................... 1

1.1 电力系统概述 ........................................................................................1 电力工业概况 ..............................................................................................1

VI

我国电力工业和电力系统简介 ....................................................................2 电力系统的基本特点 ....................................................................................2 电力系统的接线方式 ....................................................................................3 1.2 ........................................................... 本变电所各级电压负荷情况分析 4 1.3 变电所的自然条件 ................................................................................4

第二章 电气主接线 ................................................ 5

2.1 电气主接线设计的基本要求 ................................................................5 2.2 主变压器台数、容量、型式的选择 ....................................................6 2.3 电气主接线方案设计 ............................................................................7 2.4 变电所电气主接线特点 ........................................................................9

第三章 所用变与直流系统 ......................................... 11

3.1 所用电接线 .......................................................................................... 11 3.2所用变压器台数、容量选择 ............................................................... 11 3.3 直流系统 ..............................................................................................12

第四章 短路电流计算 ............................................. 13

4.1短路电流计算的目的 ...........................................................................13 4.2 短路电流计算条件 ..............................................................................13 4.3 短路电流计算方法与步骤 ..................................................................15 4.4 变电所三相短路电流计算 ..................................................................17

第五章 电气设备选择 ............................................. 18

5.1 电气设备选择一般条件 ......................................................................18 5.2 10kV配电装置电气设备选择 .............................................................20 5.3 35kV配电装置电气设备选择 .............................................................27 5.4 110kV配电装置电气设备选择 ...........................................................34

第六章 电气布置 ................................................. 43

6.1 配电装置布置要求 ........................................................................... 43 配电装置总要求 ......................................................................................... 43 屋内配电装置的一般要求 ......................................................................... 43 屋外配电装置的一般要求 ......................................................................... 45 6.2 配电装置分类 ......................................................................................48 6.3 变压器的布置要求 ..............................................................................52

第七章 变电所过电压保护 ......................................... 54

7.1直击雷保护 ...........................................................................................54

VII

7.2对侵入雷电波的保护措施 ...................................................................56 保护措施 ..................................................................................................... 56 进线保护 ..................................................................................................... 56 变压器及电气设备的保护 ......................................................................... 58 避雷器的选择 ............................................................................................. 60 7.3输电线路的防雷保护 ...........................................................................61

第八章 继电保护整定计算 ......................................... 63

8.1继电保护整定计算的目的 ...................................................................63 8.2 继电保护整定计算的基本任务 ..........................................................63 8.3 整定计算的准备工作和步骤 .............................................................. 8.4 整定计算 ..............................................................................................65

社会经济效益分析 ................................................ 68

结论 ............................................................ 69 致谢 ............................................................ 70 参考文献 ........................................................ 71 附录1 .......................................................... 72 附录2 .......................................................... 74 附录3 .......................................................... 76

VIII

第一章 绪 论

1.1 电力系统概述

1.1.1 电力工业概况

1831年法拉第电磁感应定律，为发电机的发明创造了前提条件。

1875年法国在巴黎北火车站建立了世界上第一座发电厂，专供弧光灯照明用电。

1879年美国旧金山实验发电厂是世界上最早出售电力的火电厂。

1882年，爱迪生小型电力系统pearl stree有6台直流发电机，59个用户，电压等级110kV。

1884年，英国的霍普金森制成了闭合磁路式变压器, 经过研究，于1885年开发出了实用的变压器。

18年，美国从奥力岗城到波特兰建造了第一条21公里4000伏特的单相交流输电线。

交流最高电压等级1050kV，出现在前苏联和巴西，直流最高等级为500kV，电网规模不断扩大，如美加同一电网。

描述电网的主要参数[2]：

1.总装机容量。电力系统的总装机容量指该系统中实际安装的发电机组额定有功功率的总和，以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)计。

2.年发电量。指该系统所有发电机组全年实际发出电能的总和，以兆瓦时（MWh）、吉瓦时（GWh）太瓦时（TWh）计。

3.最大负荷。指规定时间，如一天、一月或一年内，电力系统总有功功率负荷的最大值，以千瓦(kW)、兆瓦(MW)、吉瓦(GW)计。

4.额定频率。按国家标准规定，我国所有交流电力系统的额定频率均为50Hz。

5.最高电压等级。同一电力系统中电力线路往往有几种不同电压等级。所谓最高电压等级，是指该系统中最高电压等级电力线路的额定电压，以千伏(kV)计。

1

6.地理接线图。电力系统的地理接线图主要显示该系统中发电厂、变电所的地理位置，电力线路的路径，以及它们相互间的连接。

7.电气接线图。电力系统的电气接线图主要显示该系统中发电机、变压器、母线、断路器、电力线路之间的电气接线。

1.1.2我国电力工业和电力系统简介

1.基本发展史

1882年，英国人在中国成立了上海电气公司。

1911年，杨树浦发电厂动工，1913年开始发电，到1924年，共有12台发电机，装机121MW。

1949年以前，有154kV，220kV等电压等级。

1981年，建成平顶山－武汉，我国第一条500kV交流输电线路。 19年，建成第一条500kV高压直流输电线路，葛洲坝－上海。 2.我国主要电力系统简介

至今，已建成的跨省电力系统有五个，即华东系统、东北系统、华中系统、华北系统和西北系统。另外，还有南方电网、川渝电网、山东电网、福建电网、海南电网、电网、电网和电网。

1.1.3电力系统的基本特点

1.电力系统特点

(1)电能不能大量存储[14]。发电、变电、输电和用电同时进行。 (2)电力系统暂态过程非常短。

(3)电力系统的发展和国民经济的发展密切相关。

(4)电力系统电能质量要求高，对电压、频率、波形都有严格的国家标准。 2.对电力系统运行的基本要求

(1)保证可靠持续运行的基本要求[5]。按对供电可靠性的要求可以将负荷分为3级。第一级负荷，对这一级负荷中断供电，将造成人身事故、设备损坏，将产生废品，使生产秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱。第二级负荷，对这类负荷中断供电，将造成大量减产，将使人民生活受到影响。第三级负荷，

2

所有不属于第一、二级的负荷。对第一级负荷要保证不间断供电；对第二级负荷，如有可能，也要保证不间断供电。

(2)保证良好的电能质量。如上所述，电能质量包括电压质量、频率质量和波形质量三个方面。例如给定的允许电压偏移为额定值的5%，给定的允许频率偏移为0.2~0.5Hz等。

(3)保证系统运行的经济性。为保证系统运行的经济性，应展开系统经济运行工作，使整个发电厂所承担的负荷能合理分配。例如，使水电厂能充分利用水能，避免弃水；使功率在系统中合理分布以降低电能在变输送、分配中的损耗，等等。

1.1.4电力系统的接线方式

1.电力系统的电气接线联系[1] (1)无备用接线方式：负荷只能从一个电源获得电能――开式接线，主要优点在于简单、经济、运行方便，主要缺点是供电可靠性差。

(2)有备用接线方式方式：负荷可以从两个或两个以上电源获得电能――闭式接线。有两端供电、环式、链式等。优点在于供电可靠性和电压质量高，缺点是不够经济。

2.电压等级

(1)我国规定的额定电压等级有

220/380kV、3kV、6kV、10kV、35kV、60kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV、1000kV

(2)电力设备的额定电压

①输电线路的额定电压等于我国规定的额定电压等级。 ②发电机的额定电压为额定电压等级电压的1.05倍。

③变压器原边额定电压等于与之相连的设备的额定电压的1.1倍。 3.电力系统中性点运行方式 (1)小电流接地系统 中性点不接地系统，如果发生单相接地故障，非故障相电压升高至原来的3倍，对绝缘要求高（不适应电压等级高的系统，适用于110kV以下系统）。

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(2)大电流系统

中性点接地：110kV及以上系统 4.电力系统发展的主要趋势

(1)高参数：高温、高压、超临界、单机容量 (2)大容量远距离高压输电、大系统互联 (3)高度自动化 (4)电力市场化 (5)分布式发电

1.2 本变电所各级电压负荷情况分析

1.110kV侧，110kV侧进出线4回，其中两回为电源进线，每回最大负荷50000kVA，功率因数为0.85，一回停运后，另一回最大可输送100000kVA负荷；另2回为出线，出线正常时每回最大功率为35000kVA，最小为25000kVA，功率因数为0.85，最大负荷利用时间为4200h。

2.35kV侧出线4回，每回最大负荷12000kVA，无电源进线。负荷功率因数为0.8，最大负荷利用小时为4000h，一类负荷占最大负荷的20%，二类负荷占20%，其余为三类负荷。

3.l0kV侧，l0kV侧出线共计14回，其中2回为站用变出线，无电源进线，为电缆出线，每回负荷1600kVA，负荷功率因数为0.8左右，最大负荷利用小时数为5000h以上，其中一、二类负占总最大负荷的50%。

1.3 变电所的自然条件

当地最高气温35℃，最低气温-21℃，最热月份平均温度23.3℃，变电所所处海拔高度700m，污秽程度中级。

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第二章 电气主接线

2.1 电气主接线设计的基本要求

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。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发电厂、变电站主接线应合理。

1.主接线的设计依据

(1)变电所在电力系统中的地位和作用[3]。 (2)变电所的分期和最终建设规模。

(3)负荷的大小和重要性，一级负荷必须设两个电源供电；二级负荷一般也设两个电源供电；三级负荷一般只设一个电源供电。

(4)系统备用容量大小。

(5)系统专业对电气主接线提供的具体资料。 2.主接线设计的基本要求[5] (1) 运行的可靠

断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。

(2) 具有一定的灵活性

主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。

(3) 操作应尽可能简单、方便

主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。

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(4) 经济上合理

主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。

(5) 应具有扩建的可能性

由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。

变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。

2.2 主变压器台数、容量、型式的选择

1.主变压器选择 (1)选择原则

①为保证供电可靠性，在变电所中，一般装设两台主变压器；

②为满足运行的灵敏性和可靠性，如有重要负荷的变电所，应选择两台三绕组变压器，选用三绕组变压器占的面积小，运行及维护工作量少，价格低于四台双绕组变压器，因此三绕组变压器的选择大大优于四台双绕组变压器[11]。

③装有两台及以上主变压器的变电所，其中一台事故后其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%以上，并保证用户的一级和二级全部负荷的供电。

(2)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双母线接线的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。

由公式：S=P+JQ，Q=PtgΦ,Se=√P2+Q2得：

35kV侧的负荷 S1=48000+JQ S1=48000+J36000 10kV侧的负荷 S2=19200+JQ S2=19200+J14400 考虑到今后5~10年的变压器损耗则[11]：

6

S3=S1×0.9×(1+5%)5 =55296+J41472 S4=S2×0.8×(1+5%)5 =19660.8+J14745.6 Se=0.9(S3+S4)=67461.12+J50595.84

主变压器的容S=70%67461.122+50595.842=59028.48kVA

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%。故选两台SSPSL1-63000型的主变压器就可满足负荷需求，变压器参数如下表2-1

表2-1 主变压器参数 型号 额定电压 (kV) Ux1~2% Ux1~3% Ux2~3% 高压侧 中压侧 低压侧 SSPSL1 100/100/100 121 38.5 10.5 18.5 10.5 6.5 容量比

2.3 电气主接线方案设计

1．单母接线：

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置。 缺点：不够灵活可靠，任意元件故障或检修，均须使整个配电装置停电[5]。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部母线仍需短时停电，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：一般只适用于一台发电机和一台主变压器以下三种况： ①6-10kV配电装置的出线回路数不超过5回； ②35-63kV配电装置的出线回路数不超过3回； ③110-220kV配电装置的出线回路数不超过2回。 2.单母分段接线： 优点：

(1)用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同端引出两个回路由两个电源供电[5]。

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(2)当一段母线发生故障，分开母联断路器，自动将故障隔离，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障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。

(2)当出现为双回路时，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。 适用范围：

①6-10kV配电装置出线回路数为6回及以上时。 ②35-63kV配电装置出线回路数为4-8回时。 ③110-220kV配电装置出线回路数为4-8回时。 3.双母线接线： 优点：

(1)供电可靠[5]。通过两组母线隔离开关得到换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，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，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

(3)扩建方便。向双母线的任何一个方向扩建，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。当有双架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母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进行试验时，可将该回路断开，单独接至一组母线上。

缺点：

(1)增加一组母线时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。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。

适用范围：当出线回路数和母线上的电源较多、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：

①6～10kV配电装置，当短路电流较大、出线需要带电抗器时。

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②35～63 kV配电装置，当出线回路数超过8回时；或连接的电源较多、负荷较大时。

③110～220 kV配电装置出线回路数为5回及以上时；或当110～220 kV配电装置在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。

4．带旁路母线的单母线分段接线[5]：

当检修短路器时，将迫使用户停电。尤其是电压为35kV以上的线路输入电功率较大，短路器检修需要时间较长，会带来较大的经济损失，为此可增设旁路母线，可以保证重要用户的供电。

适用范围：当110kV出现在6回及以上时，220kV在4回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线，在不允许停电检修断路器的殊殊场合下设置旁路母线。

5．技术分析

（1）110kV母线选择双母线接线。由于所共35kV和10kV都为Ⅰ、Ⅱ类负荷供电要求高，为了保证供电的可靠性和灵敏性所以选择双母线接线形式； （2）35kV选择单母分段接线。对于35kV电压侧，因为待建变电所35kV有Ⅰ、Ⅱ类负荷。Ⅰ类负荷50%，Ⅱ类负荷50%，供电可靠性要求很高，同时全部采用双回线供电，为满足供电的可靠性和灵活性，应选择单母分段接线形式；

（3）10kV选择单母线分段接线。因为待建变电所10kV出线有Ⅰ、Ⅱ类负荷。Ⅰ类负荷33%，Ⅱ类负荷67%，供电可靠性要求较高，同时负荷采用双回线供电且采用手车式开关柜，所以单母分段接线可以满足要求，为满足供电的可靠性和灵活性，应选择单母分段接线形式。

2.4 变电所电气主接线特点

该变电所的110kV侧在本次设计中采用的是桥形接线，35kV侧采用的是单母线分段接线，10kV侧也采用的是单母线分段母线。如下图2-1所示：

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图2-1变电所主接线简图

根据2-3中提到的各种接线方法我在本次设计中110kV侧选择了外桥接线外桥接线的特点是：适用于线路较短和变压器经常切换的情况，在桥断路器外侧加装一个“跨条”，在桥断路器检修时，能使穿越功率从“跨条”通过，也能使环形电网不会被破开环运行。

35kV和10kV侧选择了单母线分段接线的方式，主要从3个方面考虑： （1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同端引出两个回路由两个电源供电。

（2）当一段母线发生故障，分开母联断路器，自动将故障隔离，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

（3）是该接线方式的应用范围：6-10kV配电装置出线回路数为6回及以上时，35-63kV配电装置出线回路数为4-8回时，该变电所35侧有4条出线，10侧有12条出线。

所以在35和10侧我采用了单母线分段接线的方式。

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第三章 所用变与直流系统

3.1 所用电接线

变电站站用母线采用单母线接线方式。当有两台站用变采用单母线接线方式，平时分列运行，以故障。对于容量不大的变电站，为了节省投资，所用变压器高压侧可用高压熔断器代替高压断路器。

3.2所用变压器台数、容量选择

1.所用变选择

(1)选择原则：所用电负荷按0.1%变电所容量计 (2)所用电负荷:

S=S110×0.1=84326.4×0.1%=84326.4kVA×0.1%=84.33kVA

(3)根据选择原则选出待建变电所两台所用变型号为:S3-100/10，额定电压: 10/0.4(kV), 接线方式:Y/Y012两台所用变分别接于10kV母线的Ⅰ段和Ⅱ段，互为备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承担变电所的全部负荷。变压器参数如下表3-1所示：

表3-1 所用变参数 U2e连接组别 型号 U1e 损耗（kW） 阻抗电空载电（kV） （kV） S3-100/10 10 压（%） 流（%） 4 3.8 0．4 Y/Y012 空载 短路 0.35 2.1 11

3.3 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、继电保护和自动装置回路操作电源，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置。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3-2。

序号 负 荷容量表3-2 （负直流负荷统计表计算计算名称 ）kW 荷系数 （容量kW） （电流事故放电时A） 间及电流初（A） 1 经常4 1 4 18.18 18.期 持续 末期负18 18.18 2 荷事 故2 1 2 9 9 9 照3 明DL 跳 0.6 20 4 闸DL 合 1 3 3

12

闸 5 合计 27.27.3 18 18

第四章 短路电流计算

4.1短路电流计算的目的

在变电所电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的的主要有以下几个方面：

①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需要采用短路电流的措施，均需进行必要的短路电流计算[2]。

②在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障状况下都能安全、可靠的工作。同时又力求节约资金，这就需要按短路情况进行全面校验。

③在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线相间和相对地安全距离。

④在选择继电保护方式和进行整定计算，需以各种短路时的短路电流为依据。

⑤接地装置的设计，也需用短路电流。

4.2 短路电流计算条件

发电厂Ａ和发电厂Ｂ的发电机参数如表4-1所示。

表4-1发电机型号及参数

厂名 机号 型号 P0（MW） U0（kV） COSφ X″% 13

发电厂A #1-2 QFS-50-2 发电厂B #1-2 QFQ-50-2 50 50 10.5 10.5 0.8 0.226 0.8 0.199 进线端两发电厂的参数如上表，其中厂A到变电所的距离为20km，厂B到变电所的距离为40km。

Xa=X''/100Sb/Sn

Xb= X''/100Sb/Sn 其中Sb为基准容量为100MVA Sn为额定容量Sn=P/cos

Xa=0.266100/62.5=0.36 Xb=0.199100/62.5=0.32

输电线路的阻抗为：

X=X0LSj/Uj2 其中 X0=0.4/Km，L为该段输电线路的长度，

Sj=100MVA，Uj为该段的电压值。

Xla=0.420100/1102=0.066Xlb=0.440100/1102=0.132 变压器三个绕组的阻抗值为：

Ux1~2%=18.5 Ux1~3%=10.5 Ux2~3%=6.5

Uk1%=1/2(Ux1~2%+ Ux1~3%-Ux2~3%) Uk2%=1/2(Ux1~2%+ Ux2~3%-Ux1~3%)

14

Uk3%=1/2(Ux1~3%+ Ux2~3%-Ux1~2%)

Uk1%=11.25

Uk2%=7.25 Uk3%=-0.75

X*1= Uk1%/100Sj/Sr X*2= Uk2%/100Sj/Sr X*3= Uk3%/100Sj/Sr X*1=0.179

X*2=0.115 X*3=-0.012

4.3 短路电流计算方法与步骤

在进行短路电流计算时，通常把电源容量视为无穷大的电力系统。在这样

的系统内，当某处发生短路时，电源电压维持不变，即短路电流周期分量在整个短路过程中不衰减[14]。

为了选择和校验电气设备，载流导体，一般应计算下列短路电流值，即： I0—— 暂态电流有效值，单位为kA； I*—— 稳态电流有效值，单位为kA；

Ich—— 短路电流的最大冲击电流，单位为kA； S''—— 短路容量，单位为MVA。 短路电流计算的一般原则：

15

1．计算短路电流用于验算电器和导体的开断电流，动稳定和热稳定时，应按照设计规划内容计算。一般应以最大运行方式下的三相短路电流为依据，如变电所一般应以2～3台变压器为主变进行计算，并适当考虑电网5～10年的远景发展规划进行计算。

2．计算短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算。短路点应选择在短路电流为最大的地点。

3．导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流校验。

4．计算10kV以上高压电网短路电流时，一般将元件的电阻忽略不计，如果短路电路中总电阻R总大于总电抗X总的1/3时，则线路和其他元件的有效电阻仍应计算。

5．计算1000kV以下低压电网短路电流时，一般不允许忽略短路回路中电气设备的电阻值，如配电变压器的电阻，低压线路的电阻，不太长的母线和电缆，电流互感器的一次绕组，自动开关的过电流线圈及自动开关和隔离开关触头的接触电阻等，因为这些电阻对低压短路电流都有影响。

6．计算某一电压等级的短路电流时，应用平均电压。

7．计算高压系统短路电流时，一般采用有名值方法计算，即电压V，电流kA，电阻。

在进行计算电力系统短路电流时，首先应对短路贿赂中高压系统，变压器，线路，开关设备等电路；元件的电阻进行计算。 电力系统高压侧电抗可按： X=U2/S

其中X为电力系统电抗值，单位为； U为电力系统额定电压，单位为kV；电力系统额定一般电压为10kV，35kV，110kV，220kV等；

S为电力系统短路容量，电位为MVA。 步骤：

先将电路接线图化简为阻抗图（必须为最简形式的），根据阻抗图中的的阻抗值和已知条件算出计算电抗Xgs和基准电流Irg通过Xgs查表得到0秒时刻和4秒时刻的电流值分别为I0*和I；然后通过公式算出暂态电流I0，稳态电流I*，冲击电流Ich和短路容量S’’。

16

4.4 变电所三相短路电流计算

（计算部分见附录3） D1 短路点：

I0=I1+I02=1.31+1.24=2.55

I*=I*1+I*2=0.783+0.777=1.56 Ich=Ich1+Ich2=3.341+3.162=6.503 S’’=S’’1+S’’2=262.07+248.06=510.13

D2短路点：

I0=I03+I04=4.722 I*=I*3+I*4=4.313 Ich=Ich3+Ich4=12.196 S’’=S’’3+S’’4=303.76

D3短路点：

I0= I05+ I06=19.97 I*=I*5+I*6=15.926 Ich=Ich5+Ich6=50.414 S’’=S’’5+S’’6=363.18

17

第五章 电气设备选择

5.1 电气设备选择一般条件

尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定。

1．按正常工作条件选择电气设备 (1)额定电压

电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1～1.5倍，而电气设备所在的电网的运行电压波动，一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此，在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压Un不低于装置地点电网额定电压Uns的条件选择，即：

UNUNS （5-1）

(2)额定电流

电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax,即： INImax （5-2）

(3)环境条件对设备选择的影响

当电气设备安装地点的环境条件如温度、风速、污秽、海拔高度、地震强

18

度和覆冰厚度等超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。

一般非高原型的电气设备使用环境的海拔高度不超过1000m，当地区海拔超过制造厂家的规定值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降。一般当海拔1000～3000m范围内，若海拔制造厂家规定值每升高100m，则电气设备允许最高工作电压要下降1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采用高原型电气设备，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110kV及以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。

2.按短路状态校验 (1)短路热稳定校验

短路电流通过电器时，电气设备各部件温度应不超过允许值。满足热稳定的条件为：

2It tQk （5-3）

式中 Qk为短路电流产生的热效应；

It、t为电气设备允许通过的热稳定电流和时间。

(2)电动力稳定校验

电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为；

Iesich （5-4）

公式中ich和Ies分别为：短路冲击电流和动稳定电流。 以下几种情况可不对热稳定和动稳定进行校验：

①用熔断器保护的电气设备，其热稳定有熔断器的时间保证，故可不验证热稳定。

②采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。

③装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不校验动、热稳定。 3．短路计算的条件

为使所选电气设备具有足够的可靠性、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，作验算用的短路电流应按下列条件确定：

①容量和接线。按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划；其接线采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。

19

②短路种类，一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则应按照最严重的情况考虑。

③计算短路点，在计算电路图中，同电位的各短路点的短路电流值均相等，但通过各支路的短路电流将随着短路点的位置不同而不同。在校验电器和载流导体时，必须确定电气设备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流校验值为最大。

4．短路电流计算时间

验算热稳定的短路计算时间tk为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tbr之和，即

tktprtbr

tpr一般取保护时间的后备保护动作时间，这是考虑到主保护有死区或拒动；而tbr是指对断路器的分闸脉冲传送到断路器操作机构的跳闸线圈时起，到灭弧触头分离后的电弧完全熄灭为止的时间段。

5.2 10kV配电装置电气设备选择

1．断路器的选择[9]： (1)额定电压：10kV (2)额定电流：I ＞Imax 其中I为额定电流，Imax为10kV侧的最大工作电流 。

S192001109A Imax3U310通过额定电压和最大工作电流选择了SN10-10III型号断路器参数如下表5-1所示：

表5-1 SN10-10III型断路器参数

技术参数 额定电流额定开断电峰值耐受电（A） 流 （A） 流（kA） SN10-10III 1250 40 125

20

型号 短时耐受电流（4s）（kA） 40 合闸时间 0.1

(3)校验：

额定电流为1250kA I=1250＞Imax=1109A 额定开断电流的校验：

10kV侧的稳态电流为I*=15.926kA

SN10-10III型断路器的额定开断电流为40kA 15.926kA＜40kA 符合要求。

①动稳定校验：

10kV侧短路冲击电流为Ich=50.414kA

SN10-10III型断路器的耐受峰值电流为125kA 50.414kA＜125kA 符合要求。 ②热稳定校验

10kV侧的短路热容量为：

Itk22)Itk2Qk674kA2S 12SN10-10III型断路器的4s热稳定电流为：40kA It2t=402×4=00 kA2S Qk＜ It2t 符合要求。 ③温度校验

SN10-10III型断路器的允许使用温度为-40℃～40℃，变电所的自然条件为-21℃～35℃。

符合要求。

2．隔离开关的选择： (1)额定电压：10kV (2)额定电流：I＞Imax 其中I为额定电流，Imax为10kV侧的最大工作电流 。

S192001109A Imax3U310

I0210(

21

通过额定电压和最大工作电流选择了GN19-10型号隔离开关参数如下表5-2所示：

表5-２ GN19-10隔离开关参数

技术参数 型号 额定电流（A） 峰值耐受电流（kA） 短时耐受电流（4s）（kA） GN19-10 1250 100 40 (３)校验：

额定电流为1250kA I=1250＞Imax=1109A ①动稳定校验：

10kV侧短路冲击电流为Ich=50.414kA

GN19-10型隔离开关的耐受峰值电流为100kA 50.414kA＜100kA 符合要求。 ②热稳定校验

10kV侧的短路热容量为：

Itk22)Itk2Qk674kA2S 12GN19-10型断路器的4s热稳定电流为：40kA It2t=402×4=00 kA2S Qk＜ It2t 符合要求。 ③温度校验

GN19-10型隔离开关的允许使用温度为-40℃～40℃，变电所的自然条件为-21℃～35℃。

符合要求。

3．母线的选择：

I0210((1)IgKfImax0.81109887.2A 其中Ig为负载的长时最大工作电流，

22

若进线在母线中间时，则取0.6～0.8倍的总符合电流。

根据最大长时电流选择母线：

LJ500mm2型号的母线，它在70℃时的长时电流为1023A，得：

IyIey70401023903.5A

y257025Iy＞Ig

符合要求。

(2)校验： 热稳定校验：

40℃时的C为95则：

IS选Smintep C15.926103Smin2.7275.5(mm2)95 22

S=500mm＞Smin =275.5 mm 符合要求。

4．电流互感器的选择 (1)额定电压：10kV 最大电流：

S19200Imax985.6A

3UCOS3100.8通过额定电压和最大工作电流选择了LFZ-10型号电流互感器参数如下表5-3所示：

表5-3 LFZ-10型号电流互感器参数

型号 LFZ-10

技术参数 额定电流比（A） 次级组合 1S热稳定倍数 75 动稳定倍数 135 1000 0.2/10P15/10P20 23

(2)校验：

额定电流为1000A I=1000A＞Imax=985.6A ①动稳定校验：

10kV侧短路冲击电流为Ich=50.414kA

Ich2IKd 21135190.9kA 则Ich=50.414kA＜190.9 符合要求。

②热稳定校验

10kV侧的短路热容量为

2Itk(IKt)2

LFZ-10型号电流互感器的1s热稳定电流倍数为：75

2Itk253.62.7684.72

(IKt)2(175)25625 65.1＜5625 符合要求。 ③温度校验

LFZ-10型号电流互感器的允许使用温度为-40℃～40℃，变电所的自然条件为-21℃～35℃。

符合要求。 5．避雷器的选择 (1)额定电压：10kV

当额定电压为10kV时系统的最高电压为11.5kV 那么选择的避雷器的额定电压为：

1.38Um1.3811.5kV15.87kV

24

取避雷器的额定电压为17kV (2)持续运行电压

相对地面的最高电压为：

11.5kV6.6kV 3(3)标称放电电流

一般情况下10kV的标称放电电流取5kA

(4)雷电冲击残压

BIL75Uble53kV

Kc1.4其中BIL为10kV变压器额定雷电冲击外绝缘耐受峰值电压为75kV，，kc为雷电冲击绝缘配合因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.4[6]。

(5)陡波冲击电流的残压

Uble'BIL8560.7kV Kc1.4'其中BIL’为10kV侧内绝缘截断雷电冲击耐受电压为85kV，kc为雷电冲击

绝缘配合因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.4。

(6)操作冲击电流下残压

UsSIL6052.17kV Kc1.15其中SIL为10kV侧变压器操作波试验电压为60kV，kc为操作冲击绝缘配

合因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.15。

根据上述计算的数据选择Y5WS5-17/50L型避雷器,参数如下表5-4所示：

表5-4 Y5WS5-17/50L型避雷器的参数

系统额避雷器技术参数 避雷器陡波冲25

雷电冲操作

型号 定电压额定电持续运（kV） 压（kV） 行电压（kV） 击电流下残压峰值（kV） 击电流下残压峰值（kV） Y5WS5-17/50L 10 17 8.6 57.5

6．中性点避雷器的选择 (1)额定电压：10kV

当额定电压为10kV时系统的最高电压为11.5kV 10kV侧中性点为不固定接地，中性点额定电压为：

50 冲击电流下残压峰值（kV） 42.5 1.38Um1.3811.5kV15.87kV

取避雷器的额定电压为17kV (2)持续运行电压

相对地面的最高电压为：

11.5kV6.6kV 3(3)标称放电电流

一般情况下10kV侧中性点的标称放电电流取5kA (4)雷电冲击残压

10kV侧雷电冲击全波和截波耐受峰值电压为50.71kV，则可以选择雷电冲击电流下残压为小于45kV的避雷器。

(5)操作冲击电流下残压

UsSIL6052.17kV Kc1.15其中SIL为10kV侧变压器操作波试验电压为60，kc为操作冲击绝缘配合

26

因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.15

根据上述计算的数据选择Y5WZ2-17/45型避雷器参数如下表5-5所示：

表5-5 Y5WZ2-17/45型避雷器参数

型号 系统额定避雷器额电压（kV） 定电压（kV） 10 17 技术参数 避雷器持雷电冲击电续运行电流下残压峰压（kV） 值（kV） 13.6 45 操作冲击电流下残压峰值（kV） 42 Y5WZ2-17/45

7．电压互感器的选择

(1)型式：采用单相浇注绝缘式电压互感器，作电压、电能测量及单向接地保护用及继电保护用。

(2)电压：额定一次电压：U1n=10kV 额定二次电压：U2n=0.1kV

(3)准确等级:用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级。 (4)型号：JDZX9－10

100.1额定变比：：：01kV

335.3 35kV配电装置电气设备选择

1．断路器的选择[9]：

(1)额定电压：35kV

(2)额定电流：I＞Imax 其中I为额定电流，Imax为35kV侧的最大工作电流 。

S48000Imax792A

3U335通过额定电压和最大工作电流选择了SW4-35I型号断路器参数如表5-6所示：

27

表5-6 SW4-35I型号断路器参数

技术参数 型号 额定电流额定开断电峰值耐受电 （A） 流 （A） 流（kA） SW4-35I 1250 25 42 (3)校验： 额定电流为1250kA I=1250＞Imax=792A 额定开断电流的校验：

35kV侧的稳态电流为I*=4.314kA

SW4-35I型断路器的额定开断电流为25kA 4.314kA＜21kA 符合要求。

①动稳定校验：

35kV侧短路冲击电流为Ich=12.196kA

SW4-35I型断路器的耐受峰值电流为42kA 12.196kA＜42kA 符合要求。 ②热稳定校验

35kV侧的短路热容量为：

短时耐受电流（4s）（kA） 16.5 合闸时间 0.35 Itk22)Itk2Qk123KA2S 12SW4-35I型断路器的4s热稳定电流为：16.5kV It2t=16.52×4=10 kA2S Qk＜ It2t 符合要求。 ③温度校验

I0210(SW4-35I型断路器的允许使用温度为-40℃～40℃，变电所的自然条件为-21℃～35℃。

28

符合要求。

2．隔离开关的选择： (1)额定电压：35kV

(2)额定电流：I＞Imax 其中I为额定电流，Imax为35kV侧的最大工作电流 。

S48000Imax792A

3U335通过额定电压和最大工作电流选择了GW4-35型号隔离开关参数如表5-7所示：

表5-7 GW4-35型号隔离开关参数

技术参数 型号 额定电流（A） 峰值耐受电流（kA） GW4-31250 50 5

(3)校验：

额定电流为1250kA I=1250＞Imax=792A ①动稳定校验：

35kV侧短路冲击电流为Ich=12.169kA

GW4-35型隔离开关的耐受峰值电流为50kA 12.169kA＜50kA 符合要求。 ②热稳定校验

35kV侧的短路热容量为：

短时耐受电流（4s）（kA） 31.5 Itk22)Itk2Qk123KA2S 12GW4-35型隔离开关的4s热稳定电流为：31.5kA It2t=31.52×4=3969 kA2S

I0210(

29

Qk＜ It2t 符合要求。 ③温度校验

GW-35型隔离开关的允许使用温度为-40℃～40℃，变电所的自然条件为-21℃～35℃。

符合要求。

3．母线的选择：

(1)IgKfImax0.8792633.6A 其中Ig为负载的长时最大工作电流，若进线在母线中间时，则取0.6~0.8倍的总符合电流。

根据最大长时电流选择母线：

LJ 300mm2型号的母线，它在70℃时的长时电流为731A，得：

IyIey70407313.3A

y257025 Iy＞Ig

符合要求。

(2)校验： 热稳定校验：

40℃时的C为95则：

S SminICtep

4.313103Smin2.774.6(mm2)95 22S=300mm＞Smin =74.6 mm

符合要求。

4．电流互感器的选择: (1)额定电压：35kV 最大电流：

S480009.7A Imax3UCOS3350.8

30

通过额定电压和最大工作电流选择了LB6-35型号电流互感器参数如表5-8所示：

表5-8 LB6-35型号电流互感器参数

型号 技术参数 额定电流比（A） 次级组合 1S热稳定倍数 100 动稳定倍数 LB6-35 1200 0.2/0.5/P/P (2)校验：

额定电流为1200A I=1200A＞Imax=9.7A ①动稳定校验：

35kV侧短路冲击电流为Ich=12.169kA

250 Ich2IKd

21.2250424.26kA 则Ich=12.169kA＜424.26 符合要求。 ②热稳定校验

35kV侧的短路热容量为：

2Itk(IKt)2

LB6-35型号电流互感器的1s热稳定电流倍数为：100

2Itk18.63.565.1

(IKt)2(1.2100)214400

65.1＜14400 符合要求。 ③温度校验

LB6-35型号电流互感器的允许使用温度为-40℃～40℃，变电所的自然条

31

件为-21℃～35℃。

符合要求。

5．避雷器的选择： (1)额定电压：35kV

当额定电压为35kV时系统的最高电压为40.5kV 那么选择的避雷器的额定电压为：

1.25Um1.2540.5kV50.6kV 取避雷器的额定电压为53kV (2)持续运行电压

相对地面的最高电压为：

40.5kV23.4kV 3(3)标称放电电流

一般情况下35kV的标称放电电流取5kA (4)雷电冲击残压

BIL185Uble132kV

Kc1.4

其中BIL为35kV变压器额定雷电冲击外绝缘耐受峰值电压为185kV，内受峰值电压为200kV，kc为雷电冲击绝缘配合因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.4。

(5)陡波冲击电流的残压

Uble'BIL220157kV Kc1.4'其中BIL’为35kV侧内绝缘截断雷电冲击耐受电压为220kV，kc为雷电

冲击绝缘配合因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.4。

(6)操作冲击电流下残压

Us

SIL170147kV Kc1.1532

其中SIL为35kV侧变压器操作波试验电压为170kV，kc为操作冲击绝缘配合因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.15

根据上述计算的数据选择Y10WZ-53/134型避雷器参数如下表5-9所示：

表5-9 Y10WZ-53/134型避雷器参数

型号 技术参数 系统额避雷器避雷器陡波冲定电压额定电持续运击电流（kV） 压（kV） 行电压下残压（kV） 峰值（kV） 雷电冲击电流下残压峰值（kV） 操作冲击电流下残压峰值（kV） 114 Y10WZ-53/134 35 53 41 154 6．中性点避雷器的选择 (1)额定电压：35kV

当额定电压为35kV时系统的最高电压为40.5kV 35kV侧中性点为不固定接地，中性点额定电压为：

134 0.72Um0.7240.5kV29.16kV

取避雷器的额定电压为53kV (2)持续运行电压

相对地面的最高电压为：

40.5kV23kV 3(3)标称放电电流

一般情况下35kV侧中性点的标称放电电流取5kA (4)雷电冲击残压

35kV侧雷电冲击全波和截波耐受峰值电压为185kV，则可以选择雷电冲击电流下残压为小于134kV的避雷器。

(5)操作冲击电流下残压

33

UsSIL170147kV Kc1.15其中SIL为35kV侧变压器操作波试验电压为170，kc为操作冲击绝缘配合因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.15。

根据上述计算的数据选择Y5WZ-53/134型避雷器参数如下表5-10所示：

表5-10 Y5WZ-53/134型避雷器参数

型号 系统额定避雷器额电压（kV） 定电压（kV） 技术参数 避雷器持雷电冲击电续运行电流下残压峰压（kV） 值（kV） 操作冲击电流下残压峰值（kV） 114 Y5WZ-53/134 35 53 41 134 7．电压互感器的选择

(1)型式：采用单相浇注绝缘式电压互感器，作电压、电能测量及单向接地保护用及继电保护用。

(2)电压：额定一次电压：U1n=35kV 额定二次电压：U2n=0.1kV

(3)准确等级:用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级。 (4)型号：JDZ2－35

350.1额定变比：：：01kV

335.4 110kV配电装置电气设备选择

1．断路器的选择[9]：

(1)额定电压：110kV

(2)额定电流：I＞Imax 其中I为额定电流，Imax为110kV侧的最大工作电流 。

S263000(140%)Imax926A

3U3110通过额定电压和最大工作电流选择了SW4-110G型号断路器参数如下表

34

5-11所示：

表5-11 SW4-110G型号断路器参数

技术参数 额定电流额定开断电峰值耐受电（A） 流 （A） 流（kA） SW4-110G 1250 21 55 (3)校验： 额定电流为1250kA I=1250＞Imax=926A 额定开断电流的校验：

110kV侧的稳态电流为I*=1.56kA

SW4-110G型断路器的额定开断电流为21kA 1.56kA＜21kA 符合要求。

①动稳定校验：

110kV侧短路冲击电流为Ich=6.503kA

SW4-110G型断路器的耐受峰值电流为55kA 6.503kA＜55kA 符合要求。

②热稳定校验

110kV侧的短路热容量为： 型号 短时耐受电流（4s）（kA） 21 合闸时间 0.65 QkI0210(Itk22)Itk227.57kA2S 12SW4-110G型断路器的4s热稳定电流为：21kA It2t=212×4=17 kA2S

35

Qk＜ It2t 符合要求。 ③温度校验

SW4-110G型断路器的允许使用温度为-40℃～40℃，变电所的自然条件为-21℃～35℃。

符合要求。

2．隔离开关的选择： (1)额定电压：110kV

(2)额定电流：I＞Imax 其中I为额定电流，Imax为110kV侧的最大工作电流 。

S263000(140%)Imax926A

3U3110通过额定电压和最大工作电流选择了GW4-110型号隔离开关参数如下表5-12所示：

表5-12 GW4-110型号隔离开关参数

技术参数 型号 额定电流（A） 峰值耐受电流（kA） 短时耐受电流（4s）（kA） GW4-110 1250 50 31.5

(3)校验：

额定电流为1250kA I=1250＞Imax=926A ①动稳定校验：

110kV侧短路冲击电流为Ich=6.503kA

36

GW4-110型隔离开关的耐受峰值电流为50kA 6.503kA＜50kA 符合要求。 ②热稳定校验

110kV侧的短路热容量为：

Itk22)Itk2Qk27.57kA2S 12GW4-110型隔离开关的4s热稳定电流为：31.5kA It2t=31.52×4=3969 kA2S Qk＜ It2t 符合要求。 ③温度校验

GW-110型断路器的允许使用温度为-40℃～40℃，变电所的自然条件为-21℃～35℃。

符合要求。 3．母线的选择：

I0210((1)IgKfImax0.8926740.8A 其中Ig为负载的长时最大工作电流，若进线在母线中间时，则取0.6~0.8倍的总符合电流[7]。

根据最大长时电流选择母线：

LJ 400mm2型号的母线，它在70℃时的长时电流为879A，得：

IyIey7040879776.3A

y257025Iy＞Ig

符合要求。

(2)校验： 热稳定校验：

40℃时的C为95则：

S选Smin

ICtep 37

1.56103Smin3.5530.9(mm2)95 22S=400 mm＞Smin =30.9 mm

符合要求。

4．电流互感器的选择： (1)额定电压：110kV 最大电流：

S63000Imax413.3A

3UCOS31100.8通过额定电压和最大工作电流选择了LB7-110型号电流互感器参数如下表5-13所示：

表5-13 LB7-110型号电流互感器参

技术参数 型号 额定电流比（A） 次级组合 1S热稳定倍数 LB7-110 2×300 0.2/P/P/P/P 15 (2)校验：

额定电流为600A I=600A＞Imax=413.3A ①动稳定校验：

110kV侧短路冲击电流为Ich=6.503kA

动稳定倍数 115 Ich2IKd

20.611597.58kA

则Ich=6.503kA＜97.58 符合要求。 ②热稳定校验

110kV侧的短路热容量为：

2Itk(IKt)2

38

LB7-110型号电流互感器的1s热稳定电流倍数为：15

2Itk1.562.74.212

(IKt)2(0.615)281

4.212＜81 符合要求。 ③温度校验

LB7-110型号电流互感器的允许使用温度为-40℃～40℃，变电所的自然条件为-21℃～35℃。

符合要求。

5．避雷器的选择： (1)额定电压：110kV

当额定电压为110kV时系统的最高电压为126kV 那么选择的避雷器的额定电压为：

0.75Um0.75126kV94.5kV

取避雷器的额定电压为100kV (2)持续运行电压

相对地面的最高电压为： 126kV73kV3(3)标称放电电流

一般情况下110kV的标称放电电流取10kA (4)雷电冲击残压

BIL450Uble321kVKc1.4

其中BIL为110kV变压器额定雷电冲击外绝缘耐受峰值电压为450kV，内受峰值电压为480kV，kc为雷电冲击绝缘配合因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.4。

(5)陡波冲击电流的残压

39

Uble'BIL530378kV Kc1.4'其中BIL’为110kV侧内绝缘截断雷电冲击耐受电压为530kV，kc为雷电

冲击绝缘配合因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.4。

(6)操作冲击电流下残压

SIL375 Us326kVKc1.15

其中SIL为110kV侧变压器操作波试验电压为375，kc为操作冲击绝缘配合因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.15。

根据上述计算的数据选择Y10W5-100/260型避雷器参数如下表5-14所示：

表5-14 Y10W5-100/260型避雷器参数

型号 技术参数 系统额避雷器避雷器陡波冲定电压额定电持续运击电流（kV） 压（kV） 行电压下残压（kV） 峰值（kV） 雷电冲击电流下残压峰值（kV） 操作冲击电流下残压峰值（kV） 221 Y10W5-100/260 110 100 73 291 6．中性点避雷器的选择： (1)额定电压：110kV

当额定电压为110kV时系统的最高电压为126kV 110kV侧中性点为不固定接地，中性点额定电压为：

260 0.57Um0.57126kV71.82kV取避雷器的额定电压为72kV (2)持续运行电压

相对地面的最高电压为：

40

126kV73kV 3(3)标称放电电流

一般情况下110kV侧中性点的标称放电电流取1.5kA (4)雷电冲击残压

110k侧雷电冲击全波和截波耐受峰值电压为250kV，则可以选择雷电冲击电流下残压为小于184kV的避雷器。

(5)操作冲击电流下残压

UsSIL375326kVKc1.15

其中SIL为110kV侧变压器操作波试验电压为375，kc为操作冲击绝缘

配合因数根据GB311.1-1997国家的标准规定取1.15。

根据上述计算的数据选择Y15W5-72/186型避雷器参数如下表5-15所示：

表5-15 Y15W5-72/186型避雷器参数

型号 系统额定避雷器额电压（kV） 定电压（kV） 技术参数 避雷器持雷电冲击电续运行电流下残压峰压（kV） 值（kV） 操作冲击电流下残压峰值（kV） 165 Y15W5-72/186

110 72 58 186 41

7．电压互感器的选择：

(1)型式：采用串联绝缘箱式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。

(2)电压：额定一次电压：Uin＝110kV

额定二次电压：Un0.1/3kV

(3)准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.2级。 (4)型号：TYD－110W

1100.1::0.1kV 额定变比：33

42

第六章 电气布置

6.1 配电装置布置要求

6.1.1 配电装置总要求

1．配电装置的设计必须要贯彻:备战、备荒、为人民的方针。

在工程中，必须充分利用地形，依山顺势，尽量减少土石方的开挖和回填工程量。同时要注意防洪和滑坡等问题。在任何工程中，都必须少占用农田或不占用农田。

2．配电装置的布置，应便于检修，巡视，和操作。设备的检修和搬运应不影响运行设备的安全。在保证安全可靠的条件下，尽量降低造价。同时，应考虑扩建过度方便。

3．除防空有特殊要求外，凡不是严重污染地区的35kV以上的额配电装置，都不应采用屋内布置。

4．为节省木材和简化施工，35kV~220kV屋外配电装置的架构，推荐采用离心环形杆和三角钢梁等轻型结构。

5．对于35kV~110kV屋外配电装置，当结线比较简单时，一般采用带“隔离插头”的布置。

6．各级配电装置之间，以及它们和各种建筑物之间的距离和相对位置，应结合远景规划统盘研究，一般以近期为主。

6.1.2 屋内配电装置的一般要求

[4]

1．间隔净距离不应小于下表6-1所示数值，并应满足下述要求

43

：

表6-1 屋内配电装置的允许的净距（cm）

10 35 110 85 88 95 15．5 33 22．5 40 87.5 250 200 275 450 700 300 额 定 电 压（kV） 带电部分至无孔遮拦（B） 带电部分至网状遮拦（C） 带电部分至栅栏（D） 无遮拦裸导体至地板高度（E） 需要不同时停电检修的无遮拦裸导体间（F） 架空出线至屋顶（G） 架空出线至无道路或不搬运器材的地面（H） 架空出线至有道路或搬运器材的地面（I） 架空出线至屋外配电装置内地面（J） 不同相的导体间及带电部分至接地部分间（A） 12．5 30 105 160 275 350 220 300 275 375 475 550 700 700 300 375 (1)带电部分在栅栏上面，且高度为1.2~1.7m时，则带电部分至栅栏的水平距离不应小于（D）值：

(2)带电部分在围栏（遮拦和栅栏的总称）上面，且高度为1.7~2.3m时，则带电部分至围栏的水平距离（当围栏为1.2~1.7m时，指带电部分至围栏向上延伸的假想线间的水平距离）不应小于C值；

(3)带电部分在围栏上面，且高度为2.3m以上时，则带电部分至围栏的垂直距离不应小于C值。

2．走廊及围栏

(1)屋内配电装置的遮拦高度不应小于1.7m，栅栏高度不应小于1.2m。遮拦应有门锁，网孔不应大于22cm。栅栏栏杆间距及最下栏杆对地板的间距，均不应超过0.4m。

(2)走廊的净空宽度应保证设备搬运和维护的方便。

(3)搬运设备走廊的宽度应考虑搬运的方便，一般可比最大设备的宽度加0.4m，对于电抗器加0.5m。

(4)配电装置长度在7m以内时允许只有一个出口，长度大于7m时至少应有两个出口，且每两个出口间距离不超过60m。

(5)走廊的净高应不小于1.9m

44

3．蓄油其他设施

(1)油量为60kg及以下的断路器可安装在开敞式小间内，60~600kg时应安装在有防爆隔离墙的间隔内。油量超过600kg的变压器和断路器应安装在相互隔离的防爆小间内。

(2)装有油量在60kg以上充油电器的房门应为非燃性或难燃性。 (3)对于电压互感器，无论油量多少，均可安装在开敞式小间内。 (4)必要时可在母线分段处设置带有门的防火隔墙。

(5)配电装置室的门应向外开。如两相邻房间均有高压电气设备时，则隔墙的门应能向两个方向开关。

(6)当防爆走廊长度超过40m时，应以带门的非燃性隔墙隔开。

6.1.3 屋外配电装置的一般要求

1．间隔净距离不应小于下表6-2所示数值并满足下述要求

[4]

：

表6-2 屋外配电装置的最小允许距离（cm）

额 定 电 压 （kV） 不同相的导体间及带电部分距接地部分间（A） 带电部分至网状遮拦（B2） 带电部分至栅栏（B1） 无遮拦裸导体至地方高度（C） 需要不同时停电检修的无遮拦裸导体间距 水平间距（D） 垂直间距（B）

(1)软导线的不同相间及带电部分至接地部分间距离，应根据大气过电压、操作过电压及最大工作电压来进行校验。

(2)带电部分在围栏上面，但其高度在2.7m以下时，则带电部分至围栏水平距离，不应小于上表中A值。带电部分在围栏上面，但其高度在2.7m以上时，则带电部分至围栏的垂直距离，不应小于上表中A值。

(3)电器及变压器的绝缘子最低瓷裙距地面高度小于2.5m时，应设固定式

45

10 20 30 100 300 220 100 35 40 40 105 300 240 115 110 100 100 175 375 300 175

围栏。

(4)可移动设备在移动后和无遮拦裸导体的距离不应小于上表中B1值。 (5)屋外配电装置导电部分至围墙顶部的距离,和导电部分至屋内配电装置和主控制楼的水平距离,均不应小于上表D值.

(6)两导电部分的额定电压不同时，应按较高的额定电压确定两者的距离。 (7)与不同回路相连接的各变压器外壳间距离不应小于1。25m。

(8)“隔离插头”固定于棒式绝缘子上，对于伞裙棒式绝缘子应注意倒挂时湿闪电压是否满足要求（倒挂时最好用倒伞棒式绝缘子）。“隔离插头”安装高度一般为4~4.5m，再高不便于操作。在附近设备外壳或支架上，应设支座，作为固定插头杆（从插座抽出以后）之用。

(9)变压器装设在拄上时，无遮拦裸导电部分对地面的距离不应小于3.5m。 (10)林区的屋外变电所，应在电气设备周围留有20m宽度的空地。

(11)当主变压器靠主厂房布置时，须注意避免排气管排汽时对变压器的影响。同时也应注意排汽对组合导线用耐张绝缘子串的影响（要保证有一定的间距）

(12)当高压变压器相邻布置且油量大于10T，应考虑防止一台事故喷油时及相邻变压器的措施，最好是放大净间距至10m，当布置上不能满足10m时，可考虑加设隔墙或改变变压器事故喷油孔的方向。

(13)当电厂具有二级升高电压配电装置时，一般要预留安装第二台三卷变压器的位置和引线走廊。

(14)当发电厂、区域降压变电所具有小电流接地系统的电压级时，设计中要考虑预留消弧线圈的位置和引线的可能。

(15)不同海拔高度处配电装置所选用的绝缘子片数如下表6-3所示。

表6-3 配电装置采用X-4.5绝缘子片数[4]

海拔高度（m） 电压（kv） 110 35 ＜1000 8 4 1001~1500 8 4 1501~2000 9 4 2001~2500 9 5 (16)配电装置中导线允许采用的最小截面：铜绞线为16mm2；钢绞线为

46

16mm2；铝绞线及钢芯铝绞线为25 mm2。

(17)大容量变压器应考虑设固定滑车用的基础，以便于搬运设备。 (18)配电装置的出线走廊宽度参考下表6-4所示：

表6-4 配电装置的出线走廊宽度[4]

走廊宽度（m） 35kv 110kv 单回水平排列杆塔无拉线 12 15 单回垂直排列杆塔无拉线 8~10 10 双回垂直排列杆塔无拉线 10 12 (19)各级电压配电装置相位排列应尽可能一致。一般为面对出线时自左至右，由远到近，从上到下按A、B、C相顺序排列。

2．通道及围栏

(1)屋外配电装置的遮拦（指网状遮拦）高度不应低于1.7m，栅栏高度不应低于1.5m[4]。遮拦应有门锁，网孔不应大于2020mm。栅栏栏杆间距及最下栏杆对地距离不应超过0.4m。

(2)配电装置内应设有供运行操作、巡视和检修等用的通道，通道的宽度采取0.8~1.0m。

(3)屋外配电装置应有围栏，围栏高度采取1.5m。变电所的外围墙高度采取2m。

(4)环形道路：中、小型屋外配电装置一般可不设环形道路，但应设有回车道或开两个大门，同时考虑断路器搬运的条件；大型屋外配电装置一般均应设置宽3m的环形道路，由于进入配电装置的车辆少车速慢，道路弯曲半径可比一般要求降低，取7~7.5m；在主变压器前一般设有道路。35kV或部分110kV的降压变电所主变压器有条件向两侧搬运时，则可取消。

3．贮油坑

(1)油量为600kg（指单个油箱内的油重）及以上的充油电气设备下面，应有油坑，坑中铺设厚度不小于250mm的碎（卵）石层。坑的尺寸一般较设备

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线路的杆塔结构布置

外廓尺寸大1m。

(2)贮油坑应有排，以保证在发生设备事故时，迅速将油排至安全处所。此时，要求贮油坑中卵石层间隙能吸收20%的设备充油量。

(3)应防止下雨时泥水流入贮油坑内，为此宜使坑四周壁高出地面50~100mm，并以水泥抹面。

(4)主变压器及油断路器事故排油一律不考虑回收措施。

6.2 配电装置分类

1．屋内配电装置的基本要求。 双母线结线（空气断路器），母线隔离开关为单柱式，母线和引下线均为铝管。

单母线分段结线（手车式少油断路器）。如果手车式少油断路器拉出屋外检修，此时配电装置室的跨度可以减小，但每个间隔需设置大门。母线原设计采用铝管，施工时改为LGJQ-400型钢芯铝绞线。因间隔宽度只有6.5米，每个间隔隔墙上都装有棒式支持绝缘子，整段母线两端用耐张绝缘子拉紧，所以母线弧垂很小，线间距离可以不增大。采用钢芯率绞线主要的优点是节省有色金属，和免除了采用铝管时所引起的震动现象。在手车底盘上装有杠杆装置，手车的移动和轻便。另外，在手车上还设有闭锁装置，借以保证断路器只能在掉闸后方可移动。固定断路器静触头的棒式绝缘子的横梁应有足够的刚度。

2. 屋外普通中型配电装置

屋外中型配电装置是我国目前采用得最多的一种布置方式。中型配电装置的所有电气设备都安装在同一个平面上，母线安装在高于设备的平面。其优点是巡视、检修方便，但配电装置的宽度较大，占地多，土石方量大。由于存在这些缺点，近几年在不少场地狭窄的地区和地少的南方地区，110kV及220kV中型布置的配电装置己逐步被高型或半高型所取代。330kV和500kV配电装置因其电压高、设备重、间距大，目前仍然采用中型布置方式。

3. 屋外半高型配电装置

半高型配电装置是将母线及母线隔离开关升高(两组母线并列升高或一组母线升高)，把断路器、电流互感器等设备直接布置在升高了的目下下方，从而使配电装置的宽度有显著的减少，但由于进出线必须各占一个间隔，在纵向仍减少得不多，约为中型配电装置占地面积得60%~70%，施工、运行、检修条

48

件较中型差。半高型配电装置一般只在110kV及220kV两级电压采用。

4. 屋外高型配电装置

屋外高型配电装置的特点是将两组母线和母线隔离开关上下重叠布置，使配电装置的宽度得以大幅度地压缩。如在单母线带旁路地接线将旁路母线置于母线之上，断路器双列布置，则在同一间隔内甚至可以布置两个回路，从而有利于配电装置的长度。因此，于中型和半高型配电装置相比，它的优点在于最大限度地节约用地。各地经验表明高型配电装置的占地面积仅为中型布置的47.2-52.29%,可见效果十分显著。这一特点也是近年来在我国，尤其是在南方沿海地区得以广泛采用的重要原因。高型布置适宜在场地狭窄的地区采用，但不宜用于高烈度的地震区。

高型配电装置由于一部分母线和设备布置在上层，巡视和检修条件不如中型方便，但近年来各地在工程实践重，不断地改进和采取某些补救措施，改善了运行和检修条件，促进了高型布置方式地推广，不仅普遍用于110kV配电装置，并已在很对220kV配电装置中采用。

5. 其它型式地配电装置

关于配电装置的用地，随着超高压电网的发展，超高压配电装置的占地面积较220kV配电装置更为庞大。节约用地己成为世界各国发展超高压电网中的一个突出问题。因此，当前各国都根据自己的实际情况，对电气设备进行革新，发展占地少、体积小的新型电气设备作为节约用地的手段，有的己经取得了明显的效果。主要有以下几个方面:

采用敞开式组合电器:用敞开式隔离开关与电力互感器配成组合电气，可以有效的减少配电装置的占地面积。

采用SF6组合电器：将断路器、电力互感器和隔离开关三者组合在一起，可以有效的压缩占地面积，其压缩面积可达40%。

采用SF6全封闭电器:SF6全封闭电器将所有的电气设备包括母线都封闭在SF6全绝缘筒内。采用SF6全封闭电器配电装置当为架空出线时，占地面积约仅为常规布置的20%。若为电缆出线时，占地面积仅为常规布置的5%，同时还可以有效的防止了污染和高海拔的影响。

6. 配电装置布置方式的选择

在对配电装置的布置方式进行选选型的时候，应根据变电站的具体情况(规模、可用地、投资等)作综合考虑。以110kV配电装置为例，对各种型式的配电装置进行经济技术的比较分析，其结果如下表所示。比较的是双母线接线方式，各型布置均按10个电气间隔考虑，其中进线间隔2个，出线间隔6个，

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母联兼旁路间隔1个，电压互感器及避雷器间隔1个。配电装置的各项经济指标均以屋外普通中型典型布置为基础，即以该型为100%。

表6-5 110kV配电部分经济分析[4]

比较项目 屋外普通中型 100 布置形式 屋外半高屋外高型 型 49.2 40 98.2 113 54.9 .5 .7 土建施工较方便 100.6 133.9 49.7 69.9 84.8 有半数隔离开关要吊装到11m左右高位，其操 作系统安装调屋内型 31.4 100.4 85.3 258.9 140.1 50.4 土建施工工作量大，工期较长，安装调试较方便;不占地面积% 总投资% 100 钢材消100 耗% 水泥消100 耗% 导线消100 耗% 电缆% 100 施工 土建施工及安装调整方便;便于分期扩建 50

运行 布置清晰，布置清巡视操作方晰，操作便;清扫工集中，巡作量较大 视路径短:母线隔离开关监视不方便;油漆工作量大 整要求高;土建施工较方便，扩建不便 倒闸操作需上下走动，巡视路径长;旁路隔离开关监视便，维护、油漆工作量大 便于分期扩建 布置紧凑，巡视路径短，操作方便，夜间及雨雪天气不受影响:绝缘清扫工作量少，易于清除积灰 续表6-5

检修 母线及设备检修方便，检修场地宽，搬运方便，检修易受天气影响 检修母线及隔离开关时需采取防坠措施;检修场地偏紧，带电作用困难 上母线和隔离开关检修时要采取防坠措施，旁路隔离开关检修困难，带电作用困难 除上层母线隔离开关检修不甚方便外，其它设备检修方便，且不受气候影响;但不能带电作业 防污性能较好而抗震性能较差 污染及抗防污性能震性能 差，抗震性能好

防污及抗震性能均较差 防污及抗震性能均差 由上表6-5可见，各型110kV配电装置中屋外半高型能大幅度节约用地，能满足施工、运行和检修的要求，并由多年的运行经验，各型经济指标也较先

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进。因此，在设计110kV配电装置时，除污秽地区、市区和地震烈度为8度以上的地区外，可以优先选用屋外半高型配电装置。

由于屋内配电装置防污效果较好，采用屋内配电装置是一项有效的防污措施，同时又能大量节约土地用地，因此在污秽区因优先考虑采用屋内配电装置。此外大、中城市市区的土地费用昂贵，征地困难，线路走廊也受到，故市区里的110kV配电装置也宜采用屋内型。

110 kV屋外高型配电装置由于钢材耗量大，土建费用高，安装检修和运行维护条件较差，所以一般不宜采用。

110 kV屋外中型配电装置在我国建设的数量最多，具有丰富的施工、运行和检修经验，但因占地面积较大，故在用地紧张的地方不推荐采用，只有在地震烈度为8度及以上地区或者土地贫脊地区才可考虑采用。

6.3 变压器的布置要求

变电站中的主变压器一般采用油浸的变压器，其内部贮有大量的绝缘油，故变电站主变压器的布置一般重点考虑主变压器的防火间距。

对于充油电气设备间的防火间距，以往规定，油量均在2500kg以上屋外油浸变压器间无防火墙时，其防火间距不应小于10m 。按照规定选择变压器的容量、电压等级不同而有所区别，存在不合理的地方。考虑变压器贮油与可燃油罐相似，因此可以近似地按稍大于地上式可燃油罐间的防火间距来考虑油浸变压器的防火间距。可燃油罐间的防火间距在《建筑设计防火规范》中规定为0.75D(D为两相邻可燃油罐中较大罐的直径)，将变压器长度视为可燃油罐的直径，则油量均为2500kg以上变压器的防火间距可由0.75D计算得出。因为油浸变压器的火灾危险性和设备重要性大于可燃油罐，故变压器间的防火间距应稍大于0.75D计算值，确定变压器间的防火间距如下[4]:

35kV级及以下 5 m 63kV级 6m 110kV级 8 m 220kV级及以上 10 m

当变电站的主变压器的布置不能满足上述要求时，需要设置不小于4h耐火极限的防火隔墙。变压器事故中，不少是高压电容套管内绝缘层损坏、老化而产生绝缘击穿，引起高温，使套管爆炸喷油燃烧。一般火焰都是垂直向上，

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故防火墙的高度不应低于变压器油枕的顶端高度，其长度应大于变压器贮油池两侧各lm,用以遮断对面的辐射热和冲击波的作用。设置防火墙将影响变压器的通风散热，考虑到散热、运行、维修方便以及事故时消防灭火的需要，防火墙距变压器外廓 以不小于2m为宜。

当防火墙上设有隔火水幕时，防火墙的高度应比变压器顶盖高出0.5m，长度则不应小于变压器贮油池宽度加0.5m.

此外，主变压器除需符合防火间距外，为防止大量绝缘油外溢燃烧，主变压器下还应设置能容纳100%或20%油量的贮油池;当设有容纳20%的油量的贮油池时，变电站内还应设置按最大一个油箱60%的地下总事故油池。

主变压器贮油池的长、宽尺寸一般比主变压器的外形尺寸每边相应大lm.贮油池内一般铺设厚度不小于250mm的卵石层(卵石直径为50-60mm)。

贮油池的深度h可按下式计算:

0.2G0.Gh0.250.9(S1S2)S1S2S1(a2)(b2)式中 h一一贮油池的深度(m);

0.2一一卵石层间隙所所吸收 20%的变压器充油量; G一一设备油重(kg); 0.2 5一一卵石层间隙率:

0.9一一变压器绝缘油的平均比重; S1一一贮油池面积(m);

a一一主变压器外廓长度(M); b一一主变压器外廓宽度(M);

S2一一贮油池中的变压器基础面积(m2)

为了防止下雨时泥水流入贮油池内，贮油池四壁宜高出地面50-100mm，并以水泥抹面。

贮油池内排的内径不应小于100mm。

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第七章 变电所过电压保护

7.1直击雷保护

为了防止变电所遭受直接雷击，需要安装避雷针、避雷线和铺设良好的接

地网。装设避雷针应该使变电所所有设备和建筑物都处于保护范围内。还应该使被保护物体与避雷针之间留有一定距离，因为雷直击避雷针瞬间的地电位可能提高。如果这一距离不够大，则有可能在他们之间发生放电，这种现象称避雷针对电气设备的反击或逆闪络。逆闪络一旦出现，高电位将加到电气设备上，有可能导致设备绝缘的损坏。为避免这种情况发生，被保护物体与避雷针间在空气中以及地下接地装置间应有足够的距离，这是变电所的直击雷保护设计的主要内容。

避雷针的装设可分为避雷针和构架避雷针两种。避雷针落雷时，雷电流经过避雷针及接地体流入大地，在避雷针的A点及接地装置的B点将出

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图7-1避雷针落雷时的高电位分析图

UAL0hdiiRidtUBiRi

现电位UA和UB则，L0为避雷针单位高度的等值电感，h为避雷针高度，Ri为接地装置的冲击接地电阻，i为雷电流幅值和陡度。

为了防止反击的发生，避雷针与被保护物体之间应有足够的空气间隙d1和地中距离d2，根据规程取I=100kA，平均波前陡度为[10]：

d100 ikA/μsL01.55μH/mdt2.6

空气和土壤的击穿场强分别为E1=500kV/m，E2=300500kV/m。

以上取值代入UA、UB及d1、d2计算式，并按实际运行经验校验。避雷针的共频接地电阻不宜大于10。接地电阻过大时，d1、d2都需要增大，至使避雷针也要加高。从经济角度权衡是不合理的。构架避雷针有造价低廉，便于布置的优点，但因为构架离电气设备较近，必须保证不发生反击的要求。

户外配电装置一般都采用避雷针做为直击雷保护，本变电站直击雷防护采用避雷针，变电站围墙四角各布置1 支避雷针，共布置4 支避雷针，每支避

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雷针高30m。本站东西向长99m，南北向宽68m，占地面积6732m2，110kV 配电装置构架高12.5m，35kV终端杆高13.5m。屋内配电装置钢筋焊接组成接地网，并可靠接地。

7.2对侵入雷电波的保护措施

7.2.1 保护措施

利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线保护段作为配电装置对侵入雷电波的保护。

进线保护段的作用在于利用本身的阻抗来雷电波幅值和利用本身的电晕衰耗来降低雷电波的陡度，并通过进线段上管型避雷器的作用，使之不超过下表7-1所示的绝缘配合所需要求的数值[10]。

表7-1 侵入变电所雷电波陡度

进线段为下值时电流陡度(kV/m) 1km 2km及全线有避雷线 35 1.0 0.5 110 1.5 0.75 因此，配电装置对侵入雷电波的保护设计除了考虑在配电装置内装设阀型避雷器的适当地点外，还必须对线路进线段的保护措施提出要求。

额定电压 (kV) 7.2.2 进线保护

1．对110~220kV铁塔和钢筋混凝土杆电力线路,沿全长装设避雷线。 2．对未沿全长装设避雷线的35~110kV架空电力线路，在变电所的进线段1~2km长度内，应进行直击雷保护。其标准保护接线如下图7-2所示：

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图7-2变电所进线段的保护接线

在木杆线路进线保护段的首端,装设三相一组管型避雷器WGB1,其接地电阻应尽可能小,在任何情况下,不得大于10欧姆.铁塔和钢筋混凝土杆线路,以及全线用避雷线保护的线路,其进线保护段的首端,不要求装设管型避雷器WB1。

对在雷季可能经常开路运行，而其线路侧又带有电压的35kV~110kV的变电所，为保护其进线出线的断路器及隔离开关，应在变电所线路的进出口处装设三相一组管型避雷器WGB2，其外间隙的整定，应保证在闭路运行是不动作，以避免在变电所首端由于管型避雷器的动作产生一个陡度很大的截断波，此电波侵入变电所内，如果此时阀型避雷器未动作，则这种截断振荡波将造成变压器匝间绝缘击穿，或将变压器各套管间空气击穿。因此，当采用WGB2而其外间隙整定有困难时，可以装一组阀型避雷器代替WGB2。

3．对于35kV负荷不很重要的容量为3200~5600kVA的变电所，进线保护段的长度可减少为500~600m。有阀型避雷器到变压器或互感器的最大距离距离不德超过20m。对于35kV符合不很重要的容量在3200kVA以下的变电所，不要求在进线段上装设架空地线，其保护接线如下图7-3所示：

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图7-3次要变电所的进线保护接线图

7.2.3 变压器及电气设备的保护

1．阀型避雷器至变压器和电气设备间最大允许距离的确定：为保护变压器及电气设备，在配电装置内装设阀型避雷器。

对具有正常绝缘的变电站，阀型避雷器与被保护设备间的最大允许距离如下表7-2所示：

表7-2 阀型避雷器与被保护设备间的最大允许

距离

电压等级 （kV） 35 60 110 220

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装设避 雷线的 范 围 进线段 全 线 进线段 到变压器的距离 变电所线路回路数 一 二 三 三以上 25 35 40 45 55 40 80 65 95 75 105 85 145 175 205 到其他电器 的距离 （m） 按到变压器 距离增加 35%计算 全 线 80 110 130 全 线 90 135 155 全 线 100 155 175

上表中对于35~60kV线路在未沿全长以避雷线保护时，进线段的保护长度按1km考虑。

决定避雷器至被保护设备距离时，出线按雷季可能投入运行的回路计算。设计中还要充分考虑初期架设线路数回路数较少时的情况。具有双回路同杆架设的线路，因同时受雷击的可能行很多，故按单回路考虑。

避雷器至保护设备的距离越近则保护作用越大。所以在布置设备时，应尽可能地把避雷器布置在至各保护设备较近的中心位置。此时如避雷器至主变压器超过最大允许距离时，应在变压器附近增装一组避雷器。

对于带有旁路母线而变压器进线开关也参加旁路的情况，避雷器至变压器的距离应按切换至旁路母线时的情况进行验算。

2．变压器中性点的保护：为减小短路电流，对于大接地电流系统内的普通变压器的中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装设阀型避雷器。该避雷器的灭弧电压不应低于变压器运行相电压的0.6倍，共频击穿电压应不低于最大允许电压的1.8倍，冲击击穿电压和残压应与变压器中性点绝缘的冲击强度可靠的配合。

1961年水利电力部颁布的电气过电压保护和绝缘配合部分反事故措施中规定：中性点有可能断开运行，中性点绝缘低于端绝缘的110kV变压器，其中性点可用FZ-35型避雷器，220kV的变压器可用FCZ-110避雷器，因此在中小型变电所的设计时，110kV的中性点采用2*FZ-20型避雷器。

对于高海拔地区，当变电所内其他设备均为采用加强绝缘措施时，中性点的设备也须相应加强绝缘。

当变压器中性点绝缘是按线电压设计时，则不考虑在中性点上加阀型避雷器保护。

110~220kV变压器中性点的隔离开关，当中性点装有避雷器保护时，其电压等级应与避雷器额定电压相同。当中性点不装避雷器时，其电压等级应与变压器中性点绝缘等级相配合。

3．三卷变压器的保护：三卷变压器当中中压或低压绕组长期开路运行时，为了避免静电感应对中，低电压绕组的危害，应将绕组接地。这些绕组如为经常临时开路运行时，则应装设相当于相电压或线电压的阀型避雷器，来代替星形接线绕组的中性点或三角形接线绕组的任一相的接地。

自耦变压器一侧断开后，由于绕组间波的直接传递，与线路断开的一侧仍会出现对绝缘有危险的过电压。因此须在自耦变压器的所有绕组上装设阀型避雷器。此阀型避雷器装于自耦变压器和开关之间。

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4．变电所3~10kV配电装置防止侵入雷电波的保护：

在每路架空出线上安装一组阀型避雷器；对具有电缆段的架

图7-4 变电所防侵入波的保护接线图

空出线，阀型避雷器装设在电缆与架空线连接处；若出线上有电抗器时，避雷器装在靠线路侧[10]。

在变电所每组母线上安装一组阀型避雷器。

进线处避雷器的接地，应连接于变电所的接地装置或电缆的金属外皮上。

7.2.4 避雷器的选择

1．阀型避雷器的选择[10]：

(1)按额定电压选择:要求避雷器额定电压与系统额定电压一致,国产避雷器两者是一致的。但需注意同一额定电压等级的避雷器有中性点接地与非直接接地两种。因此还需要校验最大允许电压。

(2)校验避雷器的最大允许电压：按照使用情况，核对避雷器安装地点可能出现的最大的导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大允许电压。安装地点出现最大对地电压，与系统中性点接地的方式及系统参数有关。

(3)校核工频放电电压：

在中性点绝缘或经阻抗接地系统中，工频放电电压一般应大于最大运行电

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压的3.5倍。在中性点直接接地 ，工频放电电压应大于运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。

(4)校核避雷器的冲击放电电压及残压：一般阀型避雷器的冲击放电电压均低于其残压值，即使冲击放电电压较高，因此作用时间很短，相当于截波作用的情况。而一般电器的绝缘的截波实验电压要比全波电压高的多，因此绝缘配合主要从残压来衡量：要求被保护电器

7.3输电线路的防雷保护

输电线路由于分布面积广，易受雷击，是引起线路跳闸的主要原因。同时，雷击以后雷电波将沿输电线路侵入变电所，给电力设备带来危害，因此对线路防雷保护应予以充分重视研究。

根据过电压的形成过程，一般将线路发生的雷击过电压分为两种，一种是雷击线路附近地面，由于电磁感应所引起的，称为感应雷过电压。另一种是雷击于线路引起的称为直击雷过电压。运行经验表明，直击雷过电压对高压电力系统的危害更为严重。

输电线路的耐雷性能和采用防雷措施的效果在工程计算中用耐雷水平和雷击跳闸率来衡量。耐雷水平是指雷击线路绝缘不发生闪络的最大雷电流幅值。线路的耐雷水平较高，就是防雷性能较好。雷击跳闸率是指折算为统一的条件下，因雷击而引起的线路跳闸的次数，此统一条件规定为每年40个雷暴日和100km的线路长度。

输电线路防雷一般采取下列措施[10]： 1.防止雷直击导线

沿线路架设避雷线，有时还要装避雷针与其配合。在某些情况下可改用电缆线路，使输电线路免受直接雷击。

2.防止雷击塔顶或避雷线后引起绝缘闪络

输电线路的闪络是指雷击塔顶或避雷线时，使塔顶电位升高。为此，降低杆塔的接地电阻，增大偶合系数，适当加强线路绝缘，在个别杆塔上采用线路型避雷器等，是提高线路耐雷水平，减少绝缘闪络的有效措施。

3.防止雷击闪络后转化为稳定的额工频电弧

当绝缘子串发上闪络后，应尽量使他不转化为稳定的工频电弧。不建立这一电弧，则线路就不会跳闸。适当增加绝缘子片数，减少绝缘子串上工频电场

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强度，电网中采用不接地或经消弧线圈接地方式，防止建立稳定的工频电弧。

4.防止线路中断供电

可采用自动重合闸，或双回路、环网供电等措施，即使线路跳闸，也能不中断供电。

上述四条原则，也称为线路防雷的四道防线，应用是必须根据具体情况实施。

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第八章 继电保护整定计算

8.1继电保护整定计算的目的

继电保护装置与安全自动装置属于二次系统，但它是电力系统中的一个重

要组成部分。它对电力系统安全稳定地运行起着极为重要的作用，特别是在现代的超高压、大容量的电力系统中，对继电保护提出了更高的要求，重点是提高其速动性[12]。总之，电力系统一时一刻也不能离开继电保护，没有继电保护的电力系统是不能运行的。

继电保护工作类别多种多样，诸如设计、制造、调试、安装、运行等等。继电保护整定计算是继电保护工作中的一项重要工作。在电力生产运行工作和电力工程设计工作中，继电保护整定计算是一项必不可少的内容。不同的部门其整定计算的目的是不同的。

电力生产的运行部门，例如电力系统的各级调度部门，其整定计算的目的是对电力系统中已经配置安装好的各种继电保护，按照具体电力系统的参数和运行要求，通过计算分析给出所需的各项整定值，使全系统中各种继电保护有机协调的布置，正确的发挥作用。

电力工程设计部门，其整定计算的目的是按照所设计的电力系统进行计算分析，选择和论证继电保护的配置及选型的正确性，并最后确定其技术规范等等，正确地完成设计任务。

继电保护是建立在电力系统基础之上的，它的构成原则和作用必须符合电力系统的内在规律；同时，继电保护自身在电力系统中也构成一个有严密配合关系的整体，从而形成了继电保护的系统性。因此，继电保护的整定计算是一种系统工程。

8.2 继电保护整定计算的基本任务

继电保护整定计算的基本任务、就是要对各种继电保护给出整定值；而对电力系统中的全部继电保护来说，则需要制出一个整定方案。整定方案通常可按电力系统的电压等级或设备来编制，并且还可按机电保护的功能划分成效的

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方案分别进行，这些方案之间既有相对的性、又有一定的配合关系[12]。

各种继电保护适应电力系统运行变化的能力都是有限的，因此，继电保护整定方案也不是一成不变的。随着电力系统运行情况的变化，当起超过预定的适应范围时，就需要对全部或部分继电保护重新进行整定，以满足新的运行需要。

以下是整定计算的 具体任务： （1）绘制电力接线图。

（2）绘制电力系统阻抗图，包括正序、负序、零序三个序网。 （3）建立电力系统设备参数表。

（4）建立电流、电压互感器参数表。

（5）确定继电保护整定需要满足的电力系统规模及运行方式变化限度。 （6）电力系统各点短路计算结果列表。 （7）建立各种继电保护整定计算表。

（8）按继电保护功能分类，分别绘制出整定值图。

8.3 整定计算的准备工作和步骤

1．准备工作

(1)了解掌握电力系统 ①画出电力系统图。

②了解各输电线之间的平行情况，考虑零序互感。 ③站母线接线方式，桥母线、双母线等等。

④建立发电机、变压器、输电线、电抗器等电器设备的技术档案。 ⑤电抗器、电容器的工作方式。

⑥重要负荷的特性及要求，如不对称负荷，冲击负荷，不平衡负荷。 ⑦建立继电保护用的电流，电压互感器技术档案。 (2)了解掌握继电保护情况和图纸资料

需要了解和掌握的继电保护内容主要有：原理展开土，有关的二次回路，盘面布置土，继电保护的技术说明书等等。

(3)绘制阻抗图

阻抗图一般分为正序，负序，零序阻抗图三部分，通常取正，负序阻抗值相同。对于零序互感的线路，还应表示出互感电抗值及部位。阻抗图可采用标

么值或有名值。

(4)研究确定电力系统运行方式

研究确定电力系统运行方式是继电保护整定计算的先决条件，对于电力系统运行部门来说，是由继电保护专业会同电力系统调度专业共同研究确定。其主要内容有以下几点：

①可能出现的最大、最小运行方式，包括开机方式、变压器中性点接地方式、线路投停原则等。

②电力系统潮流情况，特别是线路的最大负荷电流。 ③电力系统稳定极限功率，要求切出故障的时间。 ④无功补偿工作方式及特性。

⑤安全自动装置的使用方式，如采用单相获三相重合闸，对被用电源自投、电气设备的自投、切机、切负荷提出使用要求等。

(5)制定整定方案中特殊的整定原则和数据

每个电力系统都有自身的特点和要求，在不违反有关规章制度的前提下，应研究制定合适具体情况的数据措施和整定原则。

2．整定计算的步骤

(1)按继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，选择短路类型，选择分支系数的计算条件。

(2)进行短路故障计算，记录结果。

(3)按同一功能的保护进行整定计算，如按距离保护或按零序电流保护分别进行的整定计算。

(4)对整定结果分析比较，重复修改，以选出最佳方案。最后应归纳出存在的问题，并提出运行要求。

8.4 整定计算

主变一次侧电流I1N=Sn/3UN[8]

I1N110=463A I1N35=792A I1N10=1109A

CT一次侧电流I1N为：

110kV侧I1n=3I1N110=802A（T-CT接线方式⊥/△-11） 35kV侧I1n=3I1N35=1371A （T-CT接线方式⊥/△-11）

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10kV侧I1n=3I1N10=1921A （T-CT接线方式⊥/┬-12） CT变比nc为：

110kV侧nc=900/5=180 35kV侧nc=1400/5=280 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/nc=4.79A

35kV侧I2n=kjxI1n/nc=4.5A 10kV侧I2n=kjxI1n/nc=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=kI1N110=1.5×463=695A ②躲CT二次侧断线

Idz=kI1N110=1.3×463=602A 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Id（35）max为上式中的同一电流。

Ibp=（kf2qktxfi+△Uα+△Uβ+△f2αⅠ+△f2αⅡ）I d（35）max =（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

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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、35k

由上式计算，确定采用BCH-2型差动继电器，表8-1为差动保护计算的各参数值。

表8-1 差动保护整定计算 110 463 λ/Δ-11 802 180 4.79 35 792 λ/Δ-11 1371 280 4.5 1.308 UN（kV） 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） 10 1109 λ/Y-12 1921 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)

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社会经济效益分析

电能是现代社会中最重要、也是最方便的能源。电能据许多优点，它可以方便的转化为别种形式的能量，如：机械能、热能、光能，化学能等；它的输送和分配易于实现；并且应用规模也很灵活。因此，电能被及其广泛的应用于工农业，交通运输业，商业贸易，通信以及人们的日常生活中。以电作为动力，可以促进工农业生产的机械化和自动化，保证产品质量，大幅度提供劳动生产率。中国电力供应越来越紧张，供电部门所面临的形势更加严峻，基建任务更加艰巨，工作责任更加重大。在本次设计中主要是加强国家电力建设的经济性，坚持率先发展、加快发展、全面发展，按照中国电网现状的要求，继续以饱满的工作热情推动电网建设步伐，坚持高标准要求，不断创造新经验，取得新成就，为把中国电网建设成结构合理、技术先进、安全可靠、适度超前的现代化电网做出贡献。

在保证安全运行经济合理的前提下，本着接线力求简单可靠，布置力求紧凑和经济提高自动化水平的原则，积极采用新技术和新设备，更好的适应于企业生产和人民生活水平增长的需要。

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结论

毕业设计是在完成了理论课程和毕业实习的基础上对所学知识一次综合性的总结，是工科学生完成基础课程之后，将理论与实践有机联系起来的一个重要环节，是为以后走向工作岗位能更好的服务社会打下基础是重要环节。通过本次毕业设计，我树立了工程观点，能初步联系实际，基本掌握了110kV 变电站电气主接线设计的基本步骤和方法，并在分析、计算和解决实际工程能力等方面得到训练，进一步巩固了电力生产的专业知识，掌握了工程绘图、CAD 绘

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图方面的知识、方法，掌握了科技论文写作的一般知识及科技文献资料的查找技巧，为以后从事设计、运行和科研工作，奠定必需的知识基础。110kV 变电站电气一次部分初步设计的过程，是对所学知识进行的一次检验和实践，从而使电力专业知识得到巩固和加深，逐步提高了分析问题和解决问题的能力。

在设计的过程中，我查阅了大量的文献资料，积累了丰富的第一手材料，在主接线设计、电气设备选择、平面布置等具体设计任务中进行了大量的比较、计算、优化有效的培养了自己分析问题、解决问题的能力，并使专业知识得到巩固和升华。

在设计工程中，因为时间紧、任务重，特别是CAD 制图难度比较大，经常是通宵达旦的计算、绘图，十分辛苦。这使我深深感受到了奋战在我国电力系统设计第一线的专家、工程师和技术人员的辛劳，对他们为我国电力事业所付出的汗水所做出的贡献表示深深的敬意。在以后的学习和工作中，我将继续发扬这种能吃苦的精神，为我国电力事业发展做出应有的贡献。

但在本次设计中仍有不足与疏漏。在设计过程中，虽然有老师的耐心讲解，有大量的文献资料可供查阅，但对于一些具体问题，比如PT、CT 二次侧的选择条件、复杂网络的短路电流计算等，仍感觉吃不透，我将在以后的工作、学习中扬长避短，发扬严谨的科学态度，使所到的知识不断升华。

致谢

至此论文完成之际，我衷心地感谢**老师。在我的设计过程中**老师给予了悉心地指导和精辟的建议，使得本课题的设计任务得以顺利完成，特别是在设计的最初阶段，**老师耐心细致地给我讲解，指导我查阅资料，为我排除困扰，使我走出困境。在我的设计过程中，**老师倾注了大量的心血和汗水，他严谨的治学态度、渊博的知识水平和踏实的工作作风给我留下了深刻的印象，在此，我向**老师致以最诚挚的谢意。同时，我感谢电气教研室全体老师给我提供的帮助和指导，感谢各位同学在学习、生活中给我的鼓励和帮助。衷心感谢其他所有关心我，帮助我的老师、同学和朋友们。

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参考文献

1

2陈跃主编.电气工程专业毕业设计指南-电力系统分册.北京：中国水利水电出版社，2003 3

4西北电力设计院东北电力设计院编.电力工程设计手册（第一册、第二册、第三册、第四册）.上海：上海科学技术出版社，1980.7月 5

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6《35～ll0kV变电所设计规范》

7崔景跃主编 煤矿供电 煤炭工业出版社 1991年4月

8崔家佩 孟庆炎 陈永芳 熊炳耀主编 电力系统继电保护与安全自动装置整定计算 中国电力出版社 1993年3月

9狄富清主编 变电设备合理选择与运行检修 机械工业出版社 2006年1月 10文远芳主编 高电压技术 华中科技大学出版社 2001年1月

11傅知兰主编 电力系统电气设备选择与实用计算 中国电力出版社 2004年10月

12陈生贵主编 电力系统继电保护 重庆大学出版社 2003年5月

13戈东方主编 电力工程电器设计手册 中国电力出版社 19年12月 14 何仰赞 温增银主编 电力系统分析 华中科技大学出版社 2002年1月 Delhi Tata McGraw-Hill,Publ,1982 New York,Pergamon Press,1984

17 谢宏威 解璞 左昉 精通AutoCAD电气设计 电子工业出版社2007年1月

附录1

电气主接线是变电站电气部分的主体，是电力系统中电能传递通道的重要组成部分之一;其连接方式的确定对电力系统整体以及变电站本身的供电可靠性、运行灵活性、检修方便与否和经济合理性起着决定性的作用，同时也对变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有着很大的影响。因此，正确处理好各方面的关系，建立一个科学的电气主接线的评价系统，全面分析相关影响因素，综合评价各项技术经济比较，合理确定主接线方案是十分必要的。

根据35kV-110kV变电所设计规范，110kV终端变电站的高压电气主接线宜采用线路一变压器组接线和桥型接线;110kV中间变电站宜采用单母接线、单母分段接线以及扩大的桥型接线;采用SF6断路器的主接线不宜设置旁路母线。

上述各种接线在我们的实际工程中都被采用过，但是，有些工程还是存在着一些问题，如:运行不可靠、不灵活、不经济等。在电气主接线的设计过程中，如何处理各相关因素，究竟哪种接线应用到中间变电站更好，哪种接线应

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用到终端变电站更好，一直没有明确的概念，需要研究探讨后才能得出结论。

在这里研究的电气主接线综合评价系统，主要针对高压配电网中110kV变电站高压电气主接线的设计。

首先建立评价系统数据，从变电站电气主接线设计相关的众多因素中挑选出主要的因素进行分析和设定，然后将这些因素分为三类，第一类为确定性的直接量化的定量数据，第二类为确定性的可间接量化的定量数据，第三类为模糊的非量化的数据。对于第一类和第二类因素，采用了绘制电气主接线图、设计总平面布置图、汇总设备材料工程量、计算设备安装工程概算、计算土建工程概算等工作来得出相关的数据;对于第三类因素，采用德尔菲法来得出相关的数据。

在评价系统数据建立的基础上，利用可靠性计算中的最小路法对各种主接线方式的可靠性进行计算和分析。首先做一些基本假定，然后建立元件模型，考虑到计算精度的要求及统计数据的，可将所有元件均看作三状态模型:正常状态、故障状态、检修状态。但是，电力元件多为可修复元件，元件一旦故障立即退出运行，进行检修，检修完毕立即投入运行，恢复正常工作状态，因此，一般可以不考虑计划检修。在计算过程中，可以假设元件具有两种状态，正常工作状态及故障状态。建立工程计算方框图后，采用最小路集法，得出各种主接线方式的可靠性计算结果。

然后，通过学习综合评价的三种方法，层次分析法、主成分分析法及模糊评价方法，确定本文准备采用模糊评价方法进行综合评价。模糊评价方法是应用系统工程的思想和模糊集合理论，综合考虑各种因素，建立一个与110kV变电站接线方式相关的评价指标体系，获取若干模式或标准样本，识别与计算研究对象属于各个模式的相对隶属度，计算相对状态特征值，识别判断研究对象属于哪一个模式或标准样本，完成一个综合评判过程。

在前面工作的基础上，按照综合评价方法的基本要求，确定评价对象集，即评价指标;在110kV变电站高压电气主接线综合评价系统中，可参与评价的6类因素依次为设备投资综合费用、购地费用、电气主接线运行检修灵活性分析半量化专家主观评定指标、电气主接线运行检修或故障主设备操作次数、系统工作可靠率和系统平均连续工作时间:其包含14种具体指标。建立评价项目样本集的指标特征矩阵，得出一台主变连续工作、两台主变连续工作和穿越功率连续等三种可靠性条件下的相对优度和综合排序。最后，结合实际情况对各种接线从感性方面加以分析，进一步说明满足不同条件的最佳接线方式。

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附录2

Main electric connection is the main body of the substation's electric parts, and is one of the entrances through which the electric energy is passed. It plays an important role on an electric power system itself and the reliability of power supply, flexibility of operation, ease of maintenance and rationality of cost of the substation, and also has effect on the choice of the electrical devices, arrangement of switchgear, relay protection and method of controlling. So it's necessary to deal with all of the relative parts properly, establish a scientific assessment system for main electric connection, analyze the effects of relative factors roundly, assess all kinds of the economical and the technology projections and confirm a reasonable main electric connection.

According to \"design criterions for 35kV-II0kV substation\main electric connection of 110kV terminal substation tends to adopt

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line-transformer group connection, and for 110kV midway substation, the single bus-bar , subsection single bus-bar or extended bridge connection is best the choice, but main electric connections including SF6 breaker should not set standby bus-bar.

All of the above connection shave been adopted in engineering. But there still have been some problems, such as fallibility, diseconomy of operation etc. There isn't a affirmative conclusion to which connection suits midway substation and which one suits terminal substation.

In this presents a synthetic assessment system for main electric connection, especially for high-voltage main electric connection of 110kV substation.

Assessment system data are established firstly. From all the relative factors that will have influence on main electric connection design, the dominating ones are chosen to analyze and suppose. And then these factors are classified into three kinds: the first is the exactly quantitive data which can be directly enumerated, the second is exactly quantitive data which are indirectly enumerated, and the last is the fuzzily non-quantitive data. The first two kinds of data are acquired by drawing main electric connection diagrams, designing main plane arrangement diagrams, collecting device material data and calculating budgetary estimate of civil engineering. But for the last, we get them by Delphi Method.

On the base of assessment system data, we can calculate and analyze the reliability of all the main electric connection schemes by minimal path set method. Above all, we will have some hypotheses, and then establish the elements' three-state models which including normal state, fault state, and overhaul state taking into account the calculating accuracy and the limit to the data. But most of the electric elements are mendable, and once the element has fault it must stop operating ,after being repaired it must be put into operation immediately, so in calculating, we can suppose the element has two states: normal state and fault state. After establishing calculating pane diagrams we can get the reliability results of all the main electric connections by minimal path set method.

By comparing the three assessment methods ,namely, Analytic Hierarchy Process (ABP), Principal Component Analysis, and Fuzzy Evaluation Method,

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the first one is adopted .Fuzzy Evaluation Method is a synthetical evaluation process which involves the ideas of system engineering and fuzzy set theory, by taking all factors into account, establishing an assessment criterion system, getting some patterns or standard stylebooks, identifying and calculating the relative membership grade of each research object belonging to all the patterns, calculating relative state eigenvalue, judging the research object belonging to which pattern or standard stylebooks.

Based on the above research, according to the demands of synthetical assessment method, we ascertain the evaluation objection set, namely assessment criterion. In the high-voltage main electric connection sythetical assessment system for 110kV substation, there are 6 kinds of factors concerned. Orderly they are cost of devices, cost of buying land, the expert's half-quantitive assessment criteria for the maintenance flexibility of the main electric connection, operation times of maintenance and main device fault, reliability of the system and the average duration time. The 6kinds factors include 14 idiographic criteria. Etablishing criteria eigenmatrix of the stylebook set, we can get the relative optimization and synthetical order of the one transformer duration, two transformers duration and throughout power series. At the last, all the main electric connections are analyzed in order to show the optimal connections scheme satisfying different conditions.

附录3

将一次接线图化简为阻抗图得：

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D1短路点的计算如下：

化简：

再化简：

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X1=Xa+Xla=0.36+0.066=0.426 X2=Xb+Xlb=0.32+0.132=0.452

Xgs1=X1Sn/Sb=0.42662.5/100=0.266

Igr=Sn/ 3110=0.328

查表得[11]：

I*1=3.994 I1=2.388 I01= I*1Irg=3.9940.328=1.31 I*1= I1Irg=2.3880.328=0.783 Ich1=2.55I01=2.551.31=3.341 S''1=31101.05I01=262.07

Xgs2=X2Sn/Sb=0.45262.5/100=0.283

Irg=Sn/ 3110=0.328 查表得：

I*2=3.793 I2=2.369

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I02= I*2Irg=3.7930.328=1.24 I*2= I2Irg=2.3690.328=0.777 Ich2=2.55I02=2.551.24=3.162 S''2=31101.05I02=248.06

I0=I01+ I02=1.31+1.24=2.55

I*=I*1+ I*2=0.783+0.777=1.56 Ich=Ich1+ Ich2=3.341+3.162=6.503S''=S''''1+ S2=262.07+248.06=510.13D2短路点的计算如下：

化简：

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再化简：

X3=Xa+Xla+X*1+X*2=0.36+0.066+0.172+0.115X4=Xb+Xlb+X*1+X*2=0.32+0.132+0.172+0.115 X3=0.72 X4=0.746

Xgs3=X3Sn/Sb=0.7262.5/100=0.45

80

Irg=Sn/335=1.031 查表得：

I*3=2.357 I3=2.104 I03=I*3Irg=2.3751.031=2.43 I*3=I3Irg=2.1041.031=2.169 Ich3=2.55I03=2.552.43=6.197 S''3=3351.05I03=154.68

Xgs4=X4Sn/Sb=0.74662.5/100=0.466 Irg=Sn/335=1.031 查表得：

I*4=2.272 I4=2.079 I04= I*4Irg=2.2721.031=2.342 I* 4= I4Irg=2.0791.031=2.144 Ich4=2.55I04=2.552.342=5.972 S''4=3351.05I04=149.08

81

I0=I03+I04=4.722 I*=I*3+I*4=4.313 Ich=Ich3+Ich4=12.196

S''=S''3+S''4=303.76

D3短路点的计算如下：

化简：

再化简：

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X5=Xa+Xla+X*1+X*3=0.36+0.066+0.172+0 X6=Xb+Xlb+X*1+X*3=0.32+0.132+0.172+0 由于X*3=－0.012 则X*3取0。 X5=0.605 X6=0.631

Xgs5=X5Sn/Sb=0.60562.5/100=0.378 Irg=Sn/310=3.608 查表得：

I*5=2.357 I5=2.104 I05= I*5Irg=2.8273.608=10.2 I*5= I5Irg=2.223.608=8.01 Ich5=2.55I05=2.5510.2=25.5

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S''5=3101.05I05=185.5

Xgs6=X6Sn/Sb=0.63162.5/100=0.394

Irg=Sn/310=3.608 查表得：

I*6=2.708 I6=2.194 I06=I*6Irg=2.7083.608=9.77 I*6=I6Irg=2.1943.608=7.916 Ich6=2.55I06=2.559.77=24.914 S''6=3101.05I06=177.68

I0=I05+I06=19.97 I*=I*5+I*6=15.926 Ich=Ich5+Ich6=50.414

S''=S''5+S''6=363.18

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