篇一：110kv变电站电气部分设计毕业论文
110KV变电站设计说明书
摘要
随着经济的发展和现代化工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会放映在供电的可靠行和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全。密切相关。
一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个城区降压变电站,主要针对城区供电，此变电站有二个电压等级：高压侧电压为110kv,有二回线路；低压侧电压为10kv,有十四回出线。同时对于变电站的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台SFs7-31500/110主变压器，其他设备如站用变，断路器，隔离开关，电流互感器，高压熔断器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具现实意义。
关键词电气设计说明
短路计算
变电站保护
1/31目
录
第一章
110kv变电所电气设计说明
1.1工程建设规模…………………………………………………………41.2主接线的设计…………………………………………………………41.3主变压器的选择………………………………………………………41.4变电站运行方式的确定………………………………………………4第二章
短路电流计算………………………………………………5第三章
电气设备的选择
3.1断路器的选择…………………………………………………………103.2隔离开关的选择………………………………………………………113.3电流互感器的选择……………………………………………………133.4电压互感器的选择……………………………………………………143.5熔断器的选择…………………………………………………………183.6无功补偿装置…………………………………………………………193.7避雷器的选择…………………………………………………………21第四章
继电保护装置
4.1变压器保护……………………………………………………………224.2线路保护……………………………………………………………252/314.3自动装置………………………………………………………………254.4二次设计方案…………………………………………………………25第五章防雷设计……………………………………………………………27结论……………………………………………………………………………29致……………………………………………………………………………29参考文献………………………………………………………………………30附图……………………………………………………………………………313/31110KV变电站设计说明书
第一章：110kV变电所电气设计说明
一．工程建设规模
本次城南110kV变电站新建工程规模如下：
1、110kV出线回路数：最终2回，本期2回。
2、110kV主变压器：最终2×31.50KVA,本期2×31.50KVA。
3、10kV出线回路数：最终14回，本期14回。
4、10kV无功电容补偿量：最终2×4008kVar，本期2×4008kVar。
二、主接线的设计(附设计图纸一)1.110kv出线回路：2回出线，单母线分段
2.10kv出线，14回，单母线分段
室配置，电缆出线，成套开关柜（GG—1A）
三、主变压器的选择
1.变压器：两台
SFs7—31500/110、低损耗变压器
调压方式：无载调压.Ue：110±2×2.5%10.5kv.110kv中性点直接接地
容量比：100/100.阻抗电压：Ud1-2=10.5%Ud1-3=17%Ud2-3=6.5%接线组别：Yo/Y/Δ-12-112.所用变压器：10kVI、II段上各设一台
10kvS7-50/1010.5±5%/0.4kvY/Yo-12Ud=4%四、变电站运行方式的确定
该站正常运行方式：
110kV、10kV母线分段开关（在下面选择设备都以该方式下出现的最大短路电流来选择）在4/31合闸位置，#1、#2主变变高、变中中性点只投#1主变，#2主变变高中性点在断开位置
第二章
电流计算（设备选择用）
1、短路计算基本假设
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一样；
3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；
4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；
5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，与不计负荷的影响；
6）系统短路时是金属性短路。
2、短路电流计算
（1）主变压器各侧阻抗的百分值：
X1%=0.5*(10.5+17-6.5)%=10.5%X2%=0.5*(10.5-17+6.5)%=0%X3%=0.5*(17+6.5-14)%=4.75%其标幺值为（近似计算法）
X1*=0.105×100/31.5=1/3；
X2*=0×100/31.5=0；
X3*=0.0475×100/31.5=0.15；
（2）基准值
设短路故障点为2处，即110KV母线短路d1点，10KV母线短路点为d2点。
基准容量：Sj=100MVA基准电压：UB1=115KVUB3=10.5KV
基准电流：
121kv侧：Id1?
Sd3Ud1?1003?115kA?0.502kA
10.5kv侧：Id2?Sd100?kA?5.6kA
3Ud23?10.55/31短路电流计算（3）在最大运行方式下，计算各种情况下最大短路电流
K1点短路电流计算：
Ik〞=Id1/∑X1*=0.502/0.03kA=16.73kAish=2.55Ik〞=2.55×16.73kA＝33.47kASk=Sd/∑X1*=100/0.03MVA=3334MVAK2点短路电流计算：
Ik〞=Id2/∑X2*=5.6/（0.03+0.17+0.075）kA=20.36kAish=2.55Ik〞=2.55×20.36kA＝51.93kASk=Sd/∑X2*=100/（0.03+0.17+0.075）MVA=364MVA结果附表一。
附表一：最大运行方式下各短路点短路电流和短路容量
短路点
110kV母线
10kV母线
3、各回路的工作电流
315003?110315003?11编号
短路电流计算值（kA）
Sk(MVA)3334364I”k
16.7320.36I∞
16.7320.36ish
33.4751.93K1K2主变110kV侧
I1?1.05?A?173A
主变10kV侧
I3?1.05?A?868A
第三章
电气设备选型
6/31正确地选择电器是使电器主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。
尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全一样，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠地工作，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。
概述
导体和电器的选择是变电所设计的主要容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。
电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。
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后选择的高压电器，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。
一、一般原则
1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；
2）应按当地环境条件校核；
3）应力求技术先进和经济合理；
4）选择导体时应尽量减少品种；
5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；
6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。
二、技术条件
1、按正常工作条件选择导体和电气
1）电压：
所选电器和电缆允许最高工作电压Vymax不得低于回路所接电网的最高运行电压Vgmax即Vymax≥Vgmax一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在220KV与以下时为1.15Ve，而实际7/31电网运行的Vgmax一般不超过1.1Ve。
2）电流
导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度Q0下，导体和电器的长期允许电流Iy应不小于该回路的最大持续工作电流Igmax即Iy≥Igmax由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Igmax=1.05Ie（Ie为电器额定电流）。
3）按当地环境条件校核
当周围环境温度Q和导体额定环境温度Q0不等时，其长期允许电流IyQ可按下式修正
IyQ=Iyθy-θ=Kiyθy-θ。基中K—修正系数
Qy—导体或电气设备正常发热允许最高温度
我国目前生产的电气设备的额定环境温度Q。=40℃，裸导体的额定环境温度为+25℃。
2、按短路情况校验
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，一般校验取三相短路时的短路电流，如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。
1）短路热稳定校验
Qd≤Qr满足热稳定条件为
Ir2tdz≤Ir2t
Q0L—短路电流产生的热效应
Qr—短路时导体和电器允许的热效应
Ir—t秒允许通过的短时热电流
验算热稳定所用的计算时间：tdz=tb+toLtb—断电保护动作时间
110KV以下导体和电缆一般采用主保护时间
8/31110KV以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间
toL—相应断路器的全开断时间
2）短路的动稳定校验
满足动稳定条件为：
ich≤idfIch≤IdfIch—
短路冲击直流峰值
（KA）
Ich—
短路冲击电流有效值
（KA）
Idf、Idf—电器允许的极限通过电流峰值与有效值（KA
电器主要选择项目汇总表
设备名称
额定电压
断路器
隔离开关
电流互感器
高压熔断器
电压互感器
以下各节列出了各种电器设备选择结果:
一般选择项目
额定电流
热稳定
动稳定
特殊选择项目，——
——
——
——
——
——；选择性
9/31一、断路器选择：
变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电与系统的稳定性。
高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类与型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35～220KV一般采用SF6断路器。真空断路器只适应于10KV电压等级，10KV采用真空断路器。
1、按开断电流选择
高压断路器的额定开断电流Iekd应不小于其触头开始分离瞬间（td）的短路电流的有效值Ie(td)即：Iekd≥Iz（KA）
Iekd—
高压断路器额定开断电流（KA）
Iz—
短路电流的有效值（KA）
2、短路关合电流的选择
在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏，且断路器在关合短路电流时，不可避免地接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路电流，为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器额定关合电流ieg不应小于短路电流最大冲击值。
即：ieg≥icj或idw≥icjieg—
断路器额定关合电流
idw—
额定动稳定电流
icj—短路冲击电流
3、关于开合时间的选择
对于110KV与以上的电网，当电力系统稳定要求快速切除故障时，分闸时间不宜大于0.045s，用于电气制动回路的断路器，其合闸时间大于0.04~0.06s。
据能源部《导体和电器选择设计技术规程》，对主电路所有电气设备进行选择和校验，各级电压的断路器的选择成果见表
10/31计算数据
(KV)
设备参数
型号
（A）
(KA)
(KA)
安装
台数
地点
LW-126/T4000-40110173.616.7318.2833.4变压器110KV侧，1264000GG-1A-12103.121250ZN634020.3631.51006400出线
60.2851.9380396910KV
出
线回路
1909.523.6460.2706.9410KV主变回路
1240040100640二、隔离开关的选择
隔离开关，配制在主接线上时，保证了线路与设备检修形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置与开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵倒闸操作顺序。
送电：
首先合上母线隔离开关（M6）其次合上线路侧隔离开关（X6）最后合上断路器，停电则与上述相反。
隔离开关的配置：
1）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；
2）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；
11/313）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母上宜装设1—2组接地刀闸或接地器。63KV与以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；
4）按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；
5）当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，但如费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。
选择隔离开关的方法和要求与选择断路器一样，为了使所选择的隔离开关符合要求，又使计算方便，各断路器两侧的隔离开关，原则上按断路器计算数据进行选择。
隔离开关选择表：
计算数据
设备参数
型号
110173.6GW4-110/10001101000KYN27-12/180101212/31(KV)
安装
地点
（A）
(KA)18.288063.752246.76变压器110KV侧
1909.59860.284000100706.9410KV主变、分6400段开关与馈线
三、电流互感器的选择：
电流互感器的配置原则：
1、为了满足测量和保护装置的需要，在发电机、变压器、出线、母线分段与母联断路器、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对于中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于中性点非直接接地系统，依照具体情况（如符合是否对称、保护灵敏度是否满足等）按二相或三相配置。
2、对于保护用电流互感器的装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。例如：若有两组电流互感器，且位置允许时，应设在断路器两侧，使断路器处于交叉保护围之中。
3、为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。
4、为了减轻部故障时发电机的损伤，用于自动调节励磁装置的电流互感器应布置在发电机定子绕组的出线侧。为了便于分析和在发电机并入系统前发现部故障，用于测量仪表的电流互感器已装在发电机中性点测。
根据以上配置原则和电流互感器选择条件和校验标准选出电流互感器如下：
安装地点
主变110KVLCWDL-110侧
主变
LAJ-1010KV侧
10KV馈线
LAJ-103000/550903000/550902*600/575135型
号
额定电流比
1S热稳定倍数Kt动稳定倍数Kdw电流互感器的选择
1、电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响，使一次电流I1与-I′2在数值和13/31相位上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器应根据测量时误差的大小和准确度来选择。
2、电流互感器10%误差曲线：
是对保护级（BlQ）电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。对测量级电流互感器的要在正常工作围有较高的准确级，而当其通过故障电流时则希望早已饱和，以便保护仪表不受短路电流的损害，保护级电流互感器主要在系统短路时工作，因此准确级要求不高，在可能出现短路电流围误差限制不超过-10%。电流互感器的10%误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过-10%的条件下，一次电流的倍数入与电流互感器允许最大二次负载阻抗Z2f关系曲线。
3、额定容量
为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量Se2。
即：Se2≥S2=Ie22z2fz2f=Vy+Vj+Vd+Vc（Ω）
Vy—
测量仪表电流线圈电阻
Vj—
继电器电阻
Vd—
连接导线电阻
Vc—
接触电阻一般取0.1Ω
4、按一次回路额定电压和电流选择
电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右以保证测量仪表的最佳工作电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足：Ve≤VewIe1≥Igmax，为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流
Vew—
电流互感器所在电网的额定电压
VeIe1—
电流互感器的一次额定电压和电流
Igmax—电流互感器一次回路最大工作电流
5、种类和型式的选择
选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋、屋外）和安装方式（穿墙、支持式、装入式等）来选择。
6、热稳定检验
电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流Ie1的倍数Kr来表示，即：（KrIe1）2≥I2tdz（或≥Qd）
7、动稳定校验
14/31电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（2Ie1）的倍数kd—动稳定电流倍数，表示其部动稳定能力，故部动稳定可用下式校验：
2Ie1kd≥icj短路电流不仅在电流互感器部产生作用力，而且由于其邻相之间电流的相互作用使绝缘帽上受到外力的作用。因此需要外部动稳定校验，即：
LFy≥0.5×1.73icy×
×10-7Nα2对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如LMC型）可按下式校验
Fy≥1.73×iy2Ljs
×10-7Nα在满足额定容量的条件下，选择二次连接导线的允许最小截面为：
PLjsS≥m2Ze2-(Vy+Vj+Vc)四、电压互感器的选择：
1.
互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况，其作用有：
1）将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量
仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏安装。
2）使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。
电流互感器的特点：
1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测量电路的负荷，而与二次电流大小无关；
2）电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。
电压互感器的特点：
1）容量很小，类似于一台小容量变压器，但结构上需要有较高的安全系数；
2）二次侧所接测量仪表和继电器电压线圈阻抗很大，互感器近似于空载状态运行，即开15/31路状态。
互感器的配置：
1）为满足测量和保护装置的需要，在变压器、出线、母线分段与所有断路器回路中均装设电流互感器；
2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点；
3）对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；
4）6~220KV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器；
5）当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。
电压互感器的选择
1、电压互感器的准确级和容量
电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化围，负荷功率因数为额定值时，电压误差最大值。
由于电压互感器本身有励磁电流和阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。
2、按一次回路电压选择
为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.1~0.9）Ve围变动，即应满足：
1.1Ve1>V1>0.9Ve13、按二次回路电压选择
电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求，电压互感器二次侧额定电压可按下表选择
接
线
型
式
一台PT不完全符形接线方式
Yo/Yo/□
3~60单相式
电网电压
（KV）
3~35110J~500J型
式
二次绕组电压（V）
接成开口三角形辅助绕组电压IV无此绕组
100100/3单相式
单相式
100100/3100/316/313~15三相五柱式
100100/3（相）
4、电压互感器与型式的选择
电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在6～35KV屋配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110～220KV配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。220KV与以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。
5、按容量的选择
互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级），Se2应不小于互感器的二次负荷S2，即：
Se2≥S2S2=(∑po)2+(∑Qo)2Po、Qo—
仪表的有功功率和无功功率
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，供给保护与绝缘监察装置用。
电压互感器的配置原则如下：
1、I、II段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。
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：
最
大
容
量安
装
地
点
型
号
数
量
额
定
变
比
(VA)TYD110/－110KV母线
0.005H10KV母线
1200JSJW-10210000/100/100/396017/31五、熔断器选择：
熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。屋型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，也可常用于保护电压互感器。
1、按额定电压选择
对一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网额定电压。另外对于充填石英砂有限流作用的熔断器，只能用于等于其额定电压电网中。
2、按额定电流选择
（1）熔管额定电流选择：为了保证熔断器壳不致损坏，高压熔断器的熔管额定电流Ierg应大于熔化的额定电流Iert即：Ierg≥Iert（2）熔体额定电流选择：为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护围以外的短路可按下式选择
即：Iert=kIgmax用于保护电力电容的高压熔断器熔体：
即：Iert=kIeck—可靠系数(一台电力电容时k=1.5~2.0，一组电力电容器时k=1.3~1.8)。
Iec—电力电容器回路的额定电流。
3、熔断器开断电流校验：Iekd≥Icj（或Iz?）
对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需按额定电压与断流量来选择。
选择的高压断路器、隔离开关、熔断器校验项目
项
目
额定电压
额定电流
Ie≥Imax开断电流
关合电流
Iekd≥IijIekd≥IgVe≥VewIe≥Igmax隔离开关
18/31热
稳
定
—
igh≥I8动稳定
—
高压熔断器
Ve≥Vew高压断路器
—
igh≥icj—
—
tdzidw≥icj
t
由于110KV侧电压互感器的电压等级很高，不宜装设熔断器，下面对10KV侧熔断器进行选择。由于PT一次绕组电流很小，故熔断器只需按额定电压和开断电流进行选择。即：
选择结果如下表：
额定电压安
装
地
点
型
号
（KV）
10KV电压互感RN2—10/0.5器
额定电流（A）
最大开断电流（KA）
85断流容量（MVA）
1000100.5六、无功补偿装置
无功电源和有功电源一样是保证系统电能质量和安全供电不可缺少的。据统计，电力系统用户所消耗的无功功率大约是它们所消耗的有功功率的50~100%。另外电力系统中的无功功率损耗也很大，在变压器和输电线路上所消耗掉的总无功功率可达用户消耗的总无功功率的75%和25%。因此，需要由系统中各类无功电源供给的无功功率为总有功功率的1~2倍。
由无功功率的静态特性可知，无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关系更为密切，从根本上来说，要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电源。无功电源不足会使系统电压降低发送变电设备达不到正常出力，电网电能损失增大，故需要无功补偿。
有功功率必须由发电厂送至负荷点，而无功功率则不宜由输电线路远距离输送，这有以下原因：
1）电压降增加，使电压控制复杂化；
2）由于加大电流而增加损失，使输电费用增加；
3）由于加大电流，使变压器、架空线路和电缆等电气设备和导体的热容量不能充分利用。
所以，现代电力系统中的无功电源和无功负荷都在各级电压电网中的变电所和用户处逐19/31级补偿，就地平衡，我国现行规程规定，以35千伏与以上电压等级直接供电的工业负荷，功率因数不得低于0.90。
一、补偿装置的确定：
1）同步调相机：同步调相机在额定电压±5%的围，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。
装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。
2）串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高（oy＞0.95）或导线截面小的线路，由于PR/V分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。故串联电容器调压一般用在供电电压为35KV或10KV，负荷波动大而频繁，功率因数又很低的配电线路上。
3）静电补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率
损耗小，但相对串联电容与并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂，一般适用以较高的电压等级500KV变电所中。
4）并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护也较方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除。
由于本次设计的变电站为110KV降压变电站，以补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是在经济和检修方面来考虑，首先选择并联和串联补偿装置。而原始资料可知，补偿装置主要补偿负荷的无功容量与平衡主变损耗。所以选择并联补偿装置。
二、补偿装置容量的选择
1）负荷所需补偿的最大容性无功量计算：
Qcfm=Pfm*sinp2/cosp2-Pfm*sinp1/cosp1Qcfm—
负荷所需补偿的最大容性无功量（kvar）
Pfm—
母线上的最大有功负荷（KW）
20/31cosp1—
补偿前的功率因数
cosp2—
补偿后的功率因数
（2）主变压器所需补偿的最大容性无功量计算
Vd(%)Im2I0(%)Qcb.m=（+）Se100I22100Qcb.m—主变压器需要补偿的最大容性无功量（Kvar）
Vd(%)—
需要进行补偿的变压器一侧的阻抗电压的分值
Im—
母线装设补偿后，通过变压器需要补偿一侧的最大负荷电流值（A）
Ie—变压器需要补偿一侧的额定电流值（A）
I%—
变压器容截电流百分值（%）
Se—
变压器需要补偿一侧的额定容量（KVA）
所以本变电站所需要补偿的无功容量为：
Q总=Qcfm+Qcbm把总无功容量分为两组，这样才能更灵活地适应系统负荷以与电压变化，更有效地改善系统电压稳定，以与负荷大小所需的无功容。
由于负荷的变化明显，波动性大，对线路末端的用户极为不利，特别在负荷高峰期电压太低，在低谷期电压有明显偏高，使电压质量下降，站的调压装置有有载调压装置，但单纯地依靠有载调压进行调压效果也不是很理想，尤其在出线无功缺额，功率因数较低的情况下。再者频繁调节有载调压对该装置的寿命影响很大。考虑到上述因素，在10kV母线处加装几组电容进行无功补偿。根据电容容量的选择原则：
＝6.3MVar－9.45MVar（功率因数偏低时用30％）选用2组4008kVar的电容器组，10kVI、II段母线上各一组
七、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；110KV线路侧一般不装设避雷器。
本工程采用110KV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。
21/31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系统中，采用氧化锌避雷器。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
额定电压灭弧电压型
号
安装地点
（KV）
（KV）
不小于
不大于
FCZ-110110KV侧
变压器110KV中FZ-110J性点
FZ-10FS-1010KV母线
10KV出线
101012.712.7262631314545110100224268364110126255290不大于
（KV）
电压（KV）冲击放电365第四章
继电保护配置
一、变压器的继电保护
变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来研总的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。
22/31变压器的故障可分为油箱部故障和油箱外部故障，油箱部故障包括相间短路，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线与套管处会产生各相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要是由外部短路或过负荷引起的过电流油面降低和过励磁等。
对于上述故障和不正当工作状态，根据DL400--91《继电器保护和安全起动装置技术规程》的规定，变压器应装设以下保护：
（1）瓦斯保护：
为了反应变压器油箱部各种短路故障和油面降低，对0.8MVA与以上油浸式变压器和户0.4MVA以上变压器应装置设瓦斯保护。
（2）纵差动保护或电流速断保护
为了反应变压器绕组和引出线的相间短路以与中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路与绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速动保护。
纵差动保护适用于：并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压器，容量为10000KVA以上时；发电厂常用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。
电流速断保护适用于1000KVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5S时。
（3）外部相间短路时，应采用的保护：
过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；
复合电压启动的过电流保护，一般用于升压变压器与过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上；
负序电流与单相式低电压启动的过电流保护，一般用于大容量升压变压器和系统联络变压器；
23/31阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用前两种保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。
（4）系统外部接地短路时，应采用的保护
对中性点直接接地电力网，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。
对自耦变压器和高中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应该增设零序方向元件。
当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器（低压侧有电源）仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护等。
（5）过负荷保护
对400KVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。
（6）过励磁保护
对400KVA与以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。
本设计所选变压器容量为31500KVA，根据以上保护原则，可装设以下保护：
（1）装设反应部短路和油面降低的瓦斯保护。
（2）装设反应变压器绕组和引出线的多相短路与绕组匝间短路的纵联比率制动差动保护。
（3）装设反应变压器外部相间短路和部短路的反备保护的过电流保护。
（4）装设零序电流保护以反应大接地电流系统外部接地短路。
24/31（5）装设过负荷保护防止变压器过负荷。
二、线路保护
110kV侧设置距离阻抗保护、方向复压方向闭锁过流、零序过流、过负荷；10kV侧电网由于系不接地系统，故只配置速断和过流。
三、自动装置
安全自动装置可分为自动调节性装置和自动操作性装置，其中发电机自动调节励磁和电力系统自动调频属于自动调节型装置，自动重合闸、备用电源和备用设备自动投入、自动同步并列、自动低频减载、火电厂事故减出力、水电厂事故切机、电气制动、水轮发电机自动启动和调相改发电、抽水蓄能机组由抽水改发电、自动解列等属自动操作型装置。
近几年，随着电力系统的发展与电网安全稳定的需要，故障连锁切机装置、故障连锁切负荷装置、故障快关汽门装置、振荡解列装置、过负荷连锁切机装置、机组低频自启动装置、具有故障判断的区域性稳定控制装置等新型自动装置也在电力系统中得到了运用。
由于安全自动装置种类较多，本设计根据有关自动装置配置的容选择以下自动装置：
1、三相一次重合闸装置，提高供电可靠性
2、自动低频减载装置，防止电力系统因事故发生功率缺额时频率的过度降低，保证了电力系统的稳定运行和重要负荷正常工作。
3.自动故障记录装置，用于分析电力系统事故，保护装置和安全自动装置在事故过程中的动作情况以与迅速判定线路故障点的位置。
四、二次设计方案
本站按综合自动化无人值班变电站设计，其中主变压器测控、保护，110kV线路、分段开关测控保护，110kV备自投、各电压等级母线PT测控均集中在二次设备室组屏安装。10kV测控、保护装置则分散安装于10kV高压开关柜上。监控主机和微机五防主机合用，安装于二次设备室控制台上。
25/31一）组屏方案
本工程本期二次设备室需安装屏柜26面。（不含通讯）分别是视频监控屏1面，电能表屏2面，电能量采集屏1面，直流充馈电屏2面，蓄电池屏3面，UPS电源屏1面，所用电屏2面，110kV故障录波屏1面，综自保护测控屏13面。
综合自动化系统采用四方公司生产的变电站综合自动化系统,含公用测控屏、PT并列屏、#1主变保护屏、#1主变测控屏、#2主变保护屏、#2主变测控屏、110kV线路测控屏、110kV备自投与分段屏、35kV线路保护测控屏、远动通信屏、网络通信屏、GPS同步时钟屏。
系统保护采用国电南自股份设备，含110kV线路保护屏一面。
二）视频监控系统
本站配置蜀杰通用电气的视频监控系统1套，由厂家协助安装。全站设置摄像头12台，摄像头与探头安装位置已在土建施工时预埋管线。本系统需在二次设备室安装屏柜一面。
三）
直流系统
本站配置220V直流系统一套，配备充电模块4块，10A/块。本站直流充馈电柜2面，由奥能电源设备提供，蓄电池容量：200Ah，单只电池电压2伏，电池108，蓄电池柜3面。直流系统馈线按50回考虑，直流系统通过通信串口直接与监控系统接口，直流系统的信号通过串口与硬接点信号传至监控系统。
本站配备UPS电源一套，模块2台，3KVA/台，组屏一面。UPS电源系统不带蓄电池组，直流电源由站用直流系统提供。馈线按6回考虑，该电源具有硬接点报警功能与通过RS485/RS232与监控系统通信功能。
四）防误装置
本站配置微机五防装置一套，由该装置对全站的断路器、隔离开关、接地刀闸、柜（网）门、接地桩、接地线实行防误闭锁操作。
五）所用电系统
所用电电源由10kV配电装置的两台所用变压器供给，容量均为100KVA。所用交流电源屏采用合创智能站用电源系统，组屏2面，所用电低压侧接线为单母线接线，所用电电压为380/220V。
六）电能量采集系统
本站配置一套电能量采集装置，全站所有的电能表通过RS485串口与电能采集装置接口，并将信息送入后台监控系统。
第五章
防雷设计
26/31变电所的防雷保护
1、变电站出现故障的原因
避雷器接地电阻高由于避雷器接地电阻高，所以雷电流流过接地电阻时导致变压器外壳电位增高。当其超过一定数值时，就会引起变压器绝缘击穿损坏。
避雷器接地引下线截面太小或长度太长，截面太小在雷击时易被烧断，起不到保护作用，长度太长在某一陡度电流通过时，接地引下线上的压降与避雷器的残压叠加在一起，作用到变压器绕组上有可能破坏变压器绝缘。
变压器本身缺陷
根据原电力建设科学技术研究所调查、分析，14800台年配电变压器的运行经验表明：在雷击损坏事故中，大约有37%是因绝缘存在缺陷而引起的。过载，由于电流的增加，变压器线圈温度迅速增加，造成绝缘材料变脆弱，加速老化，形成大量裂纹甚至脱落，严重时使线体裸露，而造成匝间短路。或者由于外部故障冲击力导致绝缘破损，进而发生故障。
线路涌流
现在，除非明确属于雷击事故，一般的冲击故障均被列为“线路涌流”。线路涌流（或称线路干扰）在导致变压器故障的所有因素中被列为首位。这一类中包括合闸过电压、电压峰值、线路故障/闪络以与其他输配方面的异常现象。其中以变压器出口突发性短路危害最大，当变压器二次侧发生短路接地等故障时，一次侧将产生高于额定电流20~30倍的短路电流，而在一次侧必然要产生很大的电流来抵消二次侧短路电流的消磁作用，如此大的电流作用于高电压绕组上，线圈部将产生很大的机械应力，致使线圈压缩，其绝缘衬垫、垫板就会松动脱落，铁芯夹板螺丝松驰，高压线圈畸变或崩裂，变压器极易发生故障。
分接开关故障
变压器漏油使分接开关裸露在空气中，裸露的分接开关绝缘受潮一段时间后性能下降，导致放电短路，损坏变压器。变压器分接开关在频繁的调动中会造成触头之间的机械磨损、电腐蚀和触头污染，电流的热效应会使弹簧的弹性变弱，从而使动、静触头之间的接触压力下降,引线接头过热，引线接头过热是常见的故障之一，一旦发生将造成导电杆与接线端子间打火，甚至损坏导电杆丝扣，烧断接头，同时发热会造成桩头密封圈老化渗油，油溢至套管，沾粘吸附上导电性的金属尘埃，当遇到潮湿天气、系统谐磁、雷击过电压等就可能发生套管闪络放电或爆炸。
其他原因
工艺、制造不良，有少部分变压器故障是由于本身存在故障，例如：出线端松动或无支撑，垫块松动，焊接不良，铁芯绝缘不良，抗短路强度不足等。维护不良,压器保护装置不正确，冷却剂泄漏，污垢淤积以与腐蚀受潮，连接松动等都属于维护不良畴。保养不够被有关统计列为第四位导致变压器故障的因素。
电力变压器故障的预防措施
器故障有相当部分是完全可以避免的，还有一些只要加强设备巡视严格按章操作，随时可以把事故消除在萌芽状态，这样不但将显著地减少变压器故障的发生以与不可预计的电力中断，而且可大量节约经费和时间。
严格按照有关检修技术标准做好变压器运行前的检查和试验，防患于未燃。
运行维护，持瓷套管与绝缘子的清洁。定期清理变压器上的污垢，检查套管有无闪络放电，接地是否良好，有无断线、脱焊、断裂现象，定期遥测接地电阻不大于4Ω，或者采取防污措施，安装套管防污帽。在油冷却系统中，检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以与任何限制油自由流动的机械损伤。同时，应经常检查变压器的油位、油色，有无渗漏，发现缺陷与时消除。保证电气连接的紧固可靠。定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性与接触的定位。每三年应对变压器线圈、套管以与避雷器进行介损的检测。每年检验避雷器接地的可靠性。接地必须可靠，而引线应尽可能短。引线应符合规定，无断股现象，旱季应检测接地电阻，其值不应超过5Ω。应坚持每年一度的预防试验，将不合格的避雷器更换，减少因雷击过电压损坏变压器。变压器应定时大、小修，在运行中或发生异常情况时，可与时大修。应考虑将在线检测系统用于最关键的变压器上。大型变压器在线监测系统（氢气、局部放27/31电与绝缘在线监测）能预先发现运行中变压器的异常状态。在线监测与专家系统结合起来对变压器绝缘进行预测，把变压器的异常发现于萌芽之初。
避雷针、避雷器是变电所屋外配电装置和所区电工建筑物防护直击雷过电压的主要措施。变电所借助屋外配电装置架构上的避雷针和独立避雷针共同组成的保护网来实现，主控制室和屋配电要采用屋顶上的避雷带。
直击雷的过电压保护：装设独立避雷针，为防止雷直击变电设备与其架构、电工建筑物，其冲击接地电阻不宜超过10欧，为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与配电装置架构之间的空气中的距离SK不宜小于5m，独立避雷针的接地装置与接地网之间的地中距离Sd应大于3m。110kV配电装置：在架构上装设独立避雷针，将架构支柱主钢筋作引下线接地。主变压器装设独立避雷针各电压等级母线桥：装设独立避雷针。主控制楼：屋配电装置钢筋焊接组成接地网，并可靠接地。雷电侵入波的过电压对入侵波防护的主要措施：在变电所装设阀型避雷器以限制入侵雷电波的幅值，同时在变电所的进线上，设进线段保护，以限制流经阀型避雷器的雷电流和降低入侵雷电波的陡度。变电所必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电压，在110kV靠近变电所1-2kM的进线上架设避雷线，其耐雷水平分别不应低于75kA，保护角在25。和30。围，冲击接地电阻在10Ω左右，以保证大多数雷电波只在此线段外出现，即设置进线段保护。对于三绕组变压器，应在低压侧任一相绕组对地加装一个避雷器，对于变压器中性点保护，因中性点为直接接地，变压器为分级绝缘，其绝缘水平为35kV等级，需在中性点上加装避雷器。
避雷器的配置：
(1)进出线设备外侧；
(2)所有母线上；
(3)变压器高压侧，尽量靠近变压器；
(4)变压器低压侧为Δ时，只装在B相
(5)主变压器中性点，按其绝缘水平等级选设；
避雷线的配置：
(1)110kV与以上线路沿全长架设避雷线；
(2)10-35kV一般设1~2kM的进线段保护，以降低雷电波的陡度。
表5-1避雷器选择一览表
参
数
数陡度冲击
雷电冲击
操作冲击
直流1mA型
号
安装地点
量
电流下残电流下残电流下残参考电压
压
≤kV压≤kV压
≤kV≥kVY10W—108/268110kv母线
26HY5WS1—17/5010kv母线
524.0主变中性Y1W—60/144214413786点
主变10kvY5WZ—12.7/45251.84538.324侧
Y5WZ—12.7/4510kv出线
1051.84538.32428/31结论
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，有助于在工作岗位上更好地发挥自己的专业水平。主要只是把握相关的理论知识，通过这次课程设计，能够把相关的理论知识与工程实际联系起来，也从中体会到，工程实际与理论知识之间也有一定的区别，并不能完全照搬书本，工程实际还是要复杂。增加了一些对工程的了解，这是我感觉到主要的收获。
由于自己知识的局限，再加上手上能翻阅的书籍不是足够的多，设计过程中，有些地方不能做到尽善尽美。这是不足的地方，敬请老师提出宝贵的意见。
致
经过这段时间的忙碌，本次毕业论文设计已经接近尾声，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以与同学们的支持，想要完成这个设计是很困难的。
在论文写作过程中，得到了叶老师的耐心的指导。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，敦老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。叶老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩叶老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向叶文卿老师致以诚挚的意和崇高的敬意。
在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的意!最后我还要感培养我长大含辛茹苦的父母，你们!
29/31参考文献：
[1]参照《电力工程电气设计手册—电气一次部分》
水利电力部西北电力
编
水利水电
[2]参照《电力系统分析》
华中科技大学
编
华中科技大学
[3].《工业与民用配电设计手则[M]》
程田
中国电力
[4]参照《电力系统设计手册》
电力工业部电力设计总院
编
中国电力
[5]《发电厂与变电站电气设备》
吴敏、珍贵
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[6]《地下变电站设计与其应用》许波
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[7]吉来.主编《高电压技术》.中国水利水电,2004.
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[9]林永顺.主编《牵引变电所》.中国铁道也版社,2003.[10]《继电保护整定计算[M]》
许建安中国水利水电,2001.
30/31附：电气主接线图
31/31
篇二：110kv变电站电气部分设计毕业论文
110kV变电站设计
摘要
本次毕业设计以110kV变电站为主要设计对象，该110kV变电站是地区重要变电站，是电力系统110kV电压等级的重要部分。该变电站设有2台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV、和10kV三个电压等级。
本设计的第一章为绪论，主要阐述了变电站在电力系统中的地位。设计变电站的原则和目的以及变电站的基本情况。第二章是负荷计算及变压器的选择，根据已知变电站的负荷资料对变电站进行负荷计算。通过得出的负荷确定了主变的容量和台数、主变的型式及主变阻抗。第三章是变电站电气主接线的设计，分别通过对110kV、35kV、10kV侧电气主接线的拟定，选择出最稳定可靠的接线方式。第四章是短流计算，首先确定短路点，计算各元件的电抗，然后对各短路点分别进行计算，得出各短路点的短路电流。第五章是电气设备的选择，电气设备包括母线、断路器、隔离开关、电流和电压互感器、熔断器。第六章是配电装置，主要对变电站的配电装置进行设计。
通过对110kV变电站设计，使我对电气工程及其自动化专业的主干课程有一个较为全面，系统的掌握，增强了理论联系实际的能力，提高了工程意识，锻炼了我独立分析和解决电力工程设计问题的能力。
关键词：电气主接线
短路计算
电气设备
AbstractThisgraduationprojecttakethe110kVtransformersubstationasthemaindesignobject,this110kVtransformersubstationisthelocalimportanttransformersubstation,istheelectricalpowersystem110kVvoltagerankimportantpart.Thistransformersubstationisequippedwith2maintransformers,inthestationthe
firstchapterisanintroduction,mainlyelaboratedthetransformersubstationinelectricalpowersystemstatus.Designsthetransformersubstationtheprincipleandthegoalaswellasthetransformersubstationbasicsituation.Secondchapterisshouldersthecomputationandthetransformerchoice,carriesontheloadcomputationaccordingtotheknowntransformersubstationloadmaterialtothetransformersubstation.Throughtheloadwhichobtains,thewindingwiringway,theaccentpressthewayandtheelectricity,separatelythroughto110kV,35kV,10kVsideelectricity,firstdeterminedshort-circuitsthespot,calculatesvariouspartsreactance,thentorespectivelyshort-circuitsseparatelytocarryonthecomputation,obtainsrespectivelyshort-circuitstheshort-circuitcurrent.Fifth
chapteristheelectricalequipmentchoice,theelectricalequipmentincludingthegeneratrix,thecircuitbreaker,theisolator,theelectriccurrentandthevoltagetransformer,thefuse.Sixthchapteristhepowerdistributionequipment,mainlycarriesonthedesigntothetransformersubstationpowerdistributionequipment.Seventhchapterisanti-radarwiththeearth,thischapterthechoicetothearrester,aswellasdesign,causesme
electricpowerprojectdesignquestionability.Keywords:Theelectrical
Electricalequipment目录
1绪论
......................................................31.1变电站设计的原因和目的以及原则
.........................31.2变电站的基本情况......................................31.2.1原始资料..........................................31.2.2所选地址及环境....................................42负荷计算及变压器选择
......................................52.1负荷计算
..............................................52.1.1负荷资料..........................................52.1.2负荷计算..........................................52.2主变的选择............................................72.2.1主变压器容量和台数的确定：
.........................72.2.2主变压器型式的确定：
...............................72.2.3主变压器阻抗的选择：
...............................2.3站用变压器的选择......................................92.3.1站用变台数的确定：
.................................92.3.2站用变的容量确定：
.................................92.4无功补偿
............................................102.4.1补偿作用.........................................102.4.2无功补偿容量及电容器接线方式
......................103变电站主接线形式
.........................................123.1变电站主接线的要求及原则..............................123.1.1设计要求.........................................123.1.2设计原则.........................................133.2变电站主接线形式的选取...............................143.2.1110kV侧主接线方案选取
............................143.2.235kV侧主接线方案选取
.............................173.2.310kV侧主接线方案选取
.............................184短路电流的计算
...........................................214.1短路电流计算的目的...................................214.2短路电流计算.........................................214.2.1各元件电抗计算及等值电路图
........................214.2.2110kV母线侧短路电流的计算：
......................234.2.335kV母线侧短路电流的计算
.........................244.2.410kV母线侧短路电流的计算
.........................255电气设备的选择
...........................................275.1电气设备选择的一般原则...............................275.2载流导体的选择.......................................25.3断路器和隔离开关的选择...............................305.4电流互感器的选择.....................................355.5电压互感器的选择.....................................385.6高压熔断器选择.......................................396配电装置
.................................................416.1配电装置概述.........................................416.2变电站各电压等级采用的配电装置
........................416.2.1110kV配电装置
....................................416.2.235kV～10kV配电装置
...............................42总结
.......................................................43致谢
.......................................................44参考资料
...................................................451绪论
变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，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。
1.1变电站设计的原因和目的以及原则
毕业设计是本专业教学计划中的重要环节。此次毕业设计的目的是通过变电所设计实践，综合运用所学知识，贯彻执行我国电力工业有关方针政策，理论联系实践，锻炼独立分析和解决电力工程设计问
题的能力。
该变电站主要是为营口市开发区盼盼工业园区供电和服务的，并支持当地工农业的持续发展，使初具规模的旅游事业上一新台阶，改善和提高该境内人民的物质和文化生活。本变电所属新建110kV区域性终端变电站，主要满足该地区工业用电。
变电站的设计应根据工程的5—10年发展规划进行，做到远近结合、以近为主，正确处理近期建设与远景发展的关系，适当考虑扩建的可能性。必须从全局出发、统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案，必须节约用地的原则。
本站的设计是在国家和地方的规划下进行的，是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资、就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性。
1.2变电站的基本情况
1.2.1原始资料
为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，根据系统发展规划，拟建设一座kV的区域性终端变电站，设计原始资料要求如下：
1）、电压等级：kV2）、设计容量：拟设计安装两台主变压器。
3）、进出线及负荷情况
①、110kV侧，110kV侧进出线共4回,其中两回为进线，最大负荷利用时间为4200h。
②、35kV侧，35kV侧出线共4回，最大负荷利用时间为4000h。
③、l0kV侧，l0kV侧出线共计8回，无电源进线，最大负荷利用时间为5000h。
④、系统阻抗值为S=100MVA时的值。
1.2.2所选地址及环境
变电站位于城市的工业区附近，交通运输方便，海拔400M，地势平坦，公路交通方便，无污染源，夏季最高温度零上38度，冬季最低气温为-15度，年平均气温为零上15度，最大风速为20ms，覆冰厚度为5mm，土壤电阻率为<500Ω，冻土厚度为0.7m，主导风向：夏季为东南风，冬季为西北风。
2负荷计算及变压器选择
2.1负荷计算
2.1.1负荷资料
站用电负荷见表2-1，变电站主要负荷见表2-2。
表2-1站用电负荷统计
序号
12名称
主充电机
浮充电机
负荷值(kW)254.5功率因数
0.880.85345678主变通风
蓄电池及装置通风
检修间实验
载波远动
照明
采暖及其他
0.153160.9620160.730.880.80.62.1.2负荷计算
负荷计算采用：需用系数法计算电力负荷。公式如下：；；;最大负荷时：
1.
35kV出线侧负荷计算
×=6.54×tan（arccos0.91）=2.98表2-2变电站主要负荷统计
电压等级
线路
功率因数
最大负荷值(MW)
35kV化工厂
铝厂
水厂
钢厂
0.910.80.80.850.920.80.86.546.535.055.572.041.751.9210kV机械厂
齿轮厂
电台
纺织厂
食品加工厂
木材厂
皮革厂
自来水厂
×=6.53×tan（arccos0.87）=3.70×=5.05×tan（arccos0.88）=2.72×=5.57×tan（arccos0.85）=3.452.
10kV出线侧负荷计算
0.860.930.80.880.901.881.931.481.741.76=×=2.04×tan（arccos0.92）=0.87=×=1.75×tan（arccos0.89）=0.90=×=1.92×tan（arccos0.87）=1.09=×=1.88×tan（arccos0.86）=1.12=×=1.93×tan（arccos0.93）=0.76=×=1.48×tan（arccos0.88）=0.80=×=1.74×tan（arccos0.88）=0.94=×=1.76×tan（arccos0.90）=0.85于是母线侧的总负荷为
+=0.85(6.54+6.53+5.05+5.57)+0.8(2.04+1.75+1.92+1.88+1.93+1.48+1.74+1.76)=31.74MW
+=0.85(2.98+3.70+2.72+3.45)+0.8(0.87+0.90+1.09+1.12+0.76+0.80+0.94+0.85)=16.78Mvar则系统的计算负荷为：
最大运行方式下：
Scmax?2Pcmax2?Qcmax2?31.74?16.27?835.9MVA
2.2主变的选择
主变压器的选择主要包括变压器的容量、变压器的台数、变压器的形式、绕组连接方式、变压器的调压方式和对变压器的阻抗选择。以下分别根据本次设计进行详细的阐述。
2.2.1主变压器容量和台数的确定：
主变压器的容量一般按变电所建成5—lO年的规划负荷选取，并适当的考虑到远期10—20年的负荷发展。再者，可根据变电所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，应考虑当一台主变故障或检修停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应能保证用户的一级和二级负荷，一般性变电所，应能保证全部负荷的70%。
根据负荷计算：Scmax?Pc2max?Qc2max?31.742?16.782?35.9MVA,主变压器的台数，对于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，变电所以装设两台主变压器为宜。故选择两台31500kVA主变压器。
2.2.2主变压器型式的确定：
变压器采用三相或单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性及运输条件等因素，在不受运输条件限制时，330kV及以下的变电所均应选用三相变压器，对具有三种电压的变电所，如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15％以上时，采用三绕组变压器，本变电站变压器各侧绕组的功率均已达到了总容量的15%，故选三相三绕组变压器。
1）.绕组连接方式选择：
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形，如何组合要根据具体工程来确定，我国ll0kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接，35kV采用Y连接，35kV以下电压等级、变压器绕组都采用△连接，所以本变电所主变压器绕组连接方式为Y0Y△。
2）.调压方式的选择：
普通型的变压器调压范围很小，仅为±5%而且当调压要求的变化趋势与实际相反(如逆调压)时，仅靠调整普通变压器的分接头就无法满足要求，有载调压它的调整范围较大，一般在15%以上，而且，既要向系统传输功率，又可能从系统倒送功率，要求母线电压恒定保证供电质量的情况下，有载调压变压器可以实现。因此选用有载调压变压器。
2.2.3主变压器阻抗的选择：
对于三绕组变压器目前在制造上有两种基本的组合方式，即“升压结构”和“降压结构”。“升压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为中、低、高，所以变压器中压侧阻抗最大。“降压型”的绕组排列顺序为自铁芯向外依次为低、中、高，所以高、低压侧阻抗最大。
根据以上综合比较，所选主变压器的特性数据如下：
形式：SFSZ—31500ll0；各侧容量比为：100l0050连接组别号：Yn，yn0，d11调压范围为：高压ll0±8×1.25%kV中压38.5±2×2.5%kV低压10.5kV
阻抗电压为：高—中：10.5高—低：18中—低：6.5结构形式为：降压结构
空载损耗(kW)：50.3负载损耗(kW)：175空载电流(%)：1.42.3站用变压器的选择
变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。
2.3.1站用变台数的确定：
一般变电所装设一台所用变压器，对于枢纽变电所、装有两台以上主变压器的变电所中应装设两台容量相等的所用变压器，互为备用，如果能从变电所外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台所用变压器。根据如上规定，本变电所选用两台容量相等的所用变压器。
2.3.2站用变的容量确定：
所用变压器的容量应按所用负荷选择。计算负荷可按照下列公式近
似计算：；；;
根据原始资料给出的所用负荷计算：
Scmax?Pc2max?Qc2max?31.742?16.782?78.041KVA根据容量选择所用电变压器如下：
型号：S—80l0；容量为：80(kVA)连接组别号：Y，yn0调压范围为：高压：±5％
阻抗电压为(%)：4结构形式为：降压结构
空载损耗(W)：270负载损耗(W)：1650空载电流(%)：2.4无功补偿
无功补偿可以保证电压质量、减少网络中的有功功率的损耗和电压损耗，同时对增强系统的稳定性有重要意义。
无功补偿方式有两种：即高压集中补偿和低压分散补偿本所是地区变电所采用10kV侧补偿方式：
补偿装置分类：串联补偿装置和并联补偿装置。
2.4.1补偿作用
（1）对110kV及以下电网中的串联电容补偿装置：用以减少线路电压降，降低受端电压波动，提高供电电压，在闭合电网中，改善潮流分布，减少有功损耗。
（2）在变电所中，并联电抗补偿装置常接在主变压器的低压侧，对调相机，并联电容补偿装置和静止补偿装置都直接连接或通过变压
器并接于需补偿无功的变电所、换流站的母线上，也可连接在变电所110kV电压母线上。
（3）补偿装置设置于发电厂、变电所、配电所、换流站或开关站中大部分连接在这些厂站母线上，也有的补偿装置是关联或串联在线路上。
2.4.2无功补偿容量及电容器接线方式
本设计采用并联电容器作为无功补偿装置。
（1）无功补偿装置容量的确定
现场经验一般按主变容量的10％--15％来确定无功补偿装置的容量。此设计中主变容量为31500KVA故并联电容器的容量为：3150KVA—4725KVA为宜，在此设计中取4725KVA。
（2）并联电容器装置的接线
并联电容器装置的基本接线分为星形（Y）和三角形（△）两种。经常使用的还有由星形派生出来的双星形，在某种场合下，也采用有由三角形派生出来的双三角形。
本设计采用双星形接线。因为双星形接线更简单，而且可靠性、灵敏性都高，对电网通讯不会造成干扰，适用于10KV及以上的大容量并联电容器组。
中性点接地方式：对该变电所进行无功补偿，主要是补偿主变和负荷的无功功率，因此并联电容器装置装设在变电所低压侧，故采用中性点不接地方式。
3变电站主接线形式
3.1变电站主接线的要求及原则
3.1.1设计要求
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。主接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，主接线的设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定变电所主接线的最佳方案。
（1）可靠性
对于一般技术系统来说，可靠性是指一个元件、一个系统在规定的时间内一定条件下完成预定功能的能力。电气主接线属可修复系统，其可靠性用可靠度表示，即主接线无故障工作时间所占的比例。
主接线可靠性的具体要求：
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。以及母线或母线隔离井关抢修时,尽量减少停运出线的回路数和停运时间，并保证对I、II类负荷的供电。
③尽量避免发电厂或变电站全部停电。
④对装有大型机组的发电厂及超高压变电所，应满足可靠性的特殊要求。
（2）灵活性
①调度灵活，操作方便。应能灵活地投入或切除机组、变压器或线路，灵活的调配电源和负荷，满足系统在正常、事故、检修及特殊
运行方式下的要求。
②检修安全。应能方便地停运线路、断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响系统的正常运行及用户的供电要求。
③扩建方便，在设计主接线时，应留有余地，应能容易地从初期过渡到最终接线，使在扩建时一、二次设备所需的改造最少。
（3）经济性
可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求，它与经济性之间往往发生矛盾，即欲使主接线可靠、灵活．将可能导致投资增加。所以，两者必须综合考虑，在满足技术要求的前提下，做到经济合理。
①投资省。主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资；应适当限制短路电流，以便选择轻型电器设备；对110kV及以下的终端或分支变电所，应推广采用直降式[110(6～l0)kV]变电所和质量可靠的简易电器(如熔断器)代替高压断路器。
②年运行费小。年远行费包括电能损耗费、折旧费及大修费、日常小修维护费。其中电能损耗主要由变压器引起，因此，要合理地选择变压器的型式、容量、台数。③占地面积小。主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地相节省构架、导线、绝缘子及安装费用。
④在可能的情况下，应采取一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益。
3.1.2设计原则
1变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，在满足继电保护的要求下，也可以在地区线路上采用分支
接线，但在系统主干网上不得采用分支界线。
2在35-60kV配电装置中，当线路为3回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线，若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。
36-10kV配电装置中，线路回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，线路在6回及以上时，采用单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大时，可采用双母线接线。
4kV配电装置中，线路在4回以上时一般采用双母线接线。
5当采用SF6等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。
总之，以设计原始材料及设计要求为依据，以有关技术规范、规程为标准，结合具体工作的特点，准确的基础资料，全面分析，做到既有先进技术，又要经济实用。
3.2变电站主接线形式的选取
3.2.1110kV侧主接线方案选取
本设计提出两种方案进行经济和技术比较。根据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第3.2.3条和第3.2.4条：110kV线路为六回及以上时，宜采用双母线接线，在采用单母线，分段单母线或双母线的35—ll0kV主接线中，当不容许停电检修断路器时，可设置旁路母线和旁路隔离开关。故预选方案为：双母接线和双母线带旁母接线。
方案一、双母线接线如图3－1图3-1双母线接线
1、优点：
（1）
供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组导线而不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路母线隔离开关，只停该回路。
（2）
调度灵活，各个电源和各个回路负荷可任意切换，分配到任意母线上工作，能够灵活地适应系统中各种运行方式调度和系统潮流变化的需要。
（3）
扩建方便，向双母线的左右任何一个方向扩建，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。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。
（4）
便于实验，当个别回路需要单独进行实验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
2、缺点：
（1）
增加一组母线和每回路就需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。
3、适用范围：
（1）6—l0kV配电装置，当短路电流较大，需要加装电抗器。
（2）35—63kV，回路总数超过8回，或连接电源较多，回路负荷较大时。
（3）ll0—220kV，出线回路在5回及以上时；或当ll0—220kV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。
方案二、单母线分段接线如图3－2。
1、优点：
（1）
用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。
（2）
安全性，可靠性高。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故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。
（2）
扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。
图3-2单母线分段接线
（3）
当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。
3、适用范围：
（1）6～10KV配电装置出线回路数为6回及以上时。
（2）35～63KV配电装置出线回路数为4～8回时。
（3）110～220配电装置出线回路数为3～4回时。
方案比较：
方案一相对方案二调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分
配到某一组母线上，所以当该母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线上的回路不需要停电，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。而且方案一在扩建时比方案二方便，在有双回架空线时也不会导致出线交叉跨越。通过对以上两种方案比较，结合现代科学进步，新型断路器的停电检修周期延长，没有必要考虑停电检修断路器，结合经济建设的需要，在满足要求的前提下，尽可能节约设备的投资故待设计的变电所110kV接线选取方案一，双母线接线，即能满足要求。
结论：110kV侧采用双母线接线。
3.2.235kV侧主接线方案选取
根据任务书要求，35kV侧进出线共6回，本期4回，每回最大负荷7500KVA。同样本设计提出两种方案进行经济和技术比较。根据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第23条：35kV—60kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线，当出线为2回以上时，一般采用单母线或分段单母线的接线。
方案一、单母线分段接线如图3－3图3-3单母线分段接线
1、优点：
（1）
用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。
（2）
安全性，可靠性高。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故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。
（2）
扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。
（3）
当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。
方案二、单母线接线如图3－4图3-4单母线接线
由于此种接线，可靠性低，一条线路有故障所有设备均要停电，影响供电可靠性因此可以排除。
结论：35kV侧采用单母线分段接线。
3.2.310kV侧主接线方案选取
根据任务书要求，l0kV侧进出线共计6回，留两回为备用间隔，据《35kV—ll0kV变电所设计规范》第3.2.5条：当变电所装有两台主变压器时，6—l0kV侧宜采用单母分段接线，线路为l2回及以上时，也可采用双母线，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。故预选方案为：单母线分段接线或分段单母线的接线。
方案一、单母线分段接线如图3－5图3-5单母线分段接线
1、优点：
(1)用断路器把母线分段后，对重要负荷可以从不同段引出两个回路，提供双回路供电。
(2)安全性，可靠性高。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故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。
(2)扩建时需要向两个方向均衡扩建，以保证负荷分配的均匀。
(3)当出线回路为双回路时，常使母线出线交叉跨越。
方案二、单母线接线如图3－6由于此种接线，可靠性低，一条线路有故障所有设备均要停电，影响供电可靠性因此可以排除。
结论：10kV侧采用单母线分段接线。
图3-6单母线接线
4短路电流的计算
4.1短路电流计算的目的（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取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。
（2）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。
（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。
（4）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。
（5）按接地装置的设计，也需用短路电流。
4.2短路电流计算
为选择ll0kV—35kV—l0kV配电装置的电器和导体，需计算在最大运行方式下流过电气设备的短路电流，变电站用电回路共选3个短路点，即：d1、d2、d3。
系统为无限大容量，选=100MVA4.2.1各元件电抗计算及等值电路图
等值电路图及其各元件电抗计算为了计算不同短路点的短路电流值，需要将等值网络分别化简为以短路点为中心的等值网络，常常采用的方法有：网络等值变换、利用网络的对称性简化、并联电源支路的合并和分布系数法四种。
根据本次设计所选主接线方式和长期运行方式(两台主变压器并联
运行)，对网络图进行简化。
绘制网络等值电路如下图4－1：
图4-1短流计算网络等值电路图
线路电抗的计算：
＝(0.42)×(100)×40＝0.062＝(0.42)×(100)×l8＝0.0272变压器电抗的计算：
根据所选主变压器型号，查表得：
阻抗电压分别为：＝18＝l0.5＝6.5＝(+－)2＝(10.5+18－6.5)2＝11＝(+－)2＝(10.5+6.5－l8)2＝0＝(+－)2＝(18+6.5－10.5)2＝7阻抗的标么值：
＝100＝(11×l00)(100×31.5)＝0.349＝l00＝＝l00＝(7×100)(100×31.5)＝0.222由于是本次设计是两台变压器并联运行，所以：
＝0.3492＝0.1745＝0＝0.2222＝0.1114.2.2110kV母线侧短路电流的计算：
1、点短路：＝ll5kV等值电路如图：
图4-2点短路电流等值电路图
点转移阻抗：
对点：
＝0.06对点：＝0.0272总的转移阻抗：＝0.060.0272＝0.0186短路电流标么值：
＝l＝10.0186＝53.76有名值：＝＝(53.76×l00)(×115)＝26.99冲击值：＝2.55＝2.55×26.99＝68.825短路容量：＝＝×115×26.99=5376.025全电流最大有效值：＝1.52＝1.52×26.99=41.0254.2.335kV母线侧短路电流的计算
2.点短路：＝37kV等值电路如图：
图4-3点短路电流等值电路图
点的转移阻抗：
对点：＝0.06对点：＝0.0272、对点：＝()++=0.1931标么值：＝l＝10.1931＝5.179有名值：＝＝(5.179×l00)(×37)＝8.081冲击值＝2.55＝20.607短路容量：＝＝
×37×8.081=517.878全电流最大有效值：＝1.52＝12.2834.2.410kV母线侧短路电流的计算
3、点短路：＝10.5kV等值电路如图：
图4-4点短路电流等值电路图
点的转移阻抗：
对点：=0.06对点：=0.0272、对点：＝()++＝0.3041标么值：＝l＝10.3041＝3.288有名值：
＝＝(3.288×l00)(×10.5)＝18.081(KA)冲击值：＝2.55＝46.108短路容量：S＝＝×10.5×18.081=328.831全电流最大有效值：＝1.52＝1.52×18.081=27.483短流计算结果统计如下表4-1所示
表4-1短流计算统计表
短路形式
短路点编号
基准电流
基准电压
计算电抗全标么值
短路电流计算标么值
短路电流计算有名值
短路冲击电流
全电流最大有效值
短路容量(MVA)
0.5021150.018653.7626.9968.82541.0255376.025三相短路
1.56370.19315.1798.08120.60712.283517.875.49910.50.30413.28818.08146.10827.483328.8315电气设备的选择
5.1电气设备选择的一般原则
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、应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致；
3、同类设备应尽量减少器种；
4、所选导体和电器力求技术先进、安全适用、经济合理、贯穿
以铝铜、节约占地等国策。选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管部门鉴定合格。
5、在选择导体和电器时，应按正常工作条件进行选择选择，并按短路情况校验其动稳定和热稳定。以满足正常运行、检修和短路情况下的要求。
6、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，按本工程的设计容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算。
7、所选的导体和电器应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件校核电器的基本使用条件。
5.2载流导体的选择
本次载流导体设计包含两部分：软导体、硬导体。对于ll0kV、35kV侧的主母线和相对应的变压器引线选用软导体，对于l0kV侧的主母线和相对应的变压器引线选用硬导体。下面分别进行选取：
1、110KV侧：
（1）、110kV侧主母线：
对于ll0KV侧主母线按照发热选取，本次设计的110kV侧的电源进线为两回，一回最大可输送60000kVA负荷，最大持续工作电流按最大负荷算：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×60000)(×ll0)＝330.66(A)查设备手册表选择LGJ—18510钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
（2）、ll0kV侧主变压器引接线：
110kV侧主变压器引接线按主变压器的持续工作电流计算，按经济电流密度进行选取。
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×31500)(×ll0)＝173.6(A)＝4200h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：J=1.2A＝J＝173.61.2＝144.67()查设备手册表选择LGJ—18510钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
（3）、110KV侧出线：
ll0KV侧出线：＝1.05＝1.05S×＝(1.05×35000)(×110)＝192.89(A)＝4200h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：J=1.2A＝J＝192.891.2＝160.74()查设备手册表选择LGJ—15025钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为478A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
2、35KV侧
（1）、35kV侧主母线：
对于35kV侧主母线按照发热选取，本次设计的35kV侧一回最大可输送7500kVA负荷，主变压器的容量为31500kVA，所以最大持续工作电流按最大负荷主变压器的持续工作电流计算：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×31500)(×35)＝545.61(A)查设备手册表选择LGJ一185钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为552A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
（2）、35kV侧主变压器引接线：
35kV侧主变压器引接线的选择同上。
（3）、35KV侧出线：
35KV侧出线：＝1.05＝1.05S×＝(1.05×7500)(×35)＝129.9(A)＝4000h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：
J=1.24A＝J＝129.91.24＝104.76()查设备手册表选择LGJ—9515钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为357A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
3、10KV侧：
（1）、10kV侧主母线：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×315002)(×10)＝954.79(A)查设备手册表选择63×8单片矩形铝母平放，平放时长期允许载流量为995A。按点的短路条件校验：
热稳定的校验：C：为热稳定系数
T＝保护时间+全分闸时间＝1.5+0.1＝1.6S＝T×（+l0＋）l2＝1.6×(+l0×+)l2＝523.076如果短路电流切除时间，导体的发热主要由周期分量来决定，在此情况下可以不计非周期分量的影响。所以：
≈=523.067S查表得，当硬铝在工作温度为70℃时取C＝87＝√C＝266.79所选矩形母线63×8＝504266.79,故满足热稳定要求。
动稳定的校验：取支持跨距：L=1m相间距离：a＝50cm＝0.5m，震动系数：β＝1截面系数：W＝b6＝8××6＝5292×
M=1.73×××8×a=1.73××18×0.5=32.667（Nm）
σ=MW=32.×=6.17×
硬铝的最大允许应力=70×(pa)，故能满足要求。
（2）、10kV侧主变压器引接线同10KV主母线。
（3）、10KV侧出线：
＝1.05＝1.05S×＝（1.05×1900）（×10）
＝115.18(A)＝5000h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：
J=1.06A＝J＝115.181.06＝108.66()查设备手册表选择LGJ—9515钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为478A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。
5.3断路器和隔离开关的选择
（一）110KV侧
1、ll0kV侧断路器的选择：
点的短路参数：
＝68.825(kA)；I"＝I∞＝26.99(kA)＝ll0KV＝1.05＝1.05S×＝(1.05×60000)(×ll0)＝330.66(A)查设备手册试选LW35—l26型六氟化硫断路器。LW35—l26型六
氟化硫断路器参数如下：
额定电压：＝l26kV额定电流：＝3l50A三秒热稳定电流：
＝40kA额定短路开断电流：＝31.5kA额定峰值耐受电流：＝＝l00kA额定短路关合电流：100kA动稳定校验：
＝330.66(A)＜
＝68.825(kA)＜＝l00(kA)动稳定校验合格。
热稳定校验：＝十
T＝保护时间+全分闸时间＝0.5+0.1＝0.6s＝T×(+l0+)l2＝0.6×(+l0×
十)l2＝437.076＝×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝36.423＝437.076+36.423＝473.499(·S)＝×＝×3＝4800(·S)＞热稳定校验合格。
所以，所选断路器满足要求。
2、l10kV侧隔离开关的选择：
＝ll0kV＝330.66(A)查设备手册试选—ll0型隔离开关，参数如下：
额定电压：=ll0kV额定电流:=600A动稳定电流：＝55kA5s热稳定电流：14kA动稳定校验：
＝4l3.33(A)＜
＝23.705(kA)＜＝55(kA)
动稳定校验合格。
热稳定校验：
＝51.85+4.32＝56.17(·S)＝×＝×5＝980(·S)＞热稳定校验合格。
所选隔离开关满足要求。
（二）35KV侧
1、35kV侧断路器的选择：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×31500)(×35)＝545.60(A)点的短路参数：
＝20.607(kA)＝＝8.081(kA)＝35kV查设备手册试选—40.5型真空断路器。
ZW8—40.5型真空断路器参数如下：
额定电压：＝40.5kV额定电流：＝2000A三秒热稳定电流：＝20kA额定短路开断电流：＝31.5kA额定峰值耐受电流：＝＝50kA额定短路关合电流：50kA动稳定校验：
＝545.60(A)＜
＝20.607(kA)＜＝50(kA)动稳定校验合格。
热稳定校验：＝十
T＝保护时间+全分闸时间＝0.5+0.1＝0.6s＝T×(+l0+)l2＝0.6×(8.0812+l0×十)l2＝39.18＝I"2×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝3.265＝39.18+3.265＝42.445(·S)＝×＝×3＝1200(·S)＞热稳定校验合格。
所以，所选断路器满足要求。
2、35KV侧隔离开关的选择
＝35kV＝545.60(A)查设备手册试选—35（D）型隔离开关，参数如下：
额定电压：=35kV额定电流:=1250A动稳定电流：＝40kA2s热稳定电流：16kA动稳定校验：
＝545.60(A)＜
＝20.07(kA)＜＝40(kA)动稳定校验合格。
热稳定校验：
＝39.18+3.265＝42.445(·S)＝×＝162×2＝512(·S)＞热稳定校验合格。
所选隔离开关满足要求。
（三）10KV侧
1、l0kV主变侧断路器的选择：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×315002)(×l0)＝954.79(A)点的短路参数：
＝46.108(kA)；＝＝18.081(kA)＝l0kV由于l0kV选用为户内成套设备，根据厂家提供的型号，选空气绝缘金属铠装移开式KYN28型开关柜。
断路器型号为ZN63A-12T1250A-31.5其参数如下：
额定电压：＝l2kV额定电流：＝l250A四秒热稳定电流：＝31.5kA额定短路开断电流：=31.5kA额定峰值耐受电流：＝＝80kA额定短路关合电流：80kA动稳定校验：
＝954.79(A)＜
＝46.108(kA)＜＝80(kA)动稳定校验合格。
热稳定校验：
＝+T＝保护时间+全分闸时间＝1.9+0.1＝2s＝T×(+l0+)l2＝2×(+l0×+)l2＝653.85＝×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝16.35＝653.85+16.35＝670.20(·S)＝×＝31.52×4＝3969(·S)＞热稳定校验合格。
所选断路器满足要求。
2、l0kV侧出线断路器的选择：
＝1.05＝1.05S×＝(1.05×l900)(×l0)＝l15.18(A)点的短路参数：
＝46.108(kA)；＝＝18.081(kA)＝l0kV与上同样，选空气绝缘金属铠装移开式KYN28型开关柜。
断路器型号为ZN63A-12T630A-20其参数如下：
额定电压：＝l2kV额定电流：＝630A四秒热稳定电流：＝20kA额定短路开断电流：=20kA额定峰值耐受电流：＝＝50kA额定短路关合电流：50kA动稳定校验：＝115.18A)＜
＝46.108(kA)＜＝50(kA)动稳定校验合格。
热稳定校验：＝+T＝保护时间+全分闸时间＝1.9+0.1＝2s＝T×(+l0+)l2＝2×(+l0×+)12＝653.85＝×T查表得：T＝0.05＝×0.05＝16.35＝653.85+16.35＝670.20(·S)＝×＝202×4＝l600(·S)＞热稳定校验合格。
所选断路器满足要求。
主变中性点隔离开关选取中性点专用型号：—60型
主要参数：
额定电压：＝1l0kV额定电流：＝400A动稳定电流：＝15.5kA10s热稳定电流：4.2kA断路器、隔离开关选取结果见表5－15.4电流互感器的选择
1、110kV主变压器侧：
＝(1.05×31500)(×ll0)＝l73.6(A)
＝110kV选取：LVQB—110，3005，0.5D10P电流互感器参数：
1秒热稳定电流：40kA表5-1断路器、隔离开关
型号
安装地点
参数
额定电额定电动稳定压
断
路
器
LW35—126—40.5ZN63A—12T1250—31.5ZN63A—
10kV出12T630—20隔
离
开
关
—11110kV侧
—35（D）
35kV侧
35—11主变中60400154.2125040161006005514线侧
126305020110kV侧
35kV侧
40.510kV主变侧
122000125050802031.5126流
3150电流
100热稳定电流
4性点
动稳定电流：100kA动稳定校验：＝68.825kA≤100kA动稳定校验合格。
热稳定校验：
＝473.499(·S)＝×＝1×＝1600（S）
＜
热稳定校验合格。
2、110kV进线侧：
＝(1.05×60000)(×110)＝330.66(A)＝ll0（kV）
选取：LVQB—110,4005,0.55P10P,校验同上
3、110kV出线侧：
＝(1.05×35000)(×l10)＝l92.89（A）
＝ll0（kV）
选取：LVQB—110,3005,0.55P10P,校验同上
4、35kV主变压器侧：
＝(1.05×31500)(×35)＝545.6l(A)＝35（kV）
选取：LZZB7-35，6005,0.5D10P,电流互感器参数：
短时热稳定电流：31.5kA动稳定电流：80kA
动稳定校验：＝20.607kA≤80kA动稳定校验合格。
热稳定校验：
＝42.445(·S)＝
2×＝1×＝992.25（S）
＜
热稳定校验合格。
5、35kV出线侧：
＝(1.05×7500)(×35)＝129.94(A)＝35（kV）
选取：LZZB7-35，3005,0.510P,校验同上
6、l0kV主变压器侧：
＝(1.05×315002)(×l0)＝945.8(A)＝l0（kV）
由于l0kV选用为户内成套设备，所以选取和开关柜配套
使用的型号：LMZ－l215005电流互感器参数：
雷电冲击耐受电压(kV)，75短时工频耐受电压(kV)，427、l0kV出线侧：
＝(1.05×l900)(×l0)＝115.18(A)＝l0kV10kV选用为户内成套设备，所以选取和开关柜配套
使用的型号：LZZBJ1－l21505电流互感器参数：
雷电冲击耐受电压(kV)，755.5电压互感器的选择
电压互感器的选择应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求。
1、3－20kV配电装置，宜采用油绝缘结构，也可采用树脂
浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。
2、35kV配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。
3、ll0kV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求
时，宜采用电容式电压互感器。
根据上述条件，选择如下：
110kV母线选单相、串级式、户外式电压互感器。
35kV母线选单相、户外式电压互感器。
10kV母线成套设备配套电压互感器。
电压互感器选择结果见表5－2所示；
表5-2电压互感器
安装型号
地点
台数
额定电压(kV)各级次额定容量(VA)原线圈
副线圈
辅助0.5线圈
110kV母线
35kV母线
JDJJ-352350.10.13150250600-11021100.10.1级
50010001级
3级
10kV母线
JDZJ-102100.10.1350802005.6高压熔断器选择
变电所35kV电压互感器和l0kV电压互感器以及所用变压器都用高压熔断器进行保护，不需装设断路器，保护电压互感器的熔断器，需按额定电压和开断电流进行选取。
＜＜
＝(1.05×l25)(×l0)＝7.58(A)1、所用变压器高压侧熔断器属成套设备选用—10型熔断器进行保护。
2、35kV电压互感器选取—35型高压熔断器。
3、l0kV电压互感器属成套设备，选取—l0型高压熔断器。
高压熔断器选择结果如表5－3所示；
表5-3高压熔断器
型号
安装地点
额定电压额定电流最大分段备注
（kV）
(kA)电流
-3535KvYH350.560保护电压互感器
-1010kVYH100.550保护电压互感器
6配电装置
6.1配电装置概述
配电装置是电气—次接线的工程实施。选择安装场地、布置设备、每个设备的固定、设备之间的连接。电缆沟道及运输道路的分布等问题对完成一次接线并使之具有优良的技术经济性影响极大。
配电装置的设计必须满足下述基本要求：
（1）安全可靠。首先应保证运行与检修人员的安全、使运行人员巡视与检修人员检修时与带电体边缘有足够的安全距离，同时还要考虑设备运输时不致与带电体之间发生放电现象。必须考虑到事故发生时限制事故扩大的措施。
（2）在符合规程规定的条件下，与国家经济发展相同步，改善运行与检修的条件
（3）防震、防污。我国部分地区属地层地区，因此应考虑防震措施，以确保电力系统的安全，发生地层灾害时迅速恢复电力供应对保护人民的安全，恢复生产具有十分重要的意义。配电装置应防止电厂自身及周围工厂排废的污染，应根据污秽等级确定扩大屋内配电装置使用的电压等级(一般清洁地区跟用于35kV及以下电压级)或采取其它的措施
（4）考虑扩建。热电厂和变电站往往需要扩建，除近期已确定的扩建工程外，在可能的情况下，应为尚难预料的远期扩建留有余地。
（5）节省投资，减少占地。在保证前述四项要求的前题下，依
靠精心设计，使用经实践证明可靠的新技术、新材料以降低投资和减少占地。在土地紧张的情况下，占地可能成为设计配电装置的主要制约因素。
6.2变电站各电压等级采用的配电装置
6.2.1110kV配电装置
采用户外双列布置，进线采用悬挂式软母线，进出线架构高10米，间隔宽度均8米，母线及进出线相间距离为2.2米。
6.2.235kV～10kV配电装置
采用双层屋内配电装置，10kV在一楼，采用CP800型中置式金属铠装高压开关柜，单母线分段，双列布置，10kV出线均为电缆出线。35kV在二楼，采用KYN-35Z型金属铠装高压开关柜，单列布置，35kV均为架空进出线。
总结
经过近一个月的努力，毕业设计终于完成了。毕业设计是对四年来所学知识的综合考察，不仅要求全面掌握所学知识，还要能够综合运用，并结合自学有关知识才能完成。通过本次毕业设计，掌握了110kV变电站的设计的过程。这是对所学知识进行的一次实践，使电气专业知识得到巩固和加深，逐步提高了解决问题的能力，但在本次设计中仍有存在不足与疏漏，我将在以后的工作、学习中扬长避短，发扬严谨的科学态度，使所学到的知识不断的升华。
在设计过程中，得到了老师和同学们的指导和帮助，设计才得以
顺利的进行。有了这次毕业设计的经历，为我今后的工作也垫定了基础。
致谢
通过此次毕业设计，加深了我所学的电气工程专业知识，为今后顺利的开展工作打下良好的基础，特别是对认识问题、分析问题、解决问题的能力有了较大的提高。本次毕业设计也是对我整个学习阶段的一次综合测试。
在毕业设计过程中，衷心的感谢王玉梅老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议。他那严谨求实的教学作风、诲人不倦的耐心，给我留下了难以磨灭的印象。同时，我还要感谢河南理工大学大学带过我们的所有老师，你们对待知识严谨求实的态度、一丝不苟的工作作风，使我受益匪浅。在此，我对你们表示最衷心的感谢，我将在今后的工作中不断追求新知识、继续努力，不辜负老师们对我们悉心的培养。
参考资料
1、电力工程设计手册1上海科学技术出版社
2、电力工程设计手册3上海科学技术出版社
3、电力工程电气设计手册1水利电力部西北电力设计院编
4、发电厂电气部分
中国电力出版社
5、电力系统分析（上、下）
华中理工大学出版社
6、煤矿电工手册。
煤矿工业出版社
7、电力工程。
华中科技大学出版社
8、供电技术。
煤炭工业出版社
9、变电所设计（10-220kV）
辽宁科学技术出版社
10、变电所所址选择和布置
水利电力出版社
11、电力设备接地设计技术规程SDJ8-97水利电力出版社
12、电力设备过电压保护设计规程SDJ7-79水利电力出版社
13、变电所总布置设计技术规定（试行）SDGJ63-84中国电力出版社
14、电力系统技术导则（试行）SD131-84中国电力出版社
15、高电压配电装置设计技术规程SDJ5-85中国电力出版社
篇三：110kv变电站电气部分设计毕业论文
毕业设计（论文）
题目名称:110KV变电站设计
院系名称：
班
级：
学
号:学生姓名：
指导教师:
2012年
5月
论文编号：
110KV变电站设计
110KVSubstationDesign
院系名称：电子信息学院
班
级：
学
号：
学生姓名：
指导教师：
2012年
5月
摘要
本文主要进行110KV变电站设计.首先根据任务书上所给系统及线路和所有负荷的参数,通过对所建变电站及出线的考虑和对负荷资料分析，满足安全性、经济性及可靠性的要求确定了110KV、35KV、10KV侧主接线的形式，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数、容量、及型号，从而得出各元件的参数，进行等值网络化简，然后选择短路点进行短路计算,根据短路电流计算结果及最大持续工作电流，选择并校验电气设备，包括母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等，并确定配电装置.根据负荷及短路计算为线路、变压器、母线配置继电保护并进行整定计算.本文同时对防雷接地及补偿装置进行了简单的分析，最后进行了电气主接线图及110KV配电装置间隔断面图的绘制。
关键词:变电站设计，变压器，电气主接线，设备选择
AbstractThispaperdesigna110KVsubstation.Firstly，accordingtothegavedsystem,electricitylineandtheparametersofload，whichprovidedbytheassignmentbook，throughconsideringthesubstationwhichwillbebuiltandfeeders，analysisingloadmaterials，confirmingtheMainelectricalwiringformof110KV、35KV、10KVsidebasedonsecurity,economyandreliability，thenconformthenumbers，volumeandtypeofthemaintransformerthroughloadcalulationandsupplydistrict,thusgettingtheparametersofallthecomponent，simplifyelectriccircuit，selectshortpointcarryonshortcircuitcalculationsoperationcircuit，selectandcheckoutelectricalequipment,includingbus,breaker，disconnectswitch，voltagetransformer，currenttransformerandsoon,sothatconformthedistributionapparatus。Configuratingrelayprotectionandsetting-calculationfortheelectricityline，transformerandbusaccordingtotheloadandshortcalculations。Atthesametime,thispaperanalysesimplylightningprotectionandgroundingsystem。Finally,twopicturesbedrawedwhichincludeMainelectricalwiringdiagramand110KVPowerdistributionequipment
sectional
drawing
interval.KeyWords：
Substationdesign，Transformer,Mainelectricalwiring,Equipmentelection
目录
1引言.............................................................11。1变电站的作用
...............................................11.2我国变电站及其设计的发展趋势
................................21.3变电站设计的主要原则和分类
..................................51.4选题目的及意义
..............................................51。5设计思路及工作方法
.........................................61。6设计任务完成的阶段内容及时间安排
...........................62任务书...........................................................2.1原始资料
....................................................2。2设计内容及要求
.............................................3电气主接线设计..................................................113.1电气主接线设计概述
.........................................113。2电气主接线的基本形式
......................................143.3电气主接线选择
.............................................144变电站主变压器选择..............................................184.1主变压器的选择
.............................................184.2主变压器选择结果
...........................................205短路电流计算....................................................215。1短路的危害
................................................215.2短路电流计算的目的.........................................215.3短路电流计算方法
...........................................215。4短路电流计算
..............................................225。4.1110kv侧母线短路计算
................................245。4。235kv侧母线短路计算
................................265.4.310kv侧母线短路计算
..................................276电气设备的选择..................................................306。1导体的选择和校验
..........................................306。1。1110kv母线选择及校验
...............................316。1。235kv母线选择及校验
................................326.1.310kv母线选择及校验
..................................336.2断路器和隔离开关的选择及校验
...............................346。2。1110kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
...............356。2。235kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
................376。2。310kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
................396.3电压互感器和电流互感器的选择
...............................416.3.1电流互感器的选择......................................416.3。2电压互感器的选择.....................................437继电保护的配置..................................................457。1继电保护的基本知识
........................................457。2110kv线路的继电保护配置及整定计算........................457。2。1110kV线路继电保护配置
.............................457。2.2110kV线路继电保护整定计算
..........................457.3变压器的继电保护及整定计算
.................................507。3。1变压器的继电保护....................................507.3。2变压器的继电保护整定计算.............................517.4母线保护
...................................................537。5备自投和自动重合闸的设置
..................................557.5.1备用电源自动投入装置的含义和作用......................557.5.2自动重合闸装置........................................558防雷与接地方案的设计............................................568.1防雷保护
...................................................568。2接地装置的设计
............................................569配电装置........................................................589。1配电装置概述
..............................................589.2配电装置类型
...............................................589.3对配电装置的基本要求和设计步骤
.............................589。4屋内配电装置
..............................................599。5屋外配电装置
..............................................5910结束语.........................................................61参考文献...........................................................62致谢...............................................................63附录...............................................................64附录一
电气主接线图
...........................................64附录二110KV屋外普通中型单母线分段接线的进出线间隔断面图......65引言
1.1变电站的作用
一、变电站在电力系统中的地位
电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络,它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配（电力传输线、配电网）,消费（负荷）;另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态,如同步发电机的励磁调节器,调速器以及继电器等。
变电站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。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：
（1）枢纽变电站;位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源,电压为330—500kv的变电站，成为枢纽，全所停电后,将引起系统解列,甚至出项瘫痪。
（2）中间变电站：高压侧以交换潮流为主,其系统变换功的作用.或使长距离输电线路分段，一般汇聚2-3个电源，电压为220—330kv，同时又降压供当地供电，这样的变电站起中间环节的作用，所以叫中间变电站。全所停电后,将引起区域电网解列。
（3）地区变电站：高压侧一般为110—220kv，向地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。全所停电后，仅使该地区中断供电。
（4）终端变电站：在输电线路的终端，接近负荷点,高压侧的电压为110kv，经降压后直接向用户供电的变电站，即为终端变电站。全所停电后，只是用户受到损失。
二、电力系统供电要求
（1）保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备的安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失.因此，电力系统运行首先足可靠、持续供电的要求。
（2）保证良好的电能质量:电能质量包括电压质量，频率质量和波形质量这三个方面，电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定的数来衡量,例如给定的允许电压偏移为额定电压的正负5％，给定的允许频率偏移为正负0.2—0。5％HZ等，波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些质量指标,都必须采取一切手段来予以保证。
（3）保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3，而且在电能变换，输送，分配时的损耗绝对值也相当可观。因此,降低每生产一度电能损耗的能源和降低变换，输送,分配时的损耗，又极其重要的意义.三、电力系统的额定电压
（1）额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中，各部分电压等级是不同的。三相交流系统中，三相视在功率S=3UI。当输出功率一定时，电压越高,电流越小，线路、电气的载流部分所需的截面积就越小，有色金属的投资也越小,同时由于电流小，传输线路上的功率损耗和电压损耗也较小.另一方面，电压越高,对绝缘水平的要求就越高，变压器、开关等设备的投资也越大。综合考虑这些因素，对应一定的输送功率和输送距离都有一个最为经济合理的输电电压，当从设备制造角度考虑,为保证产品的标准化和系列化，又不应随意确定输电电压.（2）用电设备的额定电压：经线路向用电设备输送电能时,由于用电设备大都是感性负荷，沿线路的电压分布往往是首段高于末端,系统标称电压与用电设备的额定电压取值一致，使线路的实际电压与用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大.（3）变压器额定电压：变压器一次侧接电源,相当于用电设备，二次侧向负荷供电,有相当于电源，因此变压器一次侧额定电压等于用电设备的额定电压，由于变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，额定负载下变压器内部的电压降落约为5％，当供电线路较长时，为使正常运行时变压器二次侧电压较系统标称电压高5％，以便补偿线路电压损失。变压器二次侧额定电压较用电设备额定电压高10％，只有当变压器二次侧与用电设备间电气距离很近时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的1。05倍.
1。2我国变电站及其设计的发展趋势
一、我国变电站的发展趋势
近年来，在我国在经济技术领域中取得了快速发展，特别是计算机网络技术和通信技术的发展，为我国变电站的发展起到了强有力的推动作用，越来越多的新技术新产品应用到变电站方面，具体来说，使我国变电站设计呈现以下发展趋势:1.智能化
智能化变电站的发展是随着高压高精度的智能仪器的出现而逐渐发展的，特别是计算机高速通信网络在实时系统中的开发和应用，使变电站的所有信息采集、传输实现的智能化处理提供的强大的物质和理论基础。智能化主要体现在以下几个方
面：
紧密联结全网。
支撑智能电网。
高电压等级的智能化变电站满足特高压输电网架的要求。
中低压智能化变电站允许分布式电源的接入。
远程可视化.
装备与设施标准化设计，模块化安装。
另外，为了加强对变电站及无人值守变电站在安全生产、防盗保安、火警监控等方面的综合管理水平，越来越多的电力企业正在考虑建设集中式远程图像监控系统,这促使了电力综合监控的网络化发展.以IP数字视频方式，能够对各变电站/所的有关数据、环境参量、图像进行监控和监视，实时、直接地了解和掌握各个变电站/所的情况，并及时对发生的情况做出反应,适应许多地区变电站的需要。
不过我国目前还没用完全实现真正意义山的智能化一次设备，一次设备的智能化仍然需要通过一定的二次设备俩转化实现，一般采用智能终端的模式.目前在国内进行的数字化变电站项目,虽然大多数采用此种方式,但是普遍没有对开关内部的二次回路进行集成化改造，智能终端与开关整合度较低，还有很大的发展空间.2。
数字化
通过采用现代化的精密仪器仪表，以及实时性较高的通信网络,因此在此基础上出现了数字化变电站，数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。
3。
装配化
装配式变电站采用全预制装配结构的建筑形式，大幅缩短了设计及建设周期，减少了变电站占地面积，节约了土地资源。随着国网公司“两型一化"的推广,装配式变电站在全国各地均成功试点，成为今后变电站建设的一种新型模式。
二、我国变电站设计的发展趋势
依据我国的国情，以及我国多年来积累的关于变电站设计的实践和经验,可以看出我国变电站设计的发展趋势有以下几个方面。我国电力建设经过多年的发展,系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高;而随着科学技术的高速发展,制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计出现了一些新的趋势。
1、变电站接线方案趋于简单化
随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加,变电站接线简化趋于可能。例如,断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少.特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短.为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。
2、大量采用新的电气一次设备
近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降,伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展,性能不断完善,应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高,配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。
这些户外高压和超高压组合电器共同特点是以SF6断路器为核心，与其它高压电气设备进行组合，形式繁多。这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便,价格介于常规电气设备与GIS之间，是电气设备今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。
3、变电站占地及建筑面积减少
随着经济和城市建设的发展，市区的用电负荷增长迅速，而城市土地十分宝贵，地价越来越昂贵。新建的城市变电站必须符合城市的形象及环保等要求，追求综合经济、社会效益，所以建设形式多采用地面全户内型或地下等布置形式，占地面积有效减少。另外，针对一些110kV及以下变电站实现无人值班，设计中取消了与运行人员有关的建筑和设施，建筑面积更是大为减少。
4、变电站综合自动化技术
变电站综合自动化是一项提高变电站安全、可靠稳定运行水平,降低运行维护成本，提高经济效益，向用户提供高质量电能服务的一项措施。随着自动化技术、通信技术、计算机和网络技术等高科技的飞速发展，一方面综合自动化系统取代或更新传统的变电站二次系统，已经成为必然趋势。另一方面,保护本身也需要自检查、故障滤波、事件记录、运行监视和控制管理等功能。发展和完善变电站综合自动化系统，是电力系统发展的新的趋势。
变电站综合自动化技术将会引起电力行业的重视，成为变电站设计核心技术之一。
变电站综合自动化发展趋势主要表现在一下几个方面:⑴全分散式变电站自动化系统。⑵引入先进的网络技术。
总之,变电站综合自动化向着使电力系统的运行和控制更方便、快捷、安全、灵活的方向发展。
1.3变电站设计的主要原则和分类
变电站设计的原则是：安全可靠、技术先进、投资合理、标准统一、运行高效、，努力做到统一性与可靠性、先进性、经济性、适应性、灵活性、时效性和和谐性的协调统一。1。
统一性：建设标准统一,基建和生产标准统一，外部形象提醒公司企业的文化特征。2.可靠性：主接线方案安全可靠。3。
经济性，按照利益最大化原则，综合考虑工程初期投资与长期运行费用,追求设备寿命期内最佳经济效益。4。
先进性：设备选型先进合理，占地面积小，注重环保,各项技术经济可比指标先进。5.适应性：综合考虑不同地区的实际情况，要在系统中具有广泛的适应性，并能在一定时间内对不同规模，不同形式,不同外部条件均能适应.6.灵活性：规模划分合理,接口灵活,组合方案多样，规模增减方便，能够运行于不同的情况环境下。7。
时效性：建立滚动修改机制，随着电网的发展和技术的进步，不断更新、补充和完善设计。8.和谐性：变电站的整体状况与变电站周边人文地理环境相协调
变电站设计的分类按照变电站标准方式、配电装置型式和变电站规模3个层次进行划分.（1）按照变电站布置方式分类。110kv变电站分为户外变电站、户内变电站和半地下变电站3类.在变电站设计中,户外变电站是指最高电压等级的配电装置、主变布置在户外的变电站;户内变电站是指配电装置布置在户内，主变布置在户内、户外或者户内的变电站。半地下变电站是指主变布置在地上,其它主要电气设备布置在地下建筑内的变电站；地下变电站是指主变及其他主要电气设备布置在地下建筑内的变电站。
（2）按配电装置型式分类.110kv配电装置可再分为常规敞开式开关设备和全封闭式组合电气2类进行设计。
（3）按变电站规模进行分类。例如户外AIS变电站，可按最高电压等级的出线回路数和主变台数、容量等不同规模分为终端变电站、中间变电站和枢纽变电站。
1.4选题目的及意义
本次设计旨在掌握变电站设计的基本流程。这既是对平时理论知识的考察，更是对所学专业知识的一次实践。通过本次设计，巩固和加深专业课知识,掌握发电厂部分初步设计的过程，而且也可以拓宽知识面，增强工程观念，培养变电站设计的能力，逐步提高解决问题的能力。同时对能源、发电、变电、和输电的电气部分有了详细的概念，能熟练地运用所学专业知识，如短路计算的基本理论和方法，继电保护整定的基本理论和方法,主接线的设计，导体和电气设备的选择以及变压器的选择，防雷接地保护等.1.5设计思路及工作方法
分四步完成：
1.
变电站电气主接线的设计(完成主接线，主变及站变的选择:包括容量计算、台数和型号的选择，绘出主接线）；
2.
短路电流计算及继电保护整定计算；
3.
主要电气设备选择；
4.
配电装置设计。
1。6设计任务完成的阶段内容及时间安排
1234设计（论文)各阶段名称
查阅资料,翻译文献
设计相关的资料并阅读，完成开题报告
实习,并进行开题答辩
及站变的选择（容量计算、台数和型号的选择)56789完成短路计算和继电保护整定计算
完成导体和电气设备的选择
完成防雷接地设计
配电装置设计
第5、6、7、8周
第9、10周
第11周
第12周
起止日期
大四上学期第14、15周
周
大四下学期第1、2周
了解设计内容及要求,熟悉设计题目，收集与大四上学期第16、17、18初步完成电气主接线设计,完成主接线、主变第3、4周
完成毕业设计论文及图纸的绘制，准备答辩
第13、14、15周
任务书
2。1原始资料
一、题目：110KV变电站设计
二、原始资料
(一)建设性质及规模
本所为于某市边缘。除以10KV电压供给市区工业与生活用电外，并以35KV电压向郊区工矿企业及农业供电.其性质为区域变电站。
电压等级：110/35/10KV线路回数：
110KV近期2回，远景发展2回；
35KV近期4回，远景发展2回；
10KV近期9回，远景发展2回；
（二）电力系统接线简图
S1=200MVSx1=0。6~110KV甲交
24301200MVASx2=0.6~
2401852（）
80251512110KVFS市变
图2-1电力系统接线图
附注:1、图中，系统容量、系统阻抗均相当于最大运行方式：
2、最小运行方式下:S1=170MVA，XS1=0。85S2=1050MVA，XS2=0.653、系统可保证本所110KV母线电压波动在±5%以内。
（三）负荷资料
电压
最大负荷
MW近期
远
景
穿越功率
MW近
期
远
景
负荷组成
（％）
一级
二级
三级
自然
线长
（km）
110KV市系一线
市甲线
备用一
备用二
35KV煤矿1煤矿2甲乡镇
乙乡镇
备用1备用21011515202404020230303031225202010201512备注
等级
负荷
名称
力率
Tmax（h)1。521。522230。0.90.2。51.520。0.90.0。均为补偿后值
10KV化肥厂1化肥厂2开关厂
电线电缆厂1电线电缆厂2玻璃厂
机械厂
2.52.54040202020203030.7855000.7855000.7540000。73450022322.52。5112。51。511。53030.734500211130303030.7550000。78400021。53。5食品厂
市区
备用一
备用二
11。52023040.80.8450030003。51.51.22110.70.7（四）地形、地质、水文、气象等条件
所址地区海拔185m，地势平坦，属轻微地震区。
年最高气温+40°C,年最低气温-10°C，年平均气温+12°C，最热月平均最高
温度+34°C。最大风速30m/s,复水厚度为10mm,属于我国第V标准气象区。
线路由系统变电所S1,南墙出发至RM变电所南墙上，全长共12KM，在线路3、7、9、11KM处共转角四次。其角度为28°、6°、90°、78°.全线地质为亚黏土地层，地耐力为2。5kg/cm2，天然容重2。7kg/cm3，土壤电阻率为100Ω.地下水位较低,水质良好，无腐蚀作用。土壤热阻率ρT=120°C/w，土温20°C。
三、设计任务
1、变电所总体分析；
2、负荷分析计算与主变压器选择;3、电气主接线设计；
4、短路电流计算及电气设备选择；
5、配电装置设计；
6、110KV线路保护整定计算；
7、变压器保护整定计算;8、110KV或35KV母线保护整定计算；
四、设计成品
（一）毕业设计说明书一册(包括：电气一次、二次部分）;（二）设计图纸
（1）电气主接线图(#2图）；
（2）110KV配电装置间隔断面图（＃2图)；
2.2设计内容及要求
1、主接线设计：分析原始资料，根据任务数的要求拟出各级电压母线接线方式，选择变压器型式及连接方式，通过技术经济比较选择主接线最优方案。
2、短路电流计算:根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表示出短路电流计算结果。
3、主要电气设备选择。
4、110kV高压配电装置设计。
5、进行继电保护的规划设计.（简略）
6、线保护和变压器主保护进行整定计算。
电气主接线设计
发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备,按一定顺序连接的,用以表示生产、汇集和分配电能的电路，电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电站电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护装置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。
3.1电气主接线设计概述
一、对电气主接线的基本要求
现代电力系统是一个巨大的、严密的整体,各个发电厂、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、变电站主接线必须满足一下基本要求.（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，能尽快的推出设备。切除故障停电时间短,影响范围就最小，并且再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。复杂的接线不但不便于操作，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者不必要的停电。
（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,使其尽可能的发挥经济效益。
（5）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，在选择主接线时还应考虑到具有扩建的可能性。
变电站电气主接线的选择,主要取决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。
二、变电站电气主接线的设计原则
电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳,结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行和维护的方便，尽可能地节省投资，就进取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。
电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主体。他与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂或变电站的具体情况,全面分析有关影响因素,正确处理他们之间的关系,合理的选择主接线方案。
在工程设计中,经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的，设计的主接线应满足供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。
(1)接线方式：对于变电站的电气接线,当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路-变压器组或桥型接线等.若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110-220kv配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥型接线，当出线不超过4回时，一般采用单母线接线，在枢纽变电站中,当110—220kv出线在4回及以上时，一般采用双母线接线。在大容量变电站中，为了限制6—10kv出线上的短路电流，一般可采用下列措施：1。
变压器分列运行2。
在变压器回路中装置分裂电抗器.3.采用低压侧为分裂绕组的变压器。4.出线上装设电抗器.(2)断路器的设置：根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。
(3)为正确选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够
的资料时，可采取下列数据：1.最小负荷为最大负荷的60—70％，如主要农业负荷时则取20—30％;2.负荷同时率取0.85—0.9，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取0.95—1；3。
功率因数
一般取0。8；４.线损平均取5％。
三、电气主接线设计步骤
(1）分析原始资料
1.本工程情况
包括变电站类型，设计规划容量（近期,远景）,主变台数及容量，最大负荷利
用小时数及可能的运行方式等。
2.
电力系统状况
包括电力系统近期及远景规划（5-10年），变电站在电力系统中的位置(地理位置和容量位置）和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等.主变压器中性点接地方式是一个综合问题，他与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关,直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器的运行安全以及对通信线路的干扰等。我国一般对35kv及以下电压电力系统采用中性点非直接接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地），又称小电流接地系统，对110kv就以上高压系统,皆采用中性点直接接地系统，有称大电流接地系统.3.
负荷情况
包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷的原始资料是设计主接线的基础数据,电力负荷预测工作是电力规划工作的重要组成部分，也是电力规划的基础.对电力负荷的预测不仅应有短期负荷预测,还应有中长期负荷预测,对电力负荷预测的准确性，直接关系着发电厂和变电站电气主接线设计成果的质量,一个优良的设计，应能经受当前及较长远时间（5—10年）的检验。
4.
环境条件
包括当地的气温、湿度、覆冰、污秽、水文、地质、海拔高度及地震等因素，对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均有影响，特别是我国土地辽阔，各地气象、地理条件相差较大，应予以重视。
5。
设备制造情况
这往往是设计能否成立的重要前提，为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电气设备的性能、制造能力和供货情况、价格等质量汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可靠性.（2）主接线方案的拟定与选择
根据设计任务书的要求,在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等不同的考虑,可拟定出若干个主接线方案(近期和远景）.依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2—3个技术上相当,有能满足任务书要求的方案，再进行经济比较，结合最新技术，最终确定出在技术上合理、经济山可行的最终方案。
（3）短路电流计算和主要电气设备选择
对选定的电气主接线进行短路电流计算,并选择合理的电气设备。
（4）绘制电气主接线
对最终确定的电气主接线，按照要求,绘图。
3。2电气主接线的基本形式
主接线的基本形式,就是主要电气设备常用的几种接线方式，它以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源回路数不同。且各回馈线中所传输的容量也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，再进出线较多（一般超过4回),采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便,有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用电气设备较少，配电装置占地面积较小,通常用于进出线回路少,不再扩建和发展的发电厂和变电站.有汇流母线的接线方式可概括为单母线接线和双母线接线两大类，无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。
3.3电气主接线选择
依据原始资料,经过分析，根据可靠性和灵活性经济性的要求，高压侧有4回出线,其中两回备用，宜采用双母线接线或单母线分段接线，中压侧有6回出线,其中两回备用，可以采用双母线接线、单母线分段接线方式,低压侧有11回出线，其中两回备用，可以采用单母线分段、单母线分段带旁路母线的接线方式，经过分析、综合、组合和比较，提出三种方案：
方案一:110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用双母线接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式。
110kv侧采用双母线接线方式，优点是运行方式灵活，检修母线时不中断供电，任一组母线故障时仅短时停电，可靠性高。缺点是,操作复杂，容易出现误操作，检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电，任一母线故障仍会短时停电，结构复杂，占地面积大，投资大。10kv侧采用单母线分段接线方式，供给市区工业与生活用电，由于一级负荷占25％左右，二级负荷占30％左右，一级和二级负荷占55%左右，采用单母线分段接线方式,优点是接线简单清晰，操作方便，造价低，扩展性好，缺点是可靠性灵活性差。方案一主接线图如下：
图3—1方案一主接线图
方案二:110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，10kv侧采用单母线分段接线方式
35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式,优点是，检修任一进出线断路器时，不中断对该回路的供电，和单母线分段接线方式相比，可靠性提高，灵活性增加，缺点是，增设旁路母线后,配电装置占地面积增大，增加了断路器和隔离开关的数目,接线复杂,投资增大。
方案二的主接线图如下：
图3—2方案二主接线图
方案三:110kv侧采用双母线接线方式，35kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式，10kv侧采用单母线分段带旁路母线接线方式
方案三的主接线图如下：
图3—3方案三主接线图
对于上述三种方案综合考虑：
该地区海拔185m，海拔并不高，对变电站设计没有特殊要求,地势平坦，属平原地带,为轻微地震区，年最高气温+40°C,年最低气温—10°C，年平均气温+12°C，最热月平均最高温度+34°C。最大风速30m/s,复水厚度为10mm，属于我国第V标准气象区。
因此110kv侧采用单母线分段接线方式就能满足可靠性和灵活性及经济性要求,对于35kv及10kv侧,采用单母线分段接线方式.综合各种因素,宜采用第三种方案。
变电站主变压器选择
主变压器的选择：再各级电压等级的变电站中，变压器是主要的电气设备之一。其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务，确定合理的变压器台数、容量和型号是变电站可靠供电和网络经济运行的保证.特别是我国当前的能源政策是开发、利用、节约并重,近期以节约为主。因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的台数、容量和型号，提高网络的经济运行将具有明显的经济效益。
4.1主变压器的选择
一、主变压器台数的选择
在变电站设计过程中，一般需要装设两台主变压器，防止其中一台出现故障或检修时中断对用户的供电。对110kv及以下的终端或分支变电站,如果只有一个电源,或变电所的重要负荷有中、低压侧电网取得备用电源时,可只装设一台主变压器，对大型超高压枢纽变电站，可根据具体情况装设2-4台主变压器，以便减小单台容量.因此，在本次设计中装设两台主变压器。
二、主变压器容量的选择
1、主变容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10~20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。
2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60％（220kV及以上电压等级的变电所应满足70%)的全部最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷S?和大部分II类负荷S?(220kV及以上电压等级的变电所,在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部I类负荷S?和II类负荷S?)，即
（n?1）SN?(0.6?0.7)Smax和（n?1）SN?S??S?
（4—1）
最大综合计算负荷的计算:
Smax?mPimax??Kt???cos???(1??%)
（4—2）
i??i?1式中，Pimax—各出线的远景最大负荷；
m-出线回路数；
cos?i—各出线的自然功率因数；
Kt—同时系数，其大小由出线回路数决定,出线回路数越多其值越小，一
般在0.8～0。95之间；
?%—线损率,取5％。
因此，由原始材料可得：
35kv侧：
S1?(2?2?3?2.5?1.5?2)/0.9?14.44MVA
10kv侧：
S2?2.5/0.78?2.5/0.78?2.5/0.75?1.5/0.73?
1.5/0.73?1/0.75?1.5/0.78?1.5/0.8?2/0.8?1/0.78?1/0.78?24.053MVA
则总的负荷为：S总?S1?S2?38.493MVA
取Kt=0。85，则：
Smax?0.85?38.493?1.05?34.355MVA
则，SN?0.7Smax?0.7?34.355?24.0485MVA
因此主变容量为：SN?24.0485MVA
三、主变压器型号的选择
1.相数选择
变压器有单相变压器组和三相变压器组。在330kv及以下的发电厂和变电站中，一般选择三相变压器。单相变压器组由三个单相的变压器组成,造价高、占地多、运行费用高.只有受变压器的制造和运输条件的限制时，才考虑采用单相变压器组，因此在本次设计中采用三相变压器组。
2.绕组数选择:在具有三种电压等级的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该
变压器容量的15％以上,或在低压侧虽没有负荷,但是在变电所内需要装无功补偿设备时，主变压器宜选用三绕组变压器。
3.绕组连接方式的选择：变压器绕组的联结方式必须和系统电压相位一致,否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的联结方式有星形和三角形两种。高压绕组为星形联结时，用符号Y表示，如果将中性点引出则用ＹＮ表示，对于中＼低压绕组则用ｙ及ｙｎ表示；高压绕组为三角形联结时，用符号Ｄ表示，低压绕组用ｄ表示.三角形联结的绕组可以消除三次谐波的影响，而采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统时,三次谐波没有通路，将引起正弦波电压畸变，使电压的峰值增大,危害变压器的绝缘，还会对通信设备产生干扰，并对继电保护整定的准确性和灵敏度有影响.
4.2主变压器选择结果
根据以上计算和分析结果,查《发电厂电气主系统》可得，选择的主变压器型号为：SFSZ9—25000/110。
主要技术参数如下：
额定容量：25000kVA额定电压：高压-110±8×1.25％（kv）;中压—38。5±2×2.5％(kv）;低压—10。5（kv)连接组别：YN/yn0/d11空载损耗：21。8（kw)短路损耗：112。5kw空载电流：0。53%阻抗电压(％）:高中:US(1?2)%?10.5；中低US(2?3)%?6.5；高低US(3?1)%?17.5，因此选择SFSZ9-25000/110型变压器两台。
短路电流计算
5。1短路的危害
（1）通过故障点的短路电流和所燃起的电弧,使故障元件损坏。
（2）短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用,引起他们的损坏或缩短他们的使用寿命。
（3）电力系统中部分地区的电压大大降低,破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。
（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统瓦解.5。2短路电流计算的目的在变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要环节，其计算的目的主要有以下一个方面:（1）电气主接线的比较
（2）选择、检验导体和设备
（3）在设计屋外髙型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对的安全距离
（4）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。
5。3短路电流计算方法
在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路.电力系统中,发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠工作，因此作为选择检验电气设备的短路计算中,以三相短路计算为主。三相短路用文字符号k表示.在计算电路图上，将短路所考虑的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点,短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，由于将电力系统当做有限大容量电源，短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化
简，求出求等效总阻抗，在换算成计算电抗，根据计算曲线查出短路电流标幺值，在换算成有名值。
5。4短路电流计算
确定短路点：在本次设计过程中，为了方便选择电气设备及校验，选取的短路点为110kv,35kv及10kv母线。
电力系统接线图为：
S1=200MVSx1=0。6~
110KV
甲交
L2~
L12403L31501852401225L42（80）
FS市变
图5-1电力系统接线图
首先计算电路的参数:选取SB?100MVA，UB?UAV
等值电路如下:
1200MVASx2=0。6110KV
图5-2系统等值网络图
三相变压器：US11%?US21%?1?US(1?2)?US(3?1)?US(2?3)??1?10.5?17.5?6.5??10.75221?US(1?2)?US(2?3)?US(3?1)??1?10.5?6.5?17.5???0.25221?US(2?3)?US(3?1)?US(1?2)??1?17.5?6.5?10.5??6.7522US12%?US22%?
US13%?US23%?**则:XX11?XX21?US11?SB10.75?100??0.43100SN100?25**XX12?XX22?**XX?X13X23?US13?SB6.75?100??0.2100SN100?25*XL1?XL1SB100?4.8??0.036322UAv115SB100?12??0.09022UAv115*XL2?XL2*XL3?XL3SB100?0.5?32??0.12122UAv115SB100?10??0.07562UAv1152*XL4?XL4*XS1?XS1SB100?0.6??0.3UN1200SB100?0.6??0.05UN21200*XS2?XS2计算后等值电路如下
图5-3系统等值网络化简图
5.4。1110kv侧母线短路计算
网络为:
图5—4110kV侧短路的等值电路图
△/Y变换:
图5—5110kV侧短路的等值电路图
Y/△变换：
图5-6110kV侧短路的等值电路图
则有：
图5-7110kV侧短路的等值电路图
*XJS1?X1SN1200?0.384??0.76UB100SN21200?0.2679??1.534UB100*XJS2?X2***查计算曲线数字表可得：I1?0??1.360，I1?1??1.284，I1?2??1.464***I2?0??0.70，I2?1??0.671,I2?2??0.671换算成有名值为:I?0??I1*(0)?I?1??I1*(1)?SN13UAvSN13UAv*?I2(0)?SN23UAvSN23UAv?1.360?2003?115?0.7?12003?115?5.5827KA
*?I2(1)??1.284?2001200?0.671??5.3317KA
3?1153?115I?2??I1*(2)?SN13UAv*?I2(2)?SN23UAv?1.464?2003?115?0.671?12003?115?5.5124KA
Ich?2.55I(0)?2.55?5.5827?14.2359KA
5.4.235kv侧母线短路计算
图5—835kV侧短路的等值电路图
图5-935kV侧短路的等值电路图
Y/△变换:
图5-1035kV侧短路的等值电路图
图5—1135kV侧短路的等值电路图
*XJS1?X1SN1200?0.9074??1.814UB100SN21200?0.6329??7.5948〉3。45UB100*XJS2?X2***查计算曲线数字表可得：I1?0??0.5653，I1?0.5??0.5793,I1?1??0.5793换算成有名值为:I?0??I1*(0)?I?0.5??I1*(0.5)?SN13UAvSN1*?I2(0)?SN23UAvSN2?0.5653?2003?37?11200??4.2297KA7.59483?373UAv*?I2(0.5)?3UAv?0.5793?20011200???4.2734KA3?377.59483?37I?1??I1*(2)?SN13UAv*?I2(1)?SN23UAv?0.5793?20011200???4.2734KA7.59483?373?37Ich?2.55I(0)?2.55?4.2297?10.7857KA
5。4。310kv侧母线短路计算
图5—1210kV侧短路的等值电路图
图5-1310kV侧短路的等值电路图
Y/△变换：
图5—1410kV侧短路的等值电路图
图5-1510kV侧短路的等值电路图
*XJS1?X1SN1200?1.2359??2.471UB100SN21200?0.8620??10.344〉3。45UB100*XJS2?X2***查计算曲线数字表可得：I1，I1?0??0.4135,I1?0.5??0.4151?1??0.4151换算成有名值为：
I?0??I1*(0)?I?0.5??I1*(0.5)?SN13UAvSN1*?I2(0)?SN23UAvSN2?0.4135?11200??10.926KA10.3443?10.53?10.5?20011200???10.9437KA3?3710.3443?372003UAv*?I2(0.5)?3UAv?0.4151?I?1??I1*(1)?SN13UAv*?I2(1)?SN23UAv?0.4151?20011200???10.9437KA10.3443?373?3Ich?2.55I(0)?2.55?10.926?27.8613KA
电气设备的选择
在电力系统中,虽然各种电气设备的功能不同,工作条件各异，具体选择方法和校验项目也不尽相同,但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路条件来校验动、热稳定性。
本设计中，电气设备的选择包括:导线的选择，高压断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择，避雷器的选择。
6.1导体的选择和校验
裸导体应根据具体情况,按导体截面，电晕（对110kV及以上电压的母线），动稳定性和机械强度，热稳定性来选择和校验，同时也应注意环境条件,如温度、日照、海拔等.一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根、双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。
导体的选择校验条件如下:一、导体截面的选择:1、按导体的长期发热允许电流选择
Ial?Imax
（6—1）
当实际环境温度?不同于导体的额定环境温度??时，其长期允许电流应该用下式修正
Ial??KIal(6-2）
式中
K-综合修正系数.不计日照时，裸导体和电缆的综合修正系数为
K??al??(6-3）
?al???
式中,?al—导体的长期发热最高允许温度，裸导体一般为70?C；
??—导体的额定环境温度,裸导体一般为25?C.?F(?al???)
由载流量Ial?可得，正常运行时导体温度?为
R
2Imax
?????
（?al???）2(6-4）Ial?必须小于导体的长期发热最高允许温度70?C
2、按经济电流密度选择
按经济电流密度选择导体截面可以使年计算费用最小.除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大,长度在20米以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。
经济截面积用下式计算：
I
S?max
J式中，Imax—正常运行方式下导体的最大持续工作电流，计算式不考虑过负荷和事故时转移过来的负荷；
J—经济电流密度，常用导体的J值，可根据最大负荷利用时数Tmax，由经济电流密度曲线中查出来。
按经济电流密度选择的导体截面应尽量接近上式计算出的经济截面积。
二、导体的校验：
1、电晕电压校验
Ucr?Umax
220kV采用了不小于LGJ—300或110kV采用了不小于LGJ—70钢芯铝绞线，或220kV采用了外径不小于?30型或110kV采用了外径不小于?20型的管形导体时，可不进行电晕电压校验。
2、热稳定校验
按最小截面积进行校验
Smin?1QkKs(6—C5）
当所选导体截面积S?Smin时，即满足热稳定性要求.6.1。1110kv母线选择及校验
按导体的长期发热允许电流选择：
Imax?1.05SNUN3?1.05?38493110?3?212.14A
1.05?38493I3?110?216.06AIal?max?
k70?3470?25查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条25?4mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial?292A，集肤系数为KS?1，环境温度为34度时的允许电流为:Ial??KIal?292?热稳定校验：
70?34?261.17?216.06，满足长期发热条件要求。
70?25短路电流热效应:Qk?Qp?Qnp
Qp?22?5.58272?10?5.33172?5.51242?57.63?kA??S
12??Qnp?TI2?0.05?5.58272?1.558?kA?2?S
2?SQk?Qp?Qnp?57.63?1.558?59.218?kA?短路前导体的工作温度为:
2Imax212.142?57.75?w?????al???2?34??70?34??2261.17Ial?由插值法得:C?C2?Smin??2??w?C1?C2??91?60?57.75??93?91??91.?2??160?5511QkKs??59.218?1?106mm2?83.735mm2C91.9所选截面S?100mm2?Smin?83.735mm2，能满足热稳定性要求
6.1.235kv母线选择及校验
按导体的长期发热允许电流选择：
Imax?1.05SNUN3?1.05?1444035?3?250.11A
14440IIal?max?3?38.5?279.63A
k70?3470?25查矩形导体长期允许载流量表,每相选用单条25?5mm矩形铝导体，平放时允许电流Ial?332A，集肤系数为KS?1，环境温度为34度时的允许电流为：
Ial??KIal?332?热稳定校验：
70?34?296.95?279.63,满足长期发热条件要求。
70?25短路电流热效应：Qk?Qp?Qnp
QP?12?4.22972?10?4.27342?4.27342?18.23?kA??S
12??Qnp?TI2?0.05?4.22972?0.89?kA?2?S2?SQk?Qp?Qnp?18.23?0.89?19.12?kA?短路前导体的工作温度为:
2Imax250.112?59.53?w?????al???2?34??70?34??2296.95Ial?由插值法得：
C?C2?Smin??2??w?C1?C2??91?60?59.539??93?91??91.184?2??160?5511QkKs??19.12?1?106mm2?47.95mm2C91.184所选截面S?125mm2?Smin?47.95mm2,能满足热稳定性要求
6.1。310kv母线选择及校验
按导体的长期发热允许电流选择：
Imax?1.05SNUN3?1.05?24053?1458A
10?324053IIal?max?3?10.5?1630A
k70?3470?25查矩形导体长期允许载流量表，每相选用单条125?8mm矩形铝导体,平放时允许电流Ial?1920A，集肤系数为KS?1.08,环境温度为34度时的允许电流为：
Ial??KIal?1920?热稳定校验：
70?34?1717?1630，满足长期发热条件要求。
70?25短路电流热效应:Qk?Qp?Qnp
QP?12?10.9262?10?10.94372?10.94372?119.73?kA??S
12??Qnp?TI2?0.05?10.9262?5.97?kA?2?S
2?SQk?Qp?Qnp?119.73?5.97?125.7?kA?短路前导体的工作温度为：
2Imax16302?59.95?w?????al???2?34??70?34??21920Ial?由插值法得：
C?C2?Smin??2??w?C1?C2??91?60?59.95??93?91??91.02?2??160?5511QkKs??125.7?1?106mm2?123.17mm2C91.02所选截面S?1000mm2?Smin?123.17mm2，能满足热稳定性要求
6.2断路器和隔离开关的选择及校验
高压断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并且经过经济技术方面都比较厚才能确定.根据目前我国高压断路器的生产情况，电压等级在10Kv～220kV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时,可以选用SF6断路器。
高压断路器选择的技术条件如下：
1、额定电压选择：
UN?UNs
（6-6)2、额定电流选择:
IN?Imax(6—7）
3、额定开断电流选择：
INbr?Ik(6-8)4、额定关合电流选择：
iNcl?ish(6—9）
5、热稳定校验：
It2t?Qk
（6—10）
6、动稳定校验：
ies?ish或Ies?Ish
（6-11）
隔离开关的选择，由于隔离开关没有灭弧装置，不能用来开断和接通负荷电流及短路电流，故没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同.6。2。1110kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
1。断路器的选择和校验
流过断路器的最大持续工作电流:
Imax?1.05SN3UN?1.05?384933?110?212.14A
选择及校验过程如下：
（1）额定电压选择:UN?UNs?110kV
(2）额定电流选择:IN?Imax?212.14A
(3）额定开断电流选择：
由上述短路计算得，Ik?5.5827kA
所以,INbr?Ik?5.5827kA
（4）额定关合电流选择：
ish?2.55ik?2.55?5.5827?14.2359kA
iNcl?ish?14.2359kA
根据以上条件查手册，选择的满足要求的高压断路器的型号为SW6—110Ⅰ/1200，技术参数如下表：
表6-1SW6—110Ⅰ/1200技术参数表
型号
SW6—110Ⅰ/120额定电压/kV110额定电流/A1200额定开断动稳定电电流/kA
流/kA
31。580热稳定电流/kA
固有分闸时间/S
4s31.50。04（5)热稳定校验：
It2t?Qk
根据110kV侧短路计算结果，查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而：
Qk?Qp?Qnp
Qn?22?5.58272?10?5.33172?5.51242?57.63?kA?12???S
Qnp?TI2?0.05?5.58272?1.558?kA?2?S
2?SQk?Qp?Qnp?57.63?1.558?59.218?kA?
根据表6—1数据，得
It2t?31.52?4?3969?kA?
所以,
It2t?Qk
2?S
即满足热稳定校验。
（6）动稳定校验：
根据表6-1数据，ies?80kA
由110kV短路计算结果得，ish?14.2359kA
所以，ies?ish
即满足动稳定校验。
2隔离开关的选择与校验
隔离开关的选择，没有开断电流和关合电流的校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。
选择及校验过程如下：
（1）额定电压选择：
UN?UNs?110kV
(2）额定电流选择：
IN?Imax?212.14A
根据以上条件查手册,选择的满足要求的隔离开关的型号为GW5-110Ⅱ/630,其技术参数如下表：
表6—2GW5—110Ⅱ/630技术参数表
型号
GW5—110Ⅱ/63额定电压
/kV110额定电流/A630动稳定电流/kA
50热稳定电流/kA
4s20（3）热稳定校验：
It2t?Qk
It2t?202?4?1600?kA?2?s
所以
It2t?Qk
即满足热稳定校验。
（4）动稳定校验：
根据表6—2数据，ies?50kA
由110kV短路计算结果得，ish?14.2359kA
所以,
ies?ish
即满足动稳定校验。
6。2.235kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
1。断路器的选择和校验
流过断路器的最大持续工作电流：
Imax?1.05SN3UN?1.05?144403?35?250.11A
选择及校验过程如下：
(1）额定电压选择：
UN?UNs?35kV
（2）额定电流选择:IN?Imax?250.11A
（3）额定开断电流选择:由上述短路计算得，Ik?4.2297kA
所以,INbr?Ik?4.2297kA
（4）额定关合电流选择：
ish?2.55ik?2.55?4.2297?10.786kA
iNcl?ish?10.786kA
根据以上条件查手册,选择的满足要求的高压断路器的型号为SN10—35/1000，技术参数如下表：
表6—3SN10-35/1000技术参数表
型号
SN10-35/100额定电压
额定电/kV流/A351000额定开断动稳定热稳定电流/kA
电流/kA
电流/kA
4s16.54116。5固有分闸时间/S
0。04（5）热稳定校验：
It2t?Qk
根据35kV侧短路计算结果,查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而：
Qk?Qp?Qnp
Qn?12?4。22972?10?4。27342?4。27342?18.23?kA??S
12??Qnp?TI2?0.05?4.22972?0.89?kA?2?S2?SQk?Qp?Qnp?18.23?0.89?19.12?kA?
根据表6-3数据，得
It2t?16.52?4?1089?kA?
所以，It2t?Qk
2?S
即满足热稳定校验。
（6）动稳定校验：
根据表6—3数据，ies?41kA
由35kV短路计算结果得，ish?10.786kA
所以，ies?ish
即满足动稳定校验。
2隔离开关的选择与校验
隔离开关的选择，没有开断电流和关合电流的校验,隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同.选择及校验过程如下:（1）额定电压选择：
UN?UNs?35kV
（2)额定电流选择：
IN?Imax?250.11A
根据以上条件查手册，选择的满足要求的隔离开关的型号为GN2-35T/400，其技术参数如下表：
表6-4GN2—35T/400技术参数表
型号
GN2—35T/40额定电压
额定电流
/kV/A35400动稳定电流
热稳定电流/kA
/kA
5s5214(3)热稳定校验：
It2t?Qk
It2t?142?5?980?kA?
所以，It2t?Qk
即满足热稳定校验。
（4）动稳定校验：
根据表6-4数据，ies?52kA
由35kV短路计算结果得，ish?10.786kA
所以，ies?ish
即满足动稳定校验。
由于按按该母线最大工作电流选定的断路器和隔离开关是该电压级别的最小型号，那么如果按各个负荷算计出来的工作电流选择的设备至少也应是这个型号.6。2.310kv侧断路器及隔离开关的选择及校验
1.断路器的选择和校验
选择最大负荷支路进行最大持续工作电流计算，则有
Imax?选择及校验过程如下:（1）额定电压选择：
UN?UNs?10kV
（2)额定电流选择：
IN?Imax?202.07A
（3）额定开断电流选择：
由上述短路计算得，Ik?10.926kA
所以，INbr?Ik?10.926kA
（4）额定关合电流选择:
ish?2.55ik?2.55?10.926?27.8613kA
2?S
1.05SN3UN?1.05?2500?202.07A
3?10?0.75iNcl?ish?27.8613kA
根据以上条件查手册，选择的满足要求的高压断路器的型号为SN10-10Ⅰ/630，技术参数如下表：
表6—5SN10—10Ⅰ/630技术参数表
型号
SN10—10Ⅰ/63额定电压
额定电/kV流/A10630额定开断动稳定电电流/kA
流/kA
1640热稳定电流/kA
固有分闸时间/S
2s160.04(5）热稳定校验:It2t?Qk
根据10kV侧短路计算结果,查短路电流周期分量计算曲线数字表，计算短路电流，从而:
Qk?Qp?Qnp
Qn?12?10.9262?10?10.94372?10.94372?119.73?kA?12???S
Qnp?TI2?0.05?10.9262?5.97?kA?2?S
2?SQk?Qp?Qnp?119.73?5.97?125.7?kA?
根据表6-5数据，得
It2t?162?4?1024?kA?
所以,
It2t?Qk
?S
即满足热稳定校验.（6）动稳定校验：
根据表6—5数据，ies?40kA
由10kV短路计算结果得，ish?27.8613kA
所以，ies?ish
即满足动稳定校验.由于按按该母线最大工作电流选定的断路器是该电压级别的最小型号,那么如果按各个负荷算计出来的工作电流选择的设备至少也应是这个型号.2隔离开关的选择与校验
隔离开关的选择，没有开断电流和关合电流的校验,隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。
选择及校验过程如下:选择第大负荷支路进行最大持续工作电流值进行选择,则有
（1)额定电压选择：
UN?UNs?10kV
（2）额定电流选择：
IN?Imax?202.07A
根据以上条件查手册，选择的满足要求的隔离开关的型号为GN6—10T/400，其技术参数如下表：
表6-6GN6—10T/400技术参数表
型号
GN6-10T/40额定电压
额定电流
动稳定电流
热稳定电流/kA
/kV/A/kA
5s104004014（3）热稳定校验:It2t?Qk
It2t?142?5?980?kA?
所以，It2t?Qk
即满足热稳定校验。
（4）动稳定校验：
根据表6-6数据，ies?40kA
由10kV短路计算结果得，ish?27.8613kA
所以，ies?ish
即满足动稳定校验。
对于其他支路由于在满足动稳定行的前提下，按支路的最大工作电流选定的隔离开关是该级别的最小型号，那么如果按其他各个负荷算计出来的工作电流选择的设备至少也应是这个型号。
2?S
6。3电压互感器和电流互感器的选择
6.3。1电流互感器的选择
（1）额定电压的选择：
电流互感器的额定电压UN不得低于其安装回路的电网额定电压UNs，即
UN?UNs
（6-12）
（2）额定电流的选择：
电流互感器的额定电流IN1不得低于其所在回路的最大持续工作电流Imax，即
IN1?Imax(6-13）
为了保证电流互感器的准确级,Imax应尽可能接近IN1(一)
110kv侧电流互感器的选择
额定电压:UN?UNs?110KV
额定电流：IN1?Imax?212.14A
查表，选用选LCWD－110－(50～100）～(300~600)/5型，如下表所示：
表6-7LCWD－110－（50～100)～(300~600)/5技术参数
型号
准确级次
二次负荷（Ω）
10%倍数
额定电流比级次组合
1s热稳定动稳定倍（A）
数
1级
3级
二次负荷(Ω）
倍数
倍数
（50—100)~LCWD-110（300-600)/5D1D11。21。2240。81。2307515150因为IN1??50~100?~?300~600?A，Imax?212.14A,所以IN1?Imax
(二)
35kv侧电流互感器的选择
额定电压：UN?UNs?35KV
额定电流：IN1?Imax?250.11A
查表，选用型,如下表所示:表6-8LCWDL－35－2×20～2×300/5技术参数
二次负荷（Ω）
10%倍数
额定电流比1s热稳动稳定倍型号
级次组合
准确级次
（A)0。5级
1级
二次负荷(Ω)倍数
定倍数
数
LCWDL-352×20～
2×300/50.5D
0.5D21575135因为IN1?300A
,Imax?250.11A，所以IN1?Imax
(三)
10kv侧电流互感器的选择
额定电压:UN?UNs?10KV
额定电流：IN1?Imax?1458A
查表，选用LBJ－10－2000~6000/5型,如下表所示：
表6-9LBJ－10－2000～6000/5技术参数
二次负荷(Ω）
型号
额定电流比（A)级次组合
准确度
LBJ—2000～6000/5100。5/D10。51/D1D/DD0。5级
1级
3级
2.42。410％倍数
<10<1050901s热稳定
动稳定倍倍数
数
4。0≥15因为IN1?2000~6000A，Imax?1458A，所以IN1?Imax
6。3。2电压互感器的选择
(一)
110kv侧电压互感器的选择
1．一次电压U1：1.1UN?U1?0.9UN
2．二次电压U2N：U2N?103．准确等级:1级
查表,选择JCC－110型，如下表所示：
U1?110KV
UN?110KV
表6-10JCC－110技术参数
型式
单相
JCC-110额定变比
在下列准确等级下额定容量（VA)1级
5003级
1000最大容量（VA)2000110000/10（二）35kv侧电压互感器的选择
1．一次电压U1：1.1UN?U1?0.9UN
2．二次电压U2N：U2N?103．准确等级:1级
由以上查表，选择JDJ－35型,如下表所示：
表6—11JDJ－35技术参数
型式
额定变比
在下列准确等级下额定容量（VA)0.5级
1501级
2503级
600最大容量（VA)1200U1?35KV
UN?35KV
单相
JDJ-3535000/100(二)
10kv侧电压互感器的选择
1．一次电压U1:1.1UN?U1?0.9UN
U1?10KV
UN?10KV
2．二次电压U2N：U2N?103．准确等级：1级
由以上查表,选择JDZ－10型，如下表所示：
表6—12JDZ－10技术参数
型式
单相
JDZ-10额定变比
10000/100在下列准确等级下额定容量（VA）
0.5级
801级
1503级
300最大容量(VA）
500
篇四：110kv变电站电气部分设计毕业论文
优秀论文
审核通过
未经允许
切勿外传
*******大学毕业设计（论文）
题
目
110kV变电站一次系统设计
函
授
站
学生姓名
专
业
自动化
层
次
本
科
年
级
指导教师
******大学
年
月
日
摘
要
本毕业设计为110kV变电站一次系统设计，主要内容包括：变压器容量和主接线方式的选择；最大短路电流计算；一次设备的选择与校验。
变电站作为电力生产的关键环节，起着电压变换和电能分配的枢纽作用，其电气一次主接线形式直接决定着电力网的电压变换和电能分配。本论文较好的应用了变电站设计基本理论知识，针对110kV高压配电变电站的基本特征，在仔细分析原始资料的基础上，确定了该站的一次主接线形式，能够充分保证电力系统安全稳定运行。
短路电流计算及设备选择校验保证了变电设备应用的安全稳定性及经济性。关键词：变电站，电力系统，设计
AbstractThecontentsofthisprojectisaboutthe110kVsubstation.Themainprogrammers
line’schoice,theshort-circuit’scalculationandone-dimensionequipments’sverificationselection.Thesubstationistheelectricalproduction’scrucialsector,it’simpactistotransformthevoltageandallocatetheelectricpower.
Thesubstation’sone-dimensionelectricalmainlinedirectlydeterminethevoltage’stransformandtheelectricpower’sallocation.
Thisarticletakesthe110kVsubstation’sbasicfeatureaspedestalandapplythetheorylearningofsubstation’sdesigntoassayprimitivedatumandundertaketheelectricsystem’ssecureandequableoperation.
Theshort-circuit’scalculationandtheequipments’sverificationundertakethesecurity,stabilityandeconomicsforthetransformingelectricpowerfacilities’sapplyment.
KEYWORDS:Substation,
Electricalpowersystem,Design
目
录
摘
要
..................................................................................................................1Abstract
...................................................................................................................2目
录
..................................................................................................................3第1章
设计基础资料及设计内容.....................................................................51.1设计基础资料
...................................................................................................51.2设计内容
...........................................................................................................5第2章
电气主接线设计.....................................................................................62.1主变压器的选择
...............................................................................................62.2断路器的选择
...................................................................................................62.3一次主接线选择
...............................................................................................6第3章
短路电流计算.........................................................................................3.1计算说明
...........................................................................................................3.2计算条件
...........................................................................................................3.3计算等值电抗
...................................................................................................3.4绘制系统等值阻抗图
.....................................................................................13.5计算变电站110kV设备承受最大短路电流
................................................13.6计算10kV系统承受最大短路电流
..............................................................1第4章
一次设备选择与校验...........................................................................124.1选择的主要原则
.............................................................................................124.2断路器的选择与校验
.....................................................................................124.3隔离开关的选择与校验
.................................................................................144.4硬母线的选择与校验
.....................................................................................154.510kV支持绝缘子选择与校验
.......................................................................14.610kV穿墙套管选择与校验
...........................................................................14.其它设备参数选择
.........................................................................................1第5章
屋内外配电装置的确定.......................................................................15.1对配电装置的基本要求
.................................................................................15.2屋外配电装置的确定
.....................................................................................15.3屋内配电装置的确定
.....................................................................................2第6章
变电站防雷保护...................................................................................216.1防雷保护的必要性
.........................................................................................216.2避雷针的设置
.................................................................................................216.3防雷保护范围计算
.........................................................................................216.4避雷器保护
.....................................................................................................22结
论
................................................................................................................24致
谢
................................................................................................................25参考文献
................................................................................................................26附录1（译文）
.....................................................................................................2附录2（原文）
.....................................................................................................2第1章
设计基础资料及设计内容
1.1设计基础资料
变电站建设规模：110kV地区变电站（低压侧为10kV）
该
地
区
负
荷：夏季
Smax=90MVA
cosφ=0.75Smin=75MVA
cosφ=0.8冬Smin=50MVA
cosφ=0.9利
用
小
时
数：5400小时年
进
线
回
路
数：110kV四回
环
境
条
件：
海
拔：
60米
年雷暴日数：
25个
月均最高温度：
32℃
历史最高温度：
42℃
历史最低温度：―19℃
季
Smax=70MVA
cosφ=0.851.2设计内容
本设计只作电气部分一次系统初步设计，不作施工设计和土建设计，主要设计范围包括：确定电气一次主接线、确定电气布置原则、短路电流计算、主导体和电气设备的选择及校验、防雷保护系统。
第2章
电气主接线设计
变电站电气一次主接线是整个电力系统接线的主要组成部分，它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式。电气一次主接线的形式，直接关系到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，主接线设计形式的合理与否还关系到整个电力系统能否安全、稳定、灵活和经济的运行。
2.1主变压器的选择
为了保证供电的可靠性，变电站一般装设两台主变压器，当其中一台检修或故障停运时，另一台变压器可以保证70%重要用户的供电。在负荷较轻时，可以一台变压器处于热备用状态，另一台变压器带全部负荷。主变压器的容量按照未来10年的发展规划，并考虑变压器正常运行和事故时过负荷能力，接照重要用户最大负荷70MVA计算，对装两台变压器的变电站每台变压器额定容量一般选为：
Sn=0.7Pm=0.7×70MVA=49MVA。据此本站主变额定容量选作Sn=50MVA。变压器型式为三相式双绕组自冷变压器。为了提高供电电压质量，采用有载调压变压器。
2.2断路器的选择
考虑到变电站的综合自动化程度提高以及无人值班需要，选用质量较高、性能较好、关合故障电流大、维护量少的SF6断路器或真
空断路器，本站设计110kV断路器选用SF6型，10kV断路器选用真空型。
2.3一次主接线选择
供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。可靠性的客观衡量标准是运行实践，评估一个主接线的可靠性时，应以长期运行经验为准。主接线的可靠性是由各元件的可靠性综合，要充分考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响，在设备检修和故障情况下，由灵活的运行方式，保持正常运行。主接线的灵活性主要考虑调度灵活、操作方便、检修安全等因素，其次主接线设计还要做到经济合理、占地面积少、电能损耗少。
2.3.1主接线备选方案
方案一：110kV侧采用隔离开关分段接线，10kV侧采用单母线断路器分段接线。
方案二：110kV侧采用单母线断路器分段接线，10kV侧采用单母线断路器分段接线。
方案三：110kV侧采用双母线接线，10kV侧采用单母线断路器分段接线。
（详见附图一：主接线方案比较图）
2.3.2主接线备选方案比较
评
价
高压断路器台数
占地面积
供电可靠性
运行方式
检修方便
保护接线
方案一
六
更少
一般
不灵活
不方便
简单
方案二
七
少
高
灵活
方便
简单
方案三
七
多
最高
更灵活
方便
复杂
2.3.3主接线方案确定
设计本变电站主供城网，重要负荷较多；同时本变电站非终端变电站且高压侧对外供电，这就要求本变电站具有较高的供电可靠性。本设计选择较适合本站情况的方案：110kV侧采用单母线断路器分段接线，10kV侧采用单母线断路器分段的接线形式，即方案二。
单母线断路器分段的主接线形式用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线引出电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器快速将正常母线和故障母线分离，保证正常段母线不间断供电。这种接线形式运行方式灵活，供电可靠性较高。
考虑到用电峰谷差较大以及供电电能质量的问题，10kV侧装设两台电容器，以便调整力率，提高电压质量。10kV两段母线各设计5条10kV出线和1台站用变，每段母线各装设母线PT一组。（详见附图二：电气一次主接线图）
第3章
短路电流计算
3.1计算说明
本设计110kV变电站其110kV部分主接线为单母线断路器分段接线，10kV侧也为单母线断路器分段。短路电流计算应计算最大运行方式下、最严重短路故障情况下短路电流。110kV电压等级采用双回电源供电，但考虑上一电压等级的环网运行，正常时单回运行，以防止两级电压的电磁环网。110kV侧最大运行方式为距离较近且系统母线短路容量较大的220kV变电站供电运行的方式，此方式下发生三相短路故障情况时的短路电流最大。10kV侧正常情况下分段运行，短路电流按110kV侧最大运行方式（两台主变并列运行）下，10kV侧母线发生三相短路故障时的短路电流计算。
3.2计算条件
1、220kV变电站110kV母线短路计算电抗Xj=0.1(基准容量Sn=100MVA)2、110kV输电线路长度L=10Km,线路电抗X=0.4ΩKm（假定已知条件）
3、110kV变电站主变压器参数：SN=50MVA,Ud=10.5%说明：变电站110kV开关设备承受的最大短路电流应为主变压器前侧，发生三相短路时，10kV设备承受的最大短路电流应为出线始
端或10kV母线发生三相短路时。
3.3计算等值电抗
选取系统基准容量Sn=100MVA选取各级电压水平的平均值为作为基准电压，即110kV系统UB=115kV；10kV系统基准电压UB=10.5kV。
110kV线路计算电抗：XL=L×X=10×0.4=4Ω
XL.J=XL·=4×=0.03主变压器计算电抗(折算高压侧110kV侧)：
XTJ=Xxd=Ud%Sj10.5100????0.21100Se10050两台主变压器并列运行时计算电抗：
XTJ’=XTJ=×0.21=0.1053.4绘制系统等值阻抗图
见附图三：短路电流计算图
3.5计算变电站110kV设备承受最大短路电流
即故障点①处最大短路电流：
计算电抗：Id=Xj∑=Xj+XLJ=0.1+0.03=0.13短路容量：Sk?SB100MVA??769.2MVA
Xx0.13短路电流周期分量起始标么值：
基准电流：Ij?SjUj?3?100MVA115KV?3?0.502KA
短路电流周期分量有效值：
I?Ij?Id?0.502?7.69?3.86KA
短路电流冲击值：ich?I?2.55?3.86?2.55?9.84KA
3.6计算10kV系统承受最大短路电流
UB=10.5kVSB=100MVA基准电流：Ij?SBUp?3?10010.5?3?5.5KA
最大短路点短路电抗标么值：Xx=Xj∑=0.1+0.03+0.105=0.235短路容量：Sk?SB100MVA??425.5MV
Xd0.235短路电流周期分量起始标么值：
最大短路电流周期分量有效值：
I?Ij?Id?4.26?5.5?23.43KA
短路电流冲击值：ich?I?2.55?23.43?2.55?59.75KA
第4章
一次设备选择与校验
4.1选择的主要原则
1、满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的要求；
2、按当地环境条件校核；
3、力求技术先进和经济合理；
4、选用新产品，均应具体可靠的试验数据，并经过正式鉴定合格，具有入网证明；
5、与本工程建设标准应协调一致；
6、同类设备应尽量减少品种。
4.2断路器的选择与校验
4.2.1110kV断路的选择与校验
1、系统电压Un=110kV，最高工作电压Ug=126kV2、最大工作电流：Ig·max=最大持续工作电流
变压器额定电流，考虑系统电压降低5%，出力保持不变，故其相应回路的最大持续工作电流Ig·max=Ie×1.05Ie=变压器额定电流
Ie?
SN50000??262A
Un?3110?3Ig·max=Ie×1.05=276A由于本站非终端变电站，有其它110kV线路，线路端电流比较大按Ig·ma×3=276×3=828A3、开断短路容量：由短路电流计算知，110kV断路器实际开断短路电流周期分量有效值I=3.86KA4、最大开断容量：Szkd?3Ue?I?3?110?3.86?735MVA
根据上述参数、考虑断路器在全站的作用地位以及设备长期运行，选用110kVSF6型断路器，型号为LTB145D1型，参数如下：
额定工作电流：IN=3150A额定工作电压：UN=126kV额定开断电流：IekG=40KA额定关合电流：Ieg=100KA3秒短路电流热效应Qd=4800KA2·S极限通过电流峰值：Imax=100KA热稳定校验：
实际安装位置3秒短路电流热效应最大值
Qmax=t×I2=3×3.862=44.7<4800KA2·S动稳定校验：
实际安装位置三相短路电流冲击值
ich=2.55×I=2.55×3.86=9.8KA断路器极限通过电流峰值imax=100KAich 4.2.210kV断路器的选择与校验 主变10kV进线最大工作电流：正常电压额定负荷 Sn50000?1.05??2887A 3Un3?10Imax1?1.05?In?1.05?即断路器最大工作电流Imax=2887A、额定工作电压UN=10.5kV.10kV出线额定工作电流设计IN=300A考虑过负荷：Igmax?1.05?In?1.05?300A?315A 额定工作电压：UN=10.5kV.设备选择： 主变10kV侧选择：ZN28A真空断路器。 10kV出线侧选择：ZN28A.5断路器。 ZN28A真空断路器参数为： 额定电压：UN=10kV额定电流：ZN=3150A3S短路电流热效应值：Qd1=4800KA2·S极限通过电流峰值：imax=100KAZN28A.5断路器参数： 额定电压：UN=10kV额定电流：IN=1250A3S短路电流热效应值：Qd1=2977KA2·S极限通过电流峰值：imax=80KA 校验： 由短路电流计算知10kV母线短路电流值：I=23.43KA3S短路电流热稳定值：Ddj=t×Z=3×23.432=1647KA2·S短路电流冲击值：ichj=2.55×I=23.43×2.55=59.7KA所以3秒短路电流热稳定计算值：Qdj 4.3隔离开关的选择与校验 4.3.1110kV隔离开关的选择与校验 主变110kV进线最大工作电流Igmax=276A，选择GW4-110DW型户外高压隔离开关 参数为： 额定电压：UN=110kV额定电流：IN=1250A4S短路电流热效应值：Qd1=1600KA2·S极限通过电流峰值：imax=50KA校验： 短路电流热效应：Qdj=59.6 ichmax=9.8KA< ich=50KA所以，动稳定、热稳定性均满足要求。 4.3.210kV隔离开关的选择与校验 主变10kV侧最大工作电流Igmax=2887A10kV出线侧最大工作电流Igmax=315A设备选择： 主变10kV出线侧选择GN型户内隔离开关 参数：额定电压：UN=10kV； 额定电流：IN=3150A； 4S短路电流热效应值：Qd1=6400KA2·S极限通过电流峰值：imax=100KA10kV出线选择GN型户内高压隔离开关 参数：额定电压：UN=10kV； 额定电流：IN=630A； 4S短路电流热效应值：Qd2=3969KA2·S极限通过电流峰值：imax=50KA校验： 短路电流热效应：Qdj=2195KA2·S ichmax=23.43KA< ich2 4.4硬母线的选择与校验 4.4.110kV硬母线选型 10kV母线选择矩形铜质硬母线。铜的电阻率低、抗腐蚀性强、机械强度大，选择铜质材料有利结构紧凑、耐维护性好，防污性能好，矩形母线散热条件好、机械强度高，便于固定与联接。 4.4.2截面选择 按经济电流密度选择： 本站设计年最大负荷利用小时Tmax=5400小时，查电力工程设计手册，对应Tmax=5400小时的裸导体经济电流密度J=2.25Amm2经济截面： 1283.1mm2正常工作的最大持续工作电流：Igmax=2887A选择硬铜母线截面为S=1000mm2，即TMY10010型。 4.4.3TMY10010型铜母线保证值参数： 截面：S=1000mm240℃载流量：Z40℃=1728A40℃载流量：Z40℃=2×1728=3456A最大允许应力：σ=137×106Pa 4.4.4长期允许电流校验 40℃载流量：Z40℃=3456A>Zgmax=2887A4.4.5动稳定校验 固定形式：三相同一平面且水平固定 相间距离：a=0.25m；固定点跨距l=1.2m短路冲击电流峰值计算：ich=23.43KA； a a b 截面系统计算 b=1cm； etal.ElectronicsfortheModernScientistsPrentice-HallInc.1985[12]R.J.HiggensElectronicsWithDigitalandAnalogIntegratedCircuits,N.J.Prentice-HallInc,1983[13]R.A.Colclaseretal.ElectronicCircuitAnalysis,NewYork,JohnWilleySons,1984[14]SQUIRED.ELECTRICALCONTROLEQUIPMENT,1984[15]I.L.KONSOW,CONTROLOFELECTRCMACHINES,1983[16]ElectricPowerApplicationsIEEConferencePublicationJ.TBoysJanuary198附录1（译文） 电磁感应 一些进行电磁实验的科学家发现，电流的磁效应可通过让电流流过线圈而得到强化，线圈就是绕成螺线型的导线，围绕的线圈数越多，磁性就会越强，电流也就越强。绕有铁芯的线圈会进一步增大电磁感应，因为铁自身会被磁化。所有这些发现使人们找到了把电磁能转变成动能的途径。这种能量转换的最大优点就是：基于电磁感应原理的这些装置可很容易地通过开闭电流而得到控制。 电动机就是这些装置之一，里面有一个叫转子的轴安放在一块马蹄铁的中间。让电流通过环绕转子的线圈，转子中的磁极就会得到感应，随后磁力使转子以同极相吸的方向转动。当然，如果转子的两极直接相对着马蹄形磁铁的两个异极处，转子就会定住而不再转动，因此，有必要阻止不同极成一直线。在直流电机中，这可由叫做整流子的装置来完成，它可以改变电流方向，每半圈转换转子的磁极。这使转子朝着相吸的新极方向运动，完成一个完整的循环，或叫“一个周期”。 在交流电机中，不动部分叫定子，旋转部分叫转子。随着电流的变化，电子流以很高的速度不断换向，换向间隔时间固定，目的是同时改变定、转子的极以使转子不断旋转。在美国，交流电机定时为每秒60周（缩写为60cps），而在欧洲则是每秒50周。 电磁感应的这种特性对于生产电能也是至关重要的。化学反应产生的电——干电池或蓄电池——仅适用于特定的有限的范围。而根据电磁 感应原理制成的发电机则能生产出大量便宜的电能以满足世界上大部分的需求。 在发现电流能够产生出磁场后不久，英国科学家迈克尔·法拉第发现反过来也行——磁场也能产生电流。当一个闭合环路通过磁场时，会产生电动势，使电流流过导线，这就是发电的基本原理。由于电动势由此而产生，发电机的功率以伏特计算，这是电动势的度量单位。要产生电动势，导线必须切割磁力线，如果导线与磁力线平行移动，就不会产生电动势。当然，导线移动速度越快，产生的电动势就越强。正因为如此，旋转（或圆周）运动应用在发电机中而不是往复（上下或来回）运动——高速时旋转运动更容易保持。 一台发电机中包括一个定子，即一块不动的磁铁，而转子被置于磁铁的南北极之间。转子转动时，其中的导线切割定子中的磁力线。每半圈电流就变换一次方向。这就是交流电，其中的电流一次又一次地快速变换方向。 转子是由一台涡轮机带动的，它是一种带大叶片一般由水或蒸汽驱动的的机器。发电厂的蒸汽是由煤或油燃烧、或核裂变所提供的热量而获得的。 现代发电机的巨大外型和转子的转速向我们表明它能发出高压电，高达五十万伏的电力可通过高压线输送到各个变电站。在那里，电压被降到工厂和家庭适用的强度。在美国，家用电器通用电压为伏，因为人们发现，高压会引起致命的伤害事故。不过220伏电压也还用在象电炉这样的重负荷电器上。 附录2（原文） Thepropertyofelectromagnetism Otherscientistsexperimentingwithelectromagnetismfoundthatthemagneticeffectofanelectriccurrentcouldbestrengthenedbysendingthecurrentthroughacoil－awireconductortwistedintoaspiralshape．Agreaternumberofturnsofwireinthecoilstrengthensthemagnetism，asdoesastrongerelectriccurrent．Wrappingthecoilaroundacoreofironfurtherincreasesthemagnetism，becausetheironitselfbecomesmagnetized．Allthesediscoveriesledthewaytoconvertingelectromagneticenergyintomotion．Thegreatadvantageofthisenergyconversionisthatdevicesbasedonelectromagnetismcanbecontrolledsimplybyswitchingthecurrentonoroff． Onesuchdeviceisanelectricmotor，Inwhichabarknownasanarmatureisplacedbetweenthetwoarmsof thearmaturebysendingacurrentthroughacoilwrappedaroundit．Magneticforcethencausesittomoveinthedirectioninwhichtheunlikepolesattracteachother,Ofcourse，ifthepolesofthearmaturereachedapositiondirectlyoppositetheunlikepolesofthe wouldbepossible．Itisnecessary，therefore，topreventtheunlikepolesfrombecomingaligned．Inadirectcurrentelectricmotor，thisisdonebyadevicecalledacommutator，whichreversestheelectronflow，changingthemagneticpolesofthearmature ateach．Thiscausesthearmaturetomoveontothenewpolesofattraction，completingafullrotation，or’cycle’． Inanalternatingcurrentelectricmotor，thestationaryportioniscalledastatorandtherotatingportion，arotor．withalternatingcurrent，theflowofelectronsreversesatrapidintervals．Theintervalsaretimedtochangethestatorandrotorpolessimultaneouslysothattherotorcontinuestomoveinacircle，orcycle．IntheUnitedStates，alternatingcurrentelectricmotorsaretimedtocomplete60cyclespersecond（abbreviated60cps），butinEuropetheyaretimedfor50cyclespersecond． Thepropertyofelectromagnetismisalsovitaltotheproductionofelectricalpower．Electricityfromchemicalaction－thecellorbattery－issuitableonlyforspecialandlimiteduses．Generatorsbasedonelectromagnetism，electriccurrent，theEnglishscientistMichaelFaradaydiscoveredthatthereversewasalsotrue-acurrentcouldbecreatedbyamagneticfield．Whenaclosedloopofwiremovesthroughamagneticfield，anelectromotiveforceiscreated．Thiscausesacurrentdelectronstoflowthroughthewireandisthebasisforgeneratingelectricity．Becauseitiselectromotiveforcethatisproduced，thepowerofgeneratorsisdescribedintermsofvolts，tileunitsofmeasurementforemf．Togenerateemf，thewiremustcutthelinesofforceinthemagneticfield;ifthewiremovesparalleltothem，noemfisproduced．Also，thefasterthewiresaremadetomove，thengreaterthe productionofemf．Forthisreason，arotary（circular）motionisusedinageneratorratherthanareciprocating（up－and－downorback－and－forth）motion－－itismucheasiertomaintainarotarymotionat－ itsnorthandsouthpoles．Astherotorturns，thewiresinitcutthelinesofforceinthemagneticaddofthestator．Witheach thecurrentflowisreversed．Thisiswhatproducesalternatingcurrent，inwhichtheelectronflowrapidlychangesdirectionoverandoveragain.Therotoristurnedbyaturbine，amachinewith electricpowerplantcanbeobtainedfromthe． Theenormoussizeofmoderngeneratorsandthespeedwithwhichtherotorcanturnmeanthatelectricpowerofvery beproduced．Asmuchas voltscanbetransmittedover beusedinfactoriesor theUnitedStatesthecustomaryvoltagefor electricstove．
