110kv变电站电气部分设计—--学位论文.doc

西安工程大学本科毕业设计（论文）

毕业设计（论文）

题 目： 110kV变电站电气部分设计
学 院： 电子信息学院
专业班级： 电气工程及其自动化2010级1班

III

摘 要

随着我国工业的发展，各行各业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。变电站是连接电力系统的重要组成部分，是一种变换电压、接收和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，在电力系统中有着极其重要的作用。变电站的安全可靠运行对电力系统的稳定运行至关重要。
本文根据收集的原始材料进行110kV变电站的设计。主要内容包括：查找、搜集了110kV变电站相关的基本资料，并通过对基本资料进行分析，确定了主变压器的台数、容量及型号；通过对变电站主接线设计进行分析，确定了110kV变电站主接线的类型；通过对短路电流进行计算，得到各电压等级侧的短路电流值，并以此对断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器、母线、避雷器、高压熔断器等设备进行了选型，确定主要电气设备的型号及参数，并进行动、热稳定校验，然后根据最大负荷电流确定继电保护装置，从而完成了110kV变电站电气部分的设计。

关键词：110kV变电站，电气主接线，主变压器，设备选型

ABSTRACT
Along with the continuous developing of agriculture and industry in our country, every walk of life’s demand of reliability and stability towards electric power system .Substation is a very important part of power system, take the task of transforming voltage, receiving and distributing the power, controlling the power flow and adjusting the voltage of power. It’s a crucial point to the stable operation of the power system that the substation works safely.
This paper which according to the collection of the raw material, main focus on the designing of primary power system in 110kV substation. The main contents include: searching and collecting the basic information related to the 110kV substation, and the basic data analysis, to determine the capacity, the type, and the number of main transformer. Through to the comprehensive information of the substitution that the main connection program of the transformer stations wiring is designed and confirmed. Based on the short circuit calculation, the short circuits are obtained and the preparation for equipment selection is made. This paper completed the selection of main electrical equipment, includes: circuit-breaker, disconnecting switch, potential transformer, current transformer, busbar, lighting arrestor，high voltage fuse etc. The models of main electrical equipments is confirmed, and the thermal stability section test and the dynamic stability test are checked, then according the maximum load current to determine the relay protection device .  Thus completing the part of 110kV electrical substation design.

KEYWORDS: 110kV power substation，main electrical connection，main transformer，selecting of equipments.

目 录

第1章 绪 论 1
1.1 课题背景 1
1.2 课题研究的目的及意义 2
1.3本文的主要研究内容 2
第2章 变电站的原始资料 3
2.1 变电站建设规模 3
2.2 变电站选址概况 3
2.3 变电站运行方式 3
2.4 变电站周围环境条件 4
2.5 负荷计算 4
2.5.1负荷计算的目的和意义 4
2.5.2负荷分析与计算 5
2.6 无功补偿 6
2.6.1无功补偿装置 7
2.6.2无功补偿的计算 8
第3章 电气主接线设计 9
3.1 电气主接线设计的基本要求及原则 9
3.1.1 电气主接线设计的基本要求 9
3.1.2 电气主接线设计的基本原则 9
3.2 电气主接线设计的基本形式及其特点 10
3.3 各侧主接线方案的拟定 11
3.3.1 110kV侧主接线方案 12
3.3.2 10kV侧主接线方案 13
3.3.3 本设计变电站主接线 14
第4章 主变压器的选择 15
4.1 主变压器台数的选择 15
4.2 主变压器容量的选择 15
4.3主变压器相数的确定 15
4.4主变压器绕组数的确定 16
4.5主变压器联接组号的确定 16
4.6主变压器冷却方式的确定 16
4.7主变压器调压方式的确定 16
4.8主变压器型号的确定 17
第5章 变电站短路电流计算 18
5.1 短路计算的目的及原则 18
5.1.1 短路电流计算的目的 18
5.1.2 短路电流计算的原则 19
5.2 短路电流计算 20
5.2.1 k1 点短路 （110kV侧短路电流计算） 20
5.2.2 k2 点短路（10kV侧短路电流计算） 21
第6章 主要电气设备的选择 22
6.1 电气设备选择的一般方法 22
6.2 高压断路器和隔离开关的选择 23
6.2.1 高压断路器和隔离开关的主要功能 23
6.2.2 高压断路器的技术参数 24
6.2.3 高压断路器的种类 26
6.2.4 隔离开关的配置 26
6.2.5 110kV侧断路器、隔离开关的选择 27
6.2.6 10kV侧断路器、隔离开关的选择 30
6.3 高压熔断器的选择 33
6.3.1 熔断器的主要技术参数 33
6.3.2 高压熔断器的校验 34
6.4 母线的选择 35
6.4.1 裸导体选择的一般要求 35
6.4.2 110kV母线的选择 36
6.4.3 10kV母线的选择 37
6.5 电流互感器的选择 38
6.5.1 电流互感器种类和形式 38
6.5.2 一次回路额定电压和电流的选择 38
6.5.3 准确级和额定容量的选择 38
6.5.4 110kV侧电流互感器的选择 38
6.5.5 10kV侧电流互感器选择 39
6.6 电压互感器的选择 40
6.6.1 电压互感器的种类和形式 40
6.6.2 一次额定电压和二次额定电压的选择 41
6.6.3 电压互感器接线方式选择 41
6.6.4 容量和准确级选择 41
6.6.5 电压互感器选型 41
6.7 支柱绝缘子的选择 42
6.7.1 110kV侧绝缘子选择 42
6.7.2 10kV侧绝缘子选择 43
第7章 过电压保护及防雷接地 45
7.1 直击雷的过电压保护 45
7.2 雷电侵入波的过电压保护 45
7.3 避雷器的配置 46
7.4 避雷线的配置 46
第8章 总结 47
参考文献 48
附 录 49
致 谢 51

VI

第一章 绪 论
1.1 课题背景
我国现正处于经济高速发展阶段，工业生产能力迅速发展，人民生活水平也大大提高，部分地区出现高密度负荷，电网建设与城市建设密切相关，一些矛盾也日渐突出。而针对人口较集中、空间局限性大的一些地区甚至出现原规划站址与未来电网发展趋势不适应的现象，因此在合理利用现有站址环境的基础上建设可持续发展电网显得尤为重要，是需要研究和解决的一个重要课题。
变电站从电力系统受电，再经过变压，最后合理分配电能，是电力系统的重要组成部分，在电网中占有举足轻重的位置。尤其在110kV变电站的建设中，土地资金等资源浪费现象严重，存在着重复建设、改造困难、工频电磁辐射、无线电干扰、噪声等环保问题以及电能质量差等问题，这些已成为影响高压输变电工程建设成本和运行质量的因素，违背了我国可持续发展战略。所以在110kV变电站设计过程中，需要采用节约资源的设计方案，最核心的部分就是变压器选型以及母线接线方式的选取。接线方式的选取是否合理，不仅直接关系到整个供电系统的运行状况，也直接影响后期的安装和维护。针对不同的供电和用电情况，选取合适的接线方式具有长远的现实意义和经济效益。总的来说，变电所主接线应该满足以下基本要求：保证必要的供电可靠性和电能质量；具有一定的方便性和灵活性；具有经济性，建设投资和运行费用少，占地面积小；配网自动化，变电所无人化，简化主接线；具有发展和扩建的可能性。在目前供电系统中，随着变压器制造技术的不断改进，采用大容量变压器，已经不是难题，但是随着容量改造，占地面积越来越大，且仍无法满足负荷高增长的需求。先进的供电系统是智能供电的时代，认清和适应变电站自动化技术的发展趋势，城市电网将贯彻资源节约、环境友好的原则，在安全可靠的前提下，突出体现经济性，合理性，先进性，依靠科技进步，缩小与世界先进水平之间的差距，使设计方案更紧凑、更集约、更高效。
1.2 课题研究的目的及意义
本课题的研究目的在于通过对110kV变电站进行设计，掌握变电站设计的基本流程，巩固加深专业知识，增强工程观念，逐步提高解决问题的能力。明确能源、发电、变电和输电的电气部分的概念，能熟练运用所学的专业知识，进行工程设计及计算，能够按照国家标准要求和有关技术规程设计出供电可靠、接线简单清晰、操作方便、运行灵活、投资少、运行费用低，并且具有可扩建性的变电站。
1.3本文的主要研究内容
本文的主要研究内容包括：（1）对所搜集的110kV变电站的原始材料数据进行了分析计算；（2）设计了l10kV侧和10kV侧的电气主接线；（3）对110kV侧主变压器进行了选型；（4）对所设计的110kV变电站的短路电流进行了计算；（5）对110kV侧和10kV侧的主要电气设备进行了选型；（6）对所设计的110kV变电站的防雷接地进行了设计。

第二章 变电站的原始资料
2.1 变电站建设规模
110kV为单母分段接线，GIS组合电器室内二层布置，110kV 进出线各2个间隔，2个PT间隔，2个母联间隔；主变为两台有载调压变压器，110/10kV 25000kVA，2台同时运行或一用一热备，主变各侧容量比为100/100；10kV系统为单母线分段接线，10kV进线2回，10kV馈线20回，母联1回；10kV PT 2个，10kV接地变压器(消弧线圈) 出线2回，10kV动力变压器出线2回，10kV电容器出线4回。
待建变电站建设规模如表2-1所示：
表2-1 待建变电站建设规模
序号
项目
最终规模
本期规模
1
主变压器
2
2
2
110kV出线
2
2
3
10kV出线
8
8
2.2 变电站选址概况
按照电力先行的原则，依据本地区远期符合发展规划，决定在本地区建设一座中型110kV降压变电站。该变电站周边已建成鸿飞小区、万千百货、航空产业基地等，变电站其他方向空地已被房地产开发商拟建商品住房，根据城市电网规划设计导则中对于环境影响的要求，该地区属于II类地区（已居住、企业为主的区域），对周围环境要求较高。该变电站的建设满足该地区经济发展和人民生活需求，改善并提高供电水平，同时与其他地区的变电站形成环网，保证本地供电的质量和可靠性。
2.3 变电站运行方式
110kV两回进线运行方式：2回同时分列运行，或一回运行，另一回热备，按此设置进线备自投和分段备自投装置。
变压器运行方式：两台同时分列运行，或一回运行，另一回热备，设置主变备自投装置。
10kV运行方式：正常时两段母线同时分列运行，当只有一台主变运行时，母联可以合上，设置进线备自投和分段备自投装置。
110kV主变压器110kV侧中性点接地方式：根据系统调度要求可直接接地或不接地；10kV侧中性点接地方式：不接地或经消弧线圈接地。
2.4 变电站周围环境条件
周围空气温度—最高温度：40℃，最低温度：-5℃；
最热月平均最高气温32℃；
环境相对湿度：63%(年平均）；
市区平均海拔高度：400m；
此地区无不良地质现象，土壤电阻率7000Ω·m；
安装地点、方式 ：户内，二次设备间组屏安装或分散安装。
2.5 负荷计算
2.5.1负荷计算的目的和意义
计算负荷是设计时作为选择电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据，根据已知的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。它是电力设备设计部门对机械设备进行电力配套设计时总有一定的裕度，即使电动机功率完全符合机械计算的配套要求，在工厂中使用的情况不同，也会影响到电力负荷的大小，如不同的生产阶段，不同的材料，不同的熟练程度，不同的时期，电气负荷都是有差别的，其他的变化与很多随机因素有关。但是这种电气计算负荷还必须认真地确定，因为它的标准程度直接影响到整个工厂企业供电设计地质量。如计算过高将增加供电设备地容量浪费有色金属，增加初投资。计算过低则可能使供电元件过热，加速其绝缘损坏，增大电能损耗，影响供电系统的正常,还会给工程扩建带来很大的困难。更有甚者，由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂计算负荷为基础的国家电力系统的建设，将会国民经济带来很大的浪费和危害，例如由于计算结果的偏大，我国不少工厂企业投产后的几年内，在已经达到其正常产量的条件下，变压器的负荷率仍不足 50%，这除了意味着变压器安装容易被积压了 50%—60%以外，还使用有色金属消耗量增加了75%—100%，浪费了大量开关设备和电缆、导线，积压了物资和资金，而且使电力系统的建设和运行质量受到影响，给国民经济带来很大的损失。
负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小，则依次选用的设备和载流部有过热的危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段[1]。
2.5.2负荷分析与计算
根据负荷允许停电的程度不同将电力负荷分为三级：
一级负荷：中断供电将造成人身事故、设备损坏，将产生废品，使社会秩序长期不能恢复，人民生活发生混乱等。如：工厂大型机器、主要设备造成损坏甚至爆炸，火灾和中毒等给人民的生命造成威胁。必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去供电后，能保证对全部一级负荷不间断供电。
二级负荷：中断供电，将造成大量减产，使人民生活受到影响。一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去供电后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。
三级负荷：中断供电后造成损失不大或不会直接造成经济损失，一般只需一个电源供电[2]。
10kV侧负荷统计数据如表2-2所示。
1、有功功率计算
(2-1)
(2-2)
(2-3)
2、无功功率计算
(2-4)
(2-5)
(2-6)
3、视在功率计算
(2-7)
4、功率因数计算
(2-8)
(2-9)
表2-2 10kV侧负荷统计数据表
出线
有功功率(kW)
无功功率(kVar)

配电站I
644.94
211.87
0.95
配电站II
1881.1
800.03
0.95
配电站III
1778.7
646.48
0.90
配电站IV
441
330.75
0.95
城市酒店
371.09
337.43
0.90
李家村
720
374
0.90
研究所
50
40
0.90
万千百货
786
576
0.90
鸿飞小区
1783
847
0.90
医院
564
219
0.95
宏业集团
4586
3506
0.90
航空产业基地
12502
9683
0.90

2.6 无功补偿
电力系统中有许多根据电磁感应原理工作的电气设备，如变压器、电动机、感应炉等。都是依靠磁场来传送和转换电能的电感性负载，在电力系统中感应电动机约占全部负荷的50%以上。电力系统中的无功功率很大，必须有足够的无功电源，才能维持一定的电压水平，满足系统安全稳定运行的要求。
电力系统中的无功电源由三部分组成：
（1）发电机可能发出的无功功率（一般为有功功率的40%~50%）。
（2）无功功率补偿装置（并联电容器和同步调相机）输出无功功率。
（3）110kV及以上电压线路的充电功率。
电力系统中如无功功率小，将引起供电电网的电压降低。电压低于额定电压值时，将使发电、送电、变电设备均不能达到正常的出力，电网的电能损失增大，并容易导致电网震荡而解裂，造成大面积停电，产生严重的经济损失和政治影响。电压下降到额定电压值的60%~70%时，用户的电动机将不能启动甚至造成烧毁，所以进行无功补偿是非常有必要的[3]。
2.6.1无功补偿装置
无功补偿装置分为串联补偿装置和并联补偿装置两大类。并联补偿装置又可分为同期调相机、并联电容补偿装置、静补装置等几大类。
同期调相机相当于空载运行的同步电动机在过励磁时运行，它向系统提供可无级连续调节的容性和感性无功，维持电网电压，并可以强励补偿容性无功，提高电网的稳定性。在我国经常在枢纽变电所安装同步调相机，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。
静止补偿器有电力电容器与可调电抗并联组成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，根据电压需要，向电网提供快速无级连续调节的容性和感性的无功，降低电压波动和波形畸变率，全面提高电压质量，并兼有减少有功损耗，提高系统稳定性，降低工频过电压的功能。其运行维护简单，功耗小，能做到分相补偿，对冲击负荷也有较强的适应性，因此在电力系统中得到越来越广泛的应用。但设备造价太高，本设计中不宜采用。
电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功功率，运行时功率损耗亦较小[4]。
综合比较以上三种无功补偿装置后，选择并联电容器作为无功补偿装置，并且采用集中补偿的方式。
2.6.2无功补偿的计算
已知补偿容量为：
则，补偿后的最大无功功率为：
(2-10)
视在功率为：
(2-11)
功率因数为：
(2-12)
若考虑变压器损耗，已知有功功率P=244.45kW，无功功率Q=1222.2kVar，则：最大有功功率为：
(2-13)
最大无功功率为：
(2-14)
视在功率为：
(2-15)
功率因数为：
(2-16)

第三章 电气主接线设计
3.1 电气主接线设计的基本要求及原则
3.1.1 电气主接线设计的基本要求
1、安全性。应符合国家标准和有关技术规范的要求，充分保证人身和设备的安全。例如对中性点不接地系统中电气设备的外壳必须可靠接地，防止接触触电。
2、可靠性。应满足各级电力负荷的连续供电要求。例如对于重要负荷应采用双电源或双回路供电。
3、灵活性。在满足安全可靠的前提下，应满足在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求，并能灵活的进行运行方式的转换。在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，合理调配电源和负荷。在检修时，可以方便地停运断路器、母线及二次设备，并方便地设置安全措施，不影响电网的正常运行和对其他用户的供电。而且还要接线简单，操作方便，利于检修和维护，考虑到符合的发展还应方便扩建。
4、经济性。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最小，选用技术先进而又经济适用的节能设备，降低电能损耗和有色金属的消耗量，尽量节省占地面积，使变电站尽快的发挥经济效益[5]。
3.1.2 电气主接线设计的基本原则
1、考虑变电站在电力系统中的作用和地位
变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站不管是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电所、还是分支变电所，由于他们在电力系统中的作用和地位不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。
2、考虑近期和远期的发展规模
变电所主接线设计应该根据5-10年电力系统发展规划进行。应该根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。
3、考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响
对一级负荷，必须有两个独立电源供电，并且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只须一个电源供电。
4、考虑主变台数对主接线的影响
变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对于大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。
5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响
发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同。如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式[6]。
3.2 电气主接线设计的基本形式及其特点
电气主接线的基本形式可分两大类：有汇流母线的接线形式和无汇流母线的接线形式。在电厂或变电站的进出线较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，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。缺点是有母线后配电装置占地面积较大，使断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器少，占地面积少，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的电厂和变电站。
有汇流母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线不分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式；双母线又分为双母线无分段、双母线有分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线等方式。
无汇流母线的主接线形式主要有单元接线、扩大单元接线、桥式接线和多角形接线等。
选择母线主接线形式，应考虑以下内容：
1、变电站的高压侧接线，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接线。
2、在6-10kV配电装置中，出线回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，出线回路数在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，出线需要带电抗器时，可采用双母线接线。
3、在35-66kV配电装置中，当出线回路数不超过3回时，一般采用单母线接线，当出线回路数为4～8回时，一般采用单母线分段接线，若接电源较多、出线较多、负荷较大或出线回路超过8回时，采用双母线接线。
4、在110-220kV配电装置中，出线回路数不超过2回时，采用单母线接线；出线回路数为3～4回时，采用单母线分段接线；出线回路数在5回及以上，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[7]。
3.3 各侧主接线方案的拟定
在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的安全性、可靠性、灵活性、及经济性等基本要求，综合考虑在满足技术、经济政策的前提下，力争使其为技术先进、供电可靠安全、经济合理的主接线方案。
供电可靠性是变电所的首要问题，主接线的设计，首先应保证变电所能满足负荷的需要，同时要保证供电的可靠性。变电所主接线可靠性拟从以下几个方面考虑：
1、断路器检修时，不影响连续供电；
2、线路、断路器或母线故障及在母线检修时，造成馈线停运的回数多少和停电时间长短，能否满足重要的I、II类负荷对供电的要求；
3、变电所有无全所停电的可能性。
此外，主接线应具有足够的灵活性，适应多种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便，高度灵活，检修安全，扩建发展方便。
 总之，电气主接线设计应从可靠性与经济性综合考虑，辩证统一，在满足技术要求前提下，尽可能投资省、占地面积小、电能损耗少、年费用（投资与运行）为最小[8]。
3.3.1 110kV侧主接线方案
110kV侧主接线预选方案主要有单母线分段接线和双母线接线两种，如图3-1、图3-2所示：
A方案：单母线分段接线 B方案：双母线接线

图3-1单母线分段接线图 图3-2双母线接线图
表3-1 110kV侧主接线方案分析
A方案
B方案
1）当一段母线发生故障时,仅故障母线停止工作,另一段母线仍继续工作；
2）对双回路供电的重要用户,可将双回路分别接于不同母线分段上,以保证对重要用户的供电；
3)一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；
4)任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；
5)当出线为双回线路时，会使架空线出现交叉跨越。

1)检修母线时，电源和出线可以继续工作，不会中断对用户的供电；
2)检修任一母线隔离开关时，只需断开该回路；
3)工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；
4)可利用母联开关代替出线开关；
5)便于扩建；
6)双母线接线设备较多，配电装置复杂，投资、占地面积较大,运行中需要隔离开关切断电路,容易引起误操作；
7)经济性差。

结论：A方案一般适用于110KV出线为3、4回的装置中；B方案一般适用于110KV出线为5回及以上或者在系统中居重要位置、出线4回及以上的装置中。综合比较A、B两方案，所以选择A方案单母分段接线为110KV侧主接线方案。
3.3.2 10kV侧主接线方案
110kV侧主接线预选方案主要有单母线接线和单母线分段接线两种，如图3-1、图3-2所示：

A方案：单母线接线 B方案：单母线分段接线

图3-3单母线接线 图3-4单母线分段接线
表3-2 10kV侧主接线方案分析
A方案
B方案
1)接线简单、清晰、设备少、投资小、运行操作方便且利于扩建，但可靠性和灵活性较差;
2)当母线或母线隔离开关发生故障或检修时；各回路必须在检修或故障消除前的全部时间内停止工作；．
3)出线开关检修时，该回路停止工作。

1)母线发生故障时，仅故障母线停止工作，另一母线仍继续工作；
2)对双回路供电的重要用户，可将双回路分别接于不同母线分段上，以保证对重要用户的供电；
3)当一段母线发生故障或检修时，必须断开在该段母线上的全部电源和引出线，这样减少了系统的发电量，并使该段单回线路供电的用户停电；
4)任一出线的开关检修时，该回线路必须停止工作；
5)当出线为双回线时，会使架空线出现交叉跨越。
结论：B方案一般适用于10kV出线为6回及以上的装置中，所以综合比较A、B两方案,选择B方案单母线分段接线为10kV侧主接线方案。
总结：由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和复合增长而拟建的，所以负荷为地区性负荷。变电站110kV侧和10kV侧，均采用单母分段接线。
3.3.3 本设计变电站主接线
本设计变电站主接线如图3-5：

图3-5变电站主接线
第四章 主变压器的选择
4.1 主变压器台数的选择
主变压器的容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除了依据原始资料的要求之外，还要根据电力系统的发展规划、输送功率的大小、馈线回路的数量、电压等级和接入系统的紧密程度等因素，进行综合合理的分析和选择。若主变容量选得过大或者台数过多，不仅增加投资、增大占地面积，而且增加了运行电能损耗；若选的容量过小则可能封锁发电机剩余功率的输出或者满足不了变电站负荷的要求。所以在选择变电站主变压器时，容量一般按5～10年的规划负荷来选择。
对于只供给Ⅱ类、III类负荷的变电站，原则上只装设一台变压器。
对于重要的变电站需要考虑当一台主变停运时，其余变压器容量要在过负荷允许的范围内，应满足Ⅰ类和Ⅱ类负荷的供电；对于一般的变电站，当一台主变停运时，其余主变应能满足全部负荷的70%～80%。
对大城市郊区的一次变电站，如果中、低压侧已构成环网的情况下，变电站装设两台变压器为宜，以提高供电的可靠性[9]。
4.2 主变压器容量的选择
主变压器容量选择一般以变电所建成后5～10年的规划负荷为依据，并适当考虑到10~20年的符合发展。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。对于两台变压器的变电所，每台变压器的容量按计算负荷的80%选择。即，所以变压器的容量应选25MVA。
4.3主变压器相数的确定
容量300MW及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对来说投资大、占地多、运行消耗大，配电装置结构也较复杂，增加了维修工作量。
待设计变电所为110kV降压变电所，在满足供电可靠性，同时减少投资，应选用三相变压器。
4.4主变压器绕组数的确定
电力变压器按照每相绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组形式；按照电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等形式。最大机组容量125MW及一下的发电厂多采用三绕组变压器，但三绕组变压器的每个绕组的通过容量需达到该变压器额定容量的15%及以上，否则绕组不能充分利用，不如选择两台双绕组变压器经济合理。
因为本文设计的变电站只有两种电压等级，所以选用双绕组变压器。
4.5主变压器联接组号的确定
并列运行的条件是变压器的连接组别必须和系统电压相位一致，电力系统采用的联结方式只有星形（Y）和三角形(△)两种，因此对于三相双绕组变压器的高压侧，110kV及以上电压等级，三相绕组都采用“YN”连接，35kV及以下采用“Y”连接；对于三相双绕组变压器的低压侧，三相绕组采用“△”连接，若低电压侧电压等级为380/220V，则三相绕组采用“YN”连接，在变电站中，为了限制三次谐波，我们选用“YNd11”常规连接的变压器连接组别。
4.6主变压器冷却方式的确定
主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却。一般容量在31.5MVA及以下的小容量变压器采用自然风冷却或强迫风冷却的方式，考虑到冷却系统的供电可靠性要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。
4.7主变压器调压方式的确定
为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在一定范围内。通过变压器的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变变比，实现调压。普通型的变压器调压范围小，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方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器[10]。
4.8主变压器型号的确定
综上所述，应选择110kV三相双绕组风冷式铜芯有载调压变压器两台，其参数如表4-1所示：
表4-1 110kV三相双绕组风冷式铜芯有载调压变压器
变压器
型号
额定容量（kVA）
额定电压（kV）
连接组标号
损耗（kW）
阻抗
电压（％）
空载
电流（％）
高压
低压
空载
负载
SFZ7-25000/110
25000
110±8×1.25%
11
YN,d11
35.5
123
10.5
1.1

第五章 变电站短路电流计算
5.1 短路计算的目的及原则
在电力系统的运行过程中，时常会发生故障，其中大多数是短路故障。在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的短路电流值大大增加，可能超过该回路的额定电流许多倍，对电力系统的正常运行和电气设备危害很大。因此在系统的设计，设备的选择以及系统运行中，都应该着眼尽量限制所影响的范围。短路问题是电力技术方面的基本问题之一，无论从设计、制造、安装、运行和维护检修等各方面来说，都必须了解短路电流的产生和变化规律，事先进行短路计算。
5.1.1 短路电流计算的目的
1、选择电气设备。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，电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必