110kV变电站电气一次部分初步规划设计专项方案.doc

摘 要
依照设计任务书规定，本次设计为110kV变电站电气一次某些初步设计，并绘制电气主接线图及其她图纸。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压级别。各个电压级别分别采用单母线分段接线、单母线分段接线和单母线分段接线。
本次设计中进行了电气主接线设计、短路电流计算、重要电气设备选取及校验（涉及断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等）、各电压级别配电装置设计、直流系统设计以及防雷保护配备。
核心词：变电站 设计 防雷保护
ABSTRACT
From the guide of engineering design assignment，we have to design primary power-system of 110kV substation and draw main electrical one-line diagram and others. There are two main transformer in the substation in which main electrical connection can be divided into three voltage grades：110kV，35kV with 10kV.It deposits sectionalized single bus bar scheme，sectionalized single and sectionalized single bus bar scheme per grade.
There is also a design for main electrical connection in this ngineering，the calculation for short-circuit electric current， the selection of electrical device and calibration (including circuit breaker， isolator，current，transformer，potential transformer ,bus bar etc.) and the design for distribution installation per. voltage grade， direct current system and lightning protection is also included.
Key Words：substation design lightning protection
目 录
绪论 1
第1章 变电站总体分析 2
1.1 变电站总体分析 2
第2章 负荷分析计算与主变压器选取 4
2.1负荷分析计算 4
2.2主变选取 6
2.3 无功补偿 8
第3章 电气主接线设计 11
3.1主接线设计原则和规定 11
3.2主接线设计环节 13
3.3 电气主接线设计 14
第4章 短路电流计算及电气设备选取 16
4.1 短路电流危害 16
4.2电气设备选取 16
4.3高压断路器选取 18
4.4隔离开关选取 19
4.5电压互感器选取 19
4.6电流互感器选取 20
4.7绝缘子和穿墙套管 20
4.8电气设备表 21
第 5 章 配电装置及电气总平面布置设计 23
5.1 概述 23
5.2 配电装置拟定 24
5.3 电气总平面布置 25
第 6 章 防雷保护设计 27
6.1变电站防雷保护特点 27
6.2变电站直击雷防护 27
6.3侵入波过电压防护 27
第 7 章 避雷针保护范畴计算办法 28
第 8 章 展望………………………… ……………………………………….…….29
道谢 30
参照文献 31
附录Ⅰ 短路电流计算 32
附录Ⅱ 电气设备选取 38
附录Ⅲ 避雷针保护范畴计算 58
绪 论
本文一方面依照任务书上所给系统与线路及所有负荷参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站必要性，然后通过对拟建变电站概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料分析，安全，经济及可靠性方面考虑，拟定了110kV、35kV、10kV以及站用电主接线，然后又通过负荷计算及供电范畴拟定了主变压器台数，容量及型号，同步也拟定了站用变压器容量及型号；最后，依照最大持续工作电流及短路计算计算成果，对高压熔断器、隔离开关、母线、绝缘子和穿墙套管、电压互感器、电流互感器进行了选型，从而完毕了110kV电气一次某些设计。
按照先行原则，根据远期负荷发展，决定在本区兴建一所中型110kV变电站。本设计属中间变电站该变电所建成后，,它重要任务是把110KV变成35kV和10kV电压供周边城乡使用。WH市郊110kV变电站是地区性都市变电站，它由系统1和系统2供电，同较为紧密，在整个系统中占有重要地位。
变电站重要设备构成重要有主变压器、电气主接线、控制装置、避雷装置以及无功补偿设备。
主变压器是变换电压重要设备。在110kV变电站中它重要用于降压，此变电站中咱们采用了三相变压器，在功率和电压级别上完全满足了咱们设计需要。电气主接线由于直接影响着电力系统可靠性，至关重要，因而对它选取应加以足够注重。考虑到系统可靠性、灵活性、经济性等因素，因此在本变电站中咱们采用了单母分段接线形式。控制装置是变电站中枢神经，控制着整个电气元件。值班员可通过集中监视系统理解系统运营状态。避雷装置是电力系统稳定运营一种重要某些。它故障可以导致整个电力系统崩溃。给国民经济带来重大损失。在电力系统中为了减少电能在线路中损耗，咱们采用了无功补偿装置来调节系统中无功功率。

第1章 变电站总体分析
1.1 变电站总体分析
1.1.1 设计根据
依照省电力公司设计【XXXX】一文《XX变电所设计任务书批复》。
1.1.2 WH市变电站建设必要性

图1-1 110KV变电站系统接线图
1.1.3变电站地址
变电所设计除应执行本规范外，尚应符合现行国家关于原则和规范规定。
变电所位于WH市郊东南郊，交通便利，变电所西边为10KV负荷密集区，重要有棉纺厂、食品厂、印染厂、针织厂、柴油机厂、橡胶厂及某些市区用电。变电因此东重要有35KV水泥厂、耐火厂及市郊其他用电。
该变电所所址区海拔220m,地势平坦，为非强地震区，输电线路走廊阔，架设以便，全线为黄土层地带，地耐力为，天然容重,内摩擦角θ=23°,土壤电阻率为100Ω·cm,变电所保护地下水位较低，水质良好，无腐蚀性。
气象条件：年最高气温＋40℃,年最低气温－20℃，年平均温度＋15℃,最热月平均最高温度＋32℃,最大复水厚度ｂ＝10mm,最大风速25m/s,属于国内第六原则
气象区。
1.1.4 WH市11OKV变电所建设规模
依照电力系统规划，本变电所建设规模如下：
额定电压级别：
110KV/35KV/10KV
110KV近期出线2回，远景发展2回；
35KV近期出线3回，远景发展2回；
10KV近期出线9回，远景发展2回。
S1=1000MVA X1=0.5 X2=0.7
S2=600MVA X1=0.4 X2=0.6
1.1.5变电站设计规范
1．本规范合用于电压为35～110kV，单台变压器容量为2500kVA及以上新建变电所设计。
2．变电所设计应依照工程5～发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，对的解决近期建设与远期发展关系，恰当考虑扩建也许。
3．变电所设计，必要从全局出发，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，结合国情合理地拟定设计方案。
4．变电所设计，必要坚持节约用地原则。
变电所设计除应执行本规范外，尚应符合现行国家关于原则和规范规定。
第2章 负荷分析计算与主变压器选取
2.1负荷分析计算
2.1.1负荷分类及定义
1.一级负荷：中断供电将导致人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来极大政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷规定有两个独立电源供电。
2.二级负荷：中断供电将导致设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才干修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区），容许有一回专用架空线路供电。
3.三级负荷：不属于一级和二级普通电力负荷。三级负荷对供电无特殊规定，容许较长时间停电，可用单回线路供电。
2.1.2负荷构成
依照任务书可知WH市有一市区变电所。WH市110KV变电站建设将外电与市区变电所更好连接起来，从而形成统一供电网络。更好解决WH市供电问题，同步也增进了供电网络形成和供电可靠性。为了考虑本地区经济发展此变电站设计最大容量为36.8MW。
各级负荷见如下图表：
1．110KV负荷状况
表2-1 110KV负荷
电压
级别
负荷
名称
最大负荷（MW）
负荷构成 (﹪)　　　　　　
自然
力率
(H)
线长
(KM)
备注
近期
远景
一
二 　　　　　 　
110
kv
市系线
10
18

10

市甲线
10
18

10

备用1

10

备用2

12

2．35KV负荷状况
表2-2 35KV负荷
电压级别
负荷
名称
最大负荷（MW）
负荷构成 (﹪)　　　　　　
自然
力率
(H)
线长
(KM)
备注
近期
远景
一
二 　　　　　 　
35
KV
水泥厂1
1.5
2
15
30
0.9

20

水泥厂2
1.5
2
15
30
0.9

20

耐火厂
1
1.5
15
35
0.9

18

备用1

2.5

0.9

15

备用2

2.5

0.9

15

在35kv侧负荷中，耐火厂以及水泥厂1和2Ⅰ、Ⅱ类负荷比重比较大，发生断电时，会导致生产机械寿命缩短，水泥质量下降，导致很大经济损失，因而必要保证其供电可靠性。
3．10KV负荷状况
表2-3 10KV负荷
电压
级别
负荷
名称
最大负荷（MW）
负荷构成 (﹪)　　　　　　
自然力率

(H)
线长
(KM)
备注
近期
远景
一
二 　　　　　 　
10
kv
棉纺厂1
2
2.5
20
40
0.75
5500
3.5

棉纺厂2
2
2.5
20
40
0.75
5500
3.5

印染厂1
1.5
2
30
40
0.78
5000
4.5

印染厂2
1.5
2
30
40
0.78
5000
4.5

毛纺厂
2
2
20
40
0.75
5000
2.5

针织厂
1
1.5
20
40
0.75
4500
1.5

市区1
1.5
2
20
40
0.8
2500
2

市区2
1.5
2
20
40
0.8
2500
2

食品厂
1.2
1.5
15
30
0.8
4000
1.5

备用1

1.5

0.78

备用2

1.5

0.78

在10kv负荷中，棉纺厂、印染厂、毛纺厂、针织厂、食品厂市区Ⅰ、Ⅱ类负荷比较大；若发生停电对公司导致浮现次品，机器损坏，甚至浮现事故，对市区医院则导致不良社会影响，严重时导致重大经济损失和人员伤亡，因此必要保证其供电可靠性。
2.2 主变选取
2.2.1 主变台数考虑原则
变压器容量、台数直接影响到变电站电气主接线形式和配电装置构造。它拟定除了根据传递容量基本原始资料外，还要依照电力系统5—远景发展筹划，输送功率大小、馈线回路数、电压级别以及接入电力系统中紧密限度等因素，进行综合分析与合理选取。如果变压器容量选取过大，台数过多，不但增长投资，增大占地面积，并且也增长了运营电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选过小，将也许满足不了变电站电力负荷需要，这在技术上是不合理。
可见，变电站主变压器选取相称重要。
在进行主变压器选取之前，应当理解变压器选取原则，重要涉及变压器容量、台数拟定原则、主变压器型号拟定原则：
1．主变压器台数、容量应依照地区供电条件、负荷性质、用电容量和运营方式等条件综合考虑；
2．在有一级、二级负荷变电站中，应当装设两台主变电压器；当技术经济比较合理时主变压器台数也可以多于两台。如果变电站可由中、低压侧电力网中获得足够能量备用电源时，可以装设一台主变压器。
3．装设两台及其以上主变压器变电站中，当断开一台时，别的主变压器容量应保证顾客一级负荷和某些二级负荷（普通不应不大于主变压器容量60%）。
4．具备三种电压级别变电站中，如果通过主变压器各侧绕组功率均达到主变压器容量15%时，主变电压器宜采用三绕组变压器。
根据变电站所处市区状况，变电站电力负荷中具有大量一级、二级负荷，基于对经济状况、占地面积及变电站位于负荷中心等诸多因素考虑，选取两台主变电压器。规程规定，装有一台主变电压器变电站，当一台主变电压器运营时，别的主变电压器容量应不不大于60%所有负荷，并且尽量保证对I、II类电力负荷不间断供电，即（n-1）≥0.6sjs远 ，这里n代表 变压器台数。 远表达按远景负荷计算 最大综合负荷，远计算公式为：
=Kt () (1+a%)
其中：表达同步率
a%表达线损率
P表达各出线最大负荷
由负荷资料表数据经计算得到：
=36.8MVA
该变电站是一所110KV降压变电站，选取降压构造（低、中、高）三绕组变压器。变电站所处周边环境比较优越，优先选用SFS7系列低损耗油浸式配电变压器:SFS10-25000/110系列三绕组无励磁调压电力变压器；冷却方式为油浸散热器自然冷却。此系列电力变压器用于额定频率为50HZ，额定电压为110KV变配电所或输变电线路中传播电能，变化电压之用，产品可以在户内户外持续工作。
2.2.2 变压器联结组别和容量选取
参照《电力工程电气设计手册》和相应规程指出：
变压器三相绕组接线组别、电压、相位、和系统一致，否则不能并列运营。国内110KV及以上电压级别均为大电流接地系统，为获得中性点，因此都需要选取连接方式；35KV采用“Y”连接方式，其中性点多通过消弧线圈接地；35KV如下高电压，变压器三相绕组均采用“D”连接方式。因而，新建变电站主变电力变压器采用“YN Yn0 d11”连接组别。
变压器绕组容量选取：变压器绕组容量有:100/100/100、100/100/50、100/50/50等几种。对于110KV变压器总容量不大，其绕组容量对于造价影响不大，因此采用100/100/100容量比。
2.2.3 变压器各侧电压选取
作为电源侧，为保证向线路末端供电电压质量，即保证在10%电压损耗状况下，线路末端电压应保证在额定值，因此，电源侧主变电压按10%额定电压选取，而降压变压器作为末端可按照额定电压选取。因此，对于110KV变电站，考虑到要选取节能新型，110KV应当选115KV，35KV选37 KV，10KV选10.5KV。

2.2.4 全绝缘、半绝缘、绕组材料等问题解决
在110KV及以上中性点直接接地系统中，为了减小单相接地时短路电流，有一某些变压器中性点采用不接地方式，因而需要考虑中性点绝缘保护问题。110KV侧采用分级绝缘经济效益比较明显，并且选用与中性点绝缘级别相称避雷器加以保护。35KV及10KV侧为中性点不直接接地系统中变压器，其中性点都采用全绝缘。
经查阅《新编工厂电气设备手册》，咱们选取由常州高压电器厂生产SFS10-25000/110系列电力变压器，其重要技术参数如下：
表2-5 SFS10-25000/110系列电力变压器重要技术参数
型号
额 定
容 量KVA
额定电压（KV）
连接组别
阻抗电压（%）
空载电流
（%）
损耗（MW）
重量
（t）
外型尺寸（长、宽、高）（ｍｍ）
高压
中压
低压
高低
高中
中低
空载
负载
SFS10-25000/110
25000

110±2×2.5%
38.5±2×2. 5%
10.5
YN yn0 d11
10.5
17.5

6.5

1.0

46
175
53.5
5830X4860X5780
2.3 无功补偿
2.3.1 补偿装置意义
无功补偿可以保证电压质量、减少网络中有功功率损耗和电压损耗，同步对增强系统稳定性有重要意义。
2.3.2 无功补偿装置类型选取
1．无功补偿装置类型
无功补偿装置可分为两大类：串联补偿装置和并联补偿装置。
当前惯用补偿装置有：静止补偿器、同步调相机、并联电容器。
2．惯用三种补偿装置比较及选取
这三种无功补偿装置都是直接或者通过变压器并接于需要补偿无功变配电所母线上。
（1）同步调相机
同步调相机相称于空载运营同步电动机在过励磁时运营，它向系统提供无功功率而起到无功电源作用，可提高系统电压。
装有自动励磁调节装置同步调相机，能依照装设地点电压数值平滑地变化输出或汲取无功功率，进行电压调节。特别是有强行励磁装置时，在系统故障状况下，还能调节系统电压，有助于提高系统稳定性。但是同步调相机是旋转机械，运营维护比较复杂。它有功功率损耗较大。小容量调相机每千伏安容量投入费用也较大。故同步调相机宜于大容量集中使用，容量不大于5MVA普通不装设。在国内，同步调相机常安装在枢纽变电所，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。
(2) 静止补偿器
静止补偿器由电力电容器与可调电抗并联构成。电容器可发出无功功率，电抗器可吸取无功功率，依照调压需要，通过可调电抗器吸取电容器组中无功功率，来调节静止补偿其输出无功功率大小和方向。静止补偿器能迅速平滑地调节无功功率，以满足无功补偿装置规定。这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能做电源不能做负荷，且调节不能持续缺陷。
(3) 电力电容器
电力电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它所提供无功功率值与所节点电压成正比。
电力电容器装设容量可大可小。并且既可集中安装，又可分散装设来接地供应无功率，运营时功率损耗亦较小。可将电容器连接成若干组，依照负荷变化，分组投入和切除。
综合比较以上三种无功补偿装置后，选取并联电容器作为无功补偿装置。
2.3.3 并联电容器装置分组
1．分组原则
（1）并联电容器装置分组重要有系统专业依照电压波动、负荷变化、谐波含量等因素拟定。
（2）对于单独补偿某台设备，例如电动机、小容量变压器等用并联电容器装置，不必分组，可直接与设备相联接，并与该设备同步投切。
对于110KV～220KV、主变代有载调压装置变电所，应按有载调压分组，并按电压或功率规定实行自动投切。
2．分组方式
（1）并联电容器分组方式
等容量分组、等差容量分组、带总断路器等差容量分组、带总断路器等差级数容量分组。
（2）各种分组方式比较
①等差容量分组方式：由于其分组容量之间成等差级数关系，从而使并联电容器装置可按不同投切方式得到各种容量组合。既可用比等容量分组方式少分组数目，达到更各种容量组合规定，从而节约了回路设备数。但会在变化容量组合操作过程中，会引起无功补偿功率较大变化，并也许使分组容量较小分组断路器频繁操作，断路器检修间隔时间缩短，从而使电容器组退出运营也许性增长。因而应用范畴有限。
②带总断路器等差容量分组、带总断路器等差级数容量分组，当某一并联电容器组因短路故障而切除时，将导致整个并联电容器装置退出运营。
综上所述，在本设计中，无功补偿装置分组方式采用等容量分组方式。
2.3.4 并联电容器装置接线
并联电容器装置基本接线分为星形（Y）和三角形（△）两种。经常使用尚有由星形派生出来双星形，在某种场合下，也采用有由三角形派生出来双三角形。
从《电气工程电气设计手册》（一次某些）表9-17中比较得，应采用双星形接线。由于双星形接线更简朴，并且可靠性、敏捷性都高，对电网通讯不会导致干扰，合用于10KV及以上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，重要是补偿主变和负荷无功功率，因而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。10KV系统中性点是不接地，该变电站采用并联电容器组中性点也是不接地，当发生单相接地故障时，构不成零序电流回路，因此不会对10KV系统导致影响。
2.3.5 无功补偿装置容量拟定
现场经验普通按主变容量10％～30％来拟定无功补偿装置容量。
此设计中两台主变容量共为50000KVA故并联电容器容量为：5000KVAR～15000 KVAR为宜，在此设计中取并联电容器容量1 KVAR。
详细计算见附录Ⅱ。
第3章 电气主接线设计
电力系统是由发电厂、变电站、线路和顾客构成。变电站是联系发电厂和顾客中间环节，起着变换和分派电能作用。为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应技术规定连接起来。把变压器、断路器等按预期生产流程连成电路，称为电气主接线。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能规定构成接受和分派电能电路，成为传播强电流、高电压网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表达电气设备或成套装置所有基本构成和连接关系单线接线图，称为主接线电路图。
3.1主接线设计原则和规定
主接线代表了变电站电气某些主体构造，是电力系统接线重要构成某些，是变电站电气设计首要某些。它表白了变压器、线路和断路器等电气设备数量和连接方式及也许运营方式，从而完毕变电、输配电任务。它设计，直接关系着全所电气设备选取、配电装置布置、继电保护和自动装置拟定，关系着电力系统安全、稳定、灵活和经济运营。由于电能生产特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完毕，因此主接线设计好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因而，主接线设计是一种综合性问题。必要在满足国家关于技术经济政策前提下，对的解决好各方面关系，全面分析关于影响因素，力求使其技术先进、经济合理、安全可靠。
3.1.1 电气主接线设计原则
电气主接线基本原则是以设计任务书为根据，以国家经济建设方针、政策、技术规定、原则为准绳，结合工程实际状况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术规定前提下，兼顾运营、维护以便，尽量地节约投资，就近取材，力求设备元件和设计先进性与可靠性，坚持可靠、先进、合用、经济、美观原则。
1. 接线方式：对于变电站电气接线，当能满足运营规定期，其高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护规定期，也可采用线路分支接线。在 110kV～220kV 配电装置中，当出线2回时，普通采用桥形接线；当出线不超过4 回时，普通采用分段单母线接线。在枢纽变电站中，当110～220kV出线在4回及以上时，普通采用双母接线。
2. 在大容量变电站中，为了限制6～10kV出线上短路电流，普通可采用下列办法：
（1）变压器分列运营；
（2）在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器；
（3）采用低压侧为分裂绕组变压器。
（4）出线上装设电抗器。
3.1.2 设计主接线基本规定
在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运营灵活和经济等项基本规定。
1. 可靠性：供电可靠是电力生产和分派首要规定，电气主接线也必要满足这个规定。在研究主接线时，应全面地看待如下几种问题：
（1）可靠性客观衡量原则是运营实践，估价一种主接线可靠性时，应充分考虑长期积累运营经验。国内现行设计技术规程中各项规定，就是对运营实践经验总结，设计时应予遵循。
（2）主接线可靠性，是由其各构成元件（涉及一次设备和二次设备）可靠性综合。因而主接线设计，要同步考虑一次设备和二次设备故障率及其对供电影响。
（3）可靠性并不是绝对，同样主接线对某所是可靠，而对另某些所则也许还不够可靠。因而，评价可靠性时，不能脱离变电站在系统中地位和作用。
普通定性分析和衡量主接线可靠性时，均从如下几方面考虑：
①断路器检修时，能否不影响供电。
②线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数多少和停电时间长短，以及能否保证对重要顾客供电。
③变电站所有停运也许性。
2. 灵活性：主接线灵活性规定有如下几方面。
（1）调度灵活，操作简便：应能灵活投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运营方式下调度规定。
（2）检修安全：应能以便停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网正常运营及对顾客供电。
（3）扩建以便：应能容易从初期过渡到最后接线，使在扩建过渡时，在不影响持续供电或停电时间最短状况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需改造至少。
3. 经济性：在满足技术规定前提下，做到经济合理。
（1）投资省：主接线应简朴清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式但是于复杂，以利于运营并节约二次设备和电缆投资；要恰当限制短路电流，以选取价格合理电气设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变压器，以质量可靠简易电器代替高压断路器。
（2）占地面积小：电气主接线设计要为配电装置布置创造条件，以便节约用地和节约构架、导线、绝缘子及安装费用。在运送条件允许地方，都应采用三相变压器。
（3）电能损耗少：在变电站中，正常运营时，电能损耗重要来自变压器。应经济合理选取主变压器型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增长电能损耗。
3.2 主接线设计环节
电气主接线详细设计环节如下
1. 分析原始资料
（1）本工程状况 变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。
（2）电力系统状况 电力系统近期及远景发展规划（5～），变电站在电力系统中位置和作用，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。
（3）负荷状况 负荷性质及其地理位置、输电电压级别、出线回路数及输送容量等。
（4）环境条件 本地气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器选取和配电装置实行均有影响。
（5）设备制造状况 为使所设计主接线具备可行性，必要对各重要电器性能、制造能力和供货状况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计先进性、经济性和可行性。
2. 拟定主接线方案
依照设计任务书规定，在原始资料分析基本上，可拟定出若干个主接线方案。由于对出线回路数、电压级别、变压器台数、容量以及母线构造等考虑不同，会浮现 各种接线方案。应根据对主接线基本规定，结合最新技术，拟定最优技术合理、经济可行主接线方案。
3. 短路电流计算
对拟定主接线，为了选取合理电器，需进行短路电流计算。
4. 重要电器选取
涉及高压断路器、隔离开关、母线等电器选取。
5. 绘制电气主接线图
将最后拟定主接线，按工程规定，绘制工程图。
3.3 电气主接线设计
3.3.1 110kV电压侧接线
《35～110kV 变电所设计规范》规定，35～110kV 线路为两回及如下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线接线。35～63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV线路为6回其以上时，宜采用双母线接线。
在采用单母线、分段单母线或双母线35～110kV主接线中，当不容许停电检修断路器时，可设立旁路设施。
本变电站110kV线路有4回，其中备用两回。可选取双母线接线或单母线分段接线两种

图3-1单母分段带旁路接线

图3-2 单母分段接线
方案一供电可靠、运营方式灵活，但是倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，投资大。方案二简朴清晰，操作以便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，但是运营可靠性和灵活性比喻案一稍差。本变电站为地区性变电站，基本不需要外系统增援，电源重要集中在 35kV 侧，110kV 侧是为提高经济效益及系统稳定 性而倒有一回线路与华中大电网联系，采用方案二可以满足本变电站110kV侧对供电可靠性规定，故选用投资小、节约占地面积方案二。
设立旁路设施目是为了减少在断路器检修时对顾客供电影响。装设SF6 断路器时，因断路器检修周期可长达 5～10 年甚至 20 年，可以不设旁路设施。本变电站110kV侧采用FS6断路器，设旁路母线。
3.3.2 35kV电压侧接线
35KV侧拟定方案同110KV电压级别。
由以上比较成果懂得，方案II与方案I均有较好可靠性和灵活性，鉴于35KV侧负荷规定，宜采用方案II接线形式。于是35KV侧接线形式分析可按照110KV侧分析，草拟方案I同上比较分析同上。鉴于35KV侧负荷性质对供电可靠性规定，宜采用方案II采用单母分段，手车式高压开关柜屋内配电装置。
3.3.3 10KV电压侧接线
10KV侧拟定方案同110KV电压级别。
依照《电力工程电气设计手册》第10-2节“6～35KV配电装置”所述，6～10KV配电装置普通均为屋内布置，当出线不带电抗器，普通采用成套开关柜单层布置。且当6～35KV配电装置采用小车式高压开关柜时，不适当采用旁路设施。于是10KV侧接线形式分析可按照110KV侧分析，草拟方案I同上比较分析同上。鉴于10KV侧负荷性质对供电可靠性规定，宜采用方案II采用单母分段，手车式高压开关柜屋内配电装置。
第4章 短路电流计算及电气设备选取
4.1 短路电流危害
在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，普通可达数千安。短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大电动力，并且使设备温度急剧上升有也许损坏设备；在短路点附近电压明显下降，导致这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所浮现不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将导致发电机失去同步，而使整个电力系统运营解列。
4.1.1 短路电流实用计算基本假设条件
1．系统在正常工作时三相是对称；
2．电力系统中各元件磁路不饱和，即各元件电抗值与电流大小无关；
3．电力系统各元件电阻，普通在高压电路中都略去不计，但在计算短路电流衰减时间常数应计及元件电阻。此外，在计算低压网络短路电流时，应计及元件电阻，但可以不计算复阻抗，而是用阻抗绝对值进行计算；
4．输电线路电容忽视不计；
5．变压器励磁电流忽视不计，相称于励磁阻抗回路开路，这样可以简化变压器等值电路。
短路电流计算成果如表4-1
表4-1 短路电流计算成果 单位（KA）
短路点
I"
Itk/2
Itk

ish
110K母线
8.68
8.17
10
9.43
22.16
35KV母线
5.742
5.742
5.742
5.742
14.6
10KV母线
12.21
12.21
12.21
12.21
31.14
详细计算过程附录Ⅰ。
4.2电气设备选取
电气设备选取概述：由于电气设备和载流导体用途及工作条件各异，因而它们选取校验项目和办法也都完全不相似。但是，电气设备和载流导体在正常运营和短路时都必要可靠地工作，为此，它们选取均有一种共同原则。
4.2.1选取原则
1. 应满足正常运营、检修、短路、和过电压状况下规定，并考虑远景发展。
2. 应按本地环境条件校核。
3. 应力求技术先进和经济合理。
4. 与整个工程建设原则应协调一致。
5. 同类设备应尽量减少种类。
6. 选用新产品均应具备可靠实验数据。
4.2.2电气设备和载流导体选取普通条件
1. 按正常工作条件选取
（1） 额定电压：所选电气设备和电缆最高容许工作电压，不得低于装设回路最高运营电压UN≥UNs。
（2） 额定电流：所选电气设备额定电流IN，或载流导体长期容许电流Iy，不得低于装设回路最大持续工作电流I max 。计算回路最大持续工作电流I max 时，应考虑回路在各种运营方式下持续工作电流，选用最大者。
2. 按短路状态校验
（1）热稳定校验
当短路电流通过被选取电气设备和载流导体时，其热效应不应超过容许值，It2t> Qk，tk=tin+ta，校验电气设备及电缆（3～6KV厂用馈线电缆除外）热稳定期，短路持续时间普通采用后备保护动作时间加断路器全分闸时间。
（2）动稳定校验
ies＞ish，用熔断器保护电气设备和载流导体，可不校验热稳定；电缆不校验动稳定。
（3）短路校验时短路电流计算条件
所用短路电流其容量应按详细工程设计规划容量计算，并应考虑电力系统远景发展规划；计算电路应按也许发生最大短路电流正常接线方式，而不应按仅在切换过程中也许并列接线方式；短路种类普通按三相短路校验；对于发电机出口两相短路或中性点直接接地系统、自耦变压器等回路中单相、两相接地短路较三相短路更严重时，应按严重状况校验。
（4）绝缘水平
在工作电压作用下，电器内外绝缘应保证必要可靠性。接口绝缘水平应按电网中浮现各种过电压和保护设备相应保护水平来拟定。
由于变压器短路时过载能力很大，双回路浮现工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应依照实际需要来拟定。
高压电器没有明确过载能力，因此在选取其额定电流时，应满足各种也许方式下回路保持工作电流规定。
4.3高压断路器选取
高压断路器在高压回路中起着控制和保护作用，是高压电器中最重要电气设备。
型式选取：
本次在选取断路器中，考虑了产品系列化，既尽量采用同一型号断路器，以便减少备用件种类，以便设备运营和检修。
选取断路器时应满足如下基本规定：
1. 在合闸运营时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，虽然通过短路电流，也应当具备足够热稳定性和动稳定性。
2. 在跳闸状态下应具备良好绝缘性。
3. 应有足够断路能力和尽量短分段时间。
4. 应有尽量长机械寿命和电气寿命，并规定构造简朴、体积小、重量轻、安装维护以便。
考虑到可靠性和经济性，以便运营维护和实现变电站设备无油化目的，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前程断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长并且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由