110kv变电站及其配电系统的设计.doc

毕业设计报告

课题名称 110kV变电站一次部分设计

专 业 电气工程及其自动化

班 级 电气工程2班

目录
摘 要 2
绪论 3
第一章 原始资料及其分析 4
1.原始资料 4
1.1电压等级 4
1.2变电站位置示意图： 4
1.3待建变电站负荷数据（表1） 5
1.4地形 地质 5
1.5水文 气象 6
1.6环境 6
2. 原始资料分析 6
第二章 负荷分析 7
1. 负荷分析的目的 7
2. 待建变电站负荷计算 7
2.1 35kV 侧 7
2.2 10kV 侧 7
2.3站用电容量 8
2.4待建变电站供电总容量 8
第三章 变压器的选择 9
3.1主变压器的选择 9
3.2主变压器台数的确定 9
3.3主变压器容量的确定 9
3.4主变压器相数的确定 10
3.5主变压器绕组数和接线组别的确定 10
3.6主变压器调压方式的确定 10
3.7主变压器冷却方式的确定 11
3.8主变压器型号的确定 11
第四章 电气主接线 11
4.1 电气主接线设计概述 12
4.1.1对电气主接线的基本要求 12
4.1.2变电站电气主接线的设计原则 12
4.1.3电气主接线设计步骤 13
4.2 电气主接线的基本形式 14
4.3 电气主接线选择 15
第五章 短路电流计算 18
5.1．短路电流计算的目的和条件 18
5.1.1短路电流计算的目的 18
5.1.2短路电流计算条件 18
5.2. 短路电流的计算步骤和计算结果 19
5.2.1计算步骤 19
5.2.2 计算各回路电抗（取基准功率Sd = 100MVA Ud=UaV） 19
5.2.3计算各短路点的最大短路电流 20
第六章 配电装置及电气设备的配置与选择 21
6.1 导体和电气设备选择的一般条件 22
6.1.1 一般原则 22
6.1.2技术条件 22
t —设备允许通过的热稳定电流时间（s） 23
6.1.3 环境条件 23
6.2. 设备的选择 23
6.2.1 断路器的选择和校验 24
6.2.2 隔离开关的选择与校验 26
6.2.3 35kv侧断路器及隔离开关的选择及校验 26
6.2.4 10kv侧断路器及隔离开关的选择及校验 28
6.2.5 导线的选择 31
6.2.6 互感器的选择 33
6.2.7 避雷器的选择 34
6.3. 高压配电装置的配置 35
6.3.1高压配电装置的设计原则与要求 35
6.3.2高压配电装置的配置 36
第七章 二次回路部分 36
7.1 继电保护的基本知识 36
7.2 110kv线路的继电保护配置及整定计算 36
7.2.1 110kV线路继电保护配置 36
7.2.2 110kV线路继电保护整定计算 37
7.3 变压器的继电保护及整定计算 41
7.3.1 变压器的继电保护 41
7.3.2 变压器的继电保护整定计算 42
7.4 母线保护 44
7.5 备自投和自动重合闸的设置 46
7.5.1 备用电源自动投入装置的含义和作用 46
7.5.2 自动重合闸装置 46
第八章 所用电的设计 47
8.1 所用电接线的一般原则 47
8.2 所用变压器的选择 47
8.3 所用电的主接线形式 48
第九章 防雷保护 48
9.1防雷设计 48
9.1.1避雷器的类型 48
9.1.2避雷器的选择和校验 48
9.1.3避雷针的配置 51
结 束 语 52
致 谢 53

摘 要

伴随十八大的闭幕和两会的胜利召开，中部崛起被提升为国家议程，中原经济区已成为中部新的经济发展区，经济将迅速发展，中原供电区域用电负荷也将迅速增长，截至2006年底，该供电区有110kV变电站2个， 2005年郑州市区电网最高负荷55MW，2006年榆林市供电区电网最高负荷达58MW，增长幅度5.5％，预计2007年榆林市供电区电网最高负荷达72MW。随着市政府的搬迁和当地经济的快速发展，郑州市区局部地区预期负荷增长较快，仅靠两个110kV变电站无法满足工业区负荷日益增长的需求。随着因此，急需在开发区供电区域内新建一座110kV变电站以满足日益增长的用电需求。为满足郑州市和开发区与日俱增的用电需求，根据《2008-2012年郑州市电网滚动规划》，于2013年拟在郑州市东区新建110kV变电站。
变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。
。

[关键词] 变电站 输电系统 配电系统 高压网络 补偿装置

绪论

电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。
由于电能在工业及国民经济的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能书送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。
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。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。
变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是110KV降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。
变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于保护下级各负荷是十分有利的。这样不仅保护了各负荷设备的安全利于延长是使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于
提高工农业生产效率是十分有效的。工业产品的效率提高也就意味着产品成本的降低，市场竞争力增大，进而可以使企业效益提高，为国民经济的发展做出更大的贡献。生活用电等领域的供电可靠性，可以提高人民生活质量，改善生活条件等。可见，变电站的设计是工业效率提高及国民经济发展的必然条件。

第一章 原始资料及其分析

1.原始资料
待建变电站是郑州地区电网改造的重要部分，预计使用3台变压器，初期一次性投产两台变压器，预留一台变压器的发展空间。
1.1电压等级
变电站的电压等级分别为110kV,35kV,10kV。
110kV ： 2回
35kV ： 5回 （其中一回备用）
10kV ： 12回 （其中四回备用）
1.2变电站位置示意图：

待建变电站
A
B
C

图1 变电站位置示意图
Fig1 Transformer substation position sketch map
1.3待建变电站负荷数据（表1）
表1 待建成变电站各电压等级负荷数据
Tab.1 each voltage grade burden data of substation

电压等级
用电单位
最大负荷(MW)
用电类别
回路数
供电方式
距离(km)
35kV
宇通公司
15
1
1
架空
39
铜厂
10
1，2
1
架空
25
A变电站
15
3
1
架空
35
B变电站
20
3
1
架空
40
备用

1

10kV
富士康科技
0.56
3
1
电缆
4
东区印刷厂
0.5
3
1
电缆
5
新郑手机壳厂
0.63
2
2
电缆
4
中牟电机厂
0.42
2
1
电缆
3
荥阳机械厂
0.8
3
1
架空
14
配电变压器A
0.78
1
1
架空
15
配电变压器B
0.9
3
1
架空
16
其它
0.7
3
2
电缆
4

备用

2

注：
（1）35kV ,10kV负荷功率因数均取cos¢=0.85
（2）负荷同时率：35kV kt=0.9
10kV kt=0.85
（3）年最大负荷利用小时数均为Tmax=3500小时/年
(4）网损率为 A%=8%
（5）站用负荷为50kW cos¢=0.87
（6）35kV侧预计新增远期负荷20MV 10kV侧预计新增远期符合6MV
1.4地形 地质
站址选择在地势平坦地区，四周皆为农田，地质构造皆为稳定区，站址标高在50年一遇的洪水位以上，地震烈度为6度以下。
1.5水文 气象
年最低气温为5度，最高气温为40度，月最高平均气温为31度，年平均气温为22度，降水量为2000毫米，炎热潮湿。
1.6环境
站区附近无污染源

2. 原始资料分析
（1）本工程情况变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。
（2）电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（5～10年），变电站在电力系统中的位置和作用，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）负荷情况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。
（4）环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。
（5）设备制造情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。

第二章 负荷分析

1. 负荷分析的目的
负荷计算是供电设计计算的基本依据和方法，计算负荷确定得是否正确无误，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。对供电的可靠性非常重要。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确负荷计算的重要性。负荷计算不仅要考虑近期投入的负荷，更要考虑未来几年发展的远期负荷，如果只考虑近期负荷来选择各种电气设备和导线电缆，那随着经济的发展，负荷不断增加，不久我们选择的设备和线路就不能满足要求了。所以负荷计算是一个全面地分析计算过程，只有负荷分析正确无误，我们的变电站设计才有成功的希望。
2. 待建变电站负荷计算
2.1 35kV 侧
近期负荷：P近35 =15+10+15+20=60MW
远期负荷：P远35 =20MW
=60+20=80MW
P35＝ kˊ(1+k")=80*0.9*（1+0.08）=77.76MW
Q35＝P·tgφ＝P·tg(cos－10.85)=48.20 MVar
视在功率
Sg35＝==91.482 MVA
IN35 ===1.509kA
2.2 10kV 侧
近期负荷：P近10 =0.56+0.5+0.63+0.42+0.8+0.78+0.9+0.7=5.29MW
远期负荷：P远10 =6MW
=5.29+6=11.29MW
P10＝ kˊ(1+k")=11.29*0.85*（1+0.08）=10.364MW
Q10＝P·tgφ＝P·tg(cos－10.85)=6.423 MVar
视在功率
Sg10＝==12.192 MVA
IN10 ===0.7039kA
2.3站用电容量
Sg所＝＝＝0.057MVA
2.4待建变电站供电总容量
S∑= Sg35+ Sg10+ Sg所= 91.482+12.192+0.057＝103.731(MVA)
P∑= P35+ P10+ P所=77.76+10.364+0.05＝88.174(MW)

第三章 变压器的选择

主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，它的选择依据除了依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统联系的紧密程度。另外主变选择的好坏对供电可靠性和以后的扩建都有很大影响。总之主变压器的选择关系到待建变电站设计的成功与否，所以对主变压器的选择我们一定要全方面考虑。既要满足近期负荷的要求也要考虑到远期。
3.1主变压器的选择
变压器是变电站的重要设备，其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构，如选用适当不仅可减少投资，减少占地面积，同时也可减少运行电能损耗，提高运行效率和可靠性，改善电网稳定性能。
3.2主变压器台数的确定
为保证供电可靠性，变电所一般设两台主变压器。考虑到本变电站远期扩建，将增加一台。
3.3主变压器容量的确定
表3-1 电力需求预测方案
年份
需求预测
2004
(实绩)
2005
(预计)
2006
(预测)
2007
(预测)
2008
(预测)
2010
(预测)
2015
(预测)
项目区
负荷
(兆伏安)
39.49
45.47
52.35
59.38
67.36
76.41
108
备注：表按2006年建成投产项目列出预测水平年
根据《电力工程设计手册》，变压器容量应根据计算负荷选择，对平稳负荷供电的单台变压器
（2.1）
式中：S为计算负荷容量（kVA）；Se为变压器容量（kVA）；β为负荷率（一般取85％左右）。
本系统中只有10kv一个负荷等级。2007年预测最大负荷S为59.38MVA ，需要选择的变压器容量

主变压器容量确定的要求：根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。，当一台停运时，另一台则承担70%为35.331MVA。故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求，采用暗备用工作方式。
2015年预测最大负荷S为108MVA ，需要选择的变压器容量：
，，当一台停运时，其余变压器则承担70%为64.26MVA。故远期增设一台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。
3.4主变压器相数的确定
容量为300kV及以下机组单元连接的主变压器和330kV及以下电力系统中，一般都选三相变压器，因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗大、配电装置复杂。采用“降压结构”的线圈，排列成铁芯一低压一高压线圈，高与低之间阻抗最大。
3.5主变压器绕组数和接线组别的确定
由于本次设计变电站为110kV和10kV两个电压等级，该变电所选双绕组变压器。连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，110kV以上电压，变压器绕组都采用YN连接； 10kV采用D11连接。
3.6主变压器调压方式的确定
为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。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的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。
3.7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、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环导向冷却。自然风冷却及强迫风冷却适用与中小型变压器；强迫油循环风冷却一般适用与大容量变压器，在水源充足的情况下也可采用强迫油循环水冷却；强迫油循环导向冷却是大型变压器采用的高效率的冷却方式。
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。
3.8主变压器型号的确定
查《电力工程电气设备手册：电气一次部分》，选定变压器的容量为50MVA。由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查《大型变压器技术数据》选定主变型号为：SZ10-50000/110。
主要技术参数如下：
额定容量（kVA）：50000
额定电压（kV）：高压—110±8×1.25% ；低压—10.5
连接组标号：YNd11
空载损耗（W）：42+15%
负载损耗（W）：184+15%
空载电流（%）：≤0.3
短路阻抗（%）：14.5±7.5%

第四章 电气主接线

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。
4.1 电气主接线设计概述
4.1.1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。
4.1.2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%。
4.1.3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。
4.2 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。
4.3 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。

第五章 短路电流计算

5.1．短路电流计算的目的和条件
短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流直接影响电器的安全，危害主接线的运行。为使电气设备能承受短路电流的冲击，往往需选用大容量的电气设备。这不仅增加了投资，甚至会因开断电流不能满足而选不到符合要求的电气设备。因此要求我们在设计变电站时一定要进行短路计算。
5.1.1短路电流计算的目的
在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要内容。其计算的目的主要有以下几个方面：
⑴ 电气主接线的比较。
⑵ 选择导体和电器。
⑶ 在设计屋外高型配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。
⑷ 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。
⑸ 接地装置的设计，也需要用短路电流。
5.1.2短路电流计算条件
一，基本假定
⑴ 正常工作时，三相系统对称运行；
⑵ 所有电源的电动势相位、相角相同；
⑶ 电力系统中的所有电源都在额定负荷下运行；
⑷ 短路发生在短路电流为最大值的瞬间；
⑸ 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；
⑹ 除去短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计；
⑺ 元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围；
⑻ 输电线路的电容忽略不计。
二，一般规定
⑴ 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，应本工程设计规划容量计算，并考虑远景的发展计划；
⑵ 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响；
⑶ 导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。
5.2. 短路电流的计算步骤和计算结果
5.2.1计算步骤
在工程计算中，短路电流其计算步骤如下：
1、选定基准电压和基准容量，把网络参数化为标么值；
2、画等值网络图；
3、选择短路点；
4、按短路计算点化简等值网络图，求出组合阻抗；
5、利用实用曲线算出短路电流。
5.2.2 计算各回路电抗（取基准功率Sd = 100MVA Ud=UaV）

根据上面所选的参数进行计算：
X1＝X2＝Xｘ＝0.4×80×＝0.241
X3＝X4＝1/200×(UK12%＋UK31%－UK23%)
＝1/200×(10.5＋18－6.5) ×
=0.175
X5＝X6＝1/200×(UK12%＋UK23%－UK31%)
＝1/200×(10.5＋6.5－18) ×
=-0.008≈0
X7＝X8＝1/200×(UK23%＋UK31%－UK12%)
＝1/200×(6.5＋18－10.5) ×
=0.111
由于两台变压器型号完全相同，其中性点电位相等，因此等值电路图可化简为

X13=X1/2=0.241/2=0.1205
X10=X3/2=0.175/2=0.0875
X11=X5/2=-0.008/2=-0.0040
X12=X7/2=0.111/2=0.0555
5.2.3计算各短路点的最大短路电流
（1）K１点短路时
XΣ*＝X13＝0.1205
I” *＝I S∞*＝1／XΣ*＝1／0.1205=8.299
短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S *Id＝8.299×＝4.166（kA）
短路冲击电流： ish.S＝2.55 I”S＝2.55×4.166＝10.624（kA）
全电流最大有效值：Ish.S ＝1.51 I”S ＝1.51×4.166=6.2816（kA）
短路电流容量： Sd”= I”S Un=829.78(MV)
(2) K2点短路时
XΣ*＝X13+X10+X11=0.1205+0.0875-0.0040=0.204
I” *＝I S∞*＝1／XΣ*＝1/0.204=4.902
短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S *Id＝4.902×=7.649（kA）
短路冲击电流： ish.S＝2.55 I”S＝2.55×7.649＝19.505（kA）
全电流最大有效值：Ish.S ＝1.51 I”S ＝1.51×7.649=11.550（kA）
短路电流容量： Sd”= I”S Un=490.179 (MV)
(3) K3点短路时
XΣ*＝X13+X10+X12=0.1205+0.0875+0.0555=0.2635
I” *＝I S∞*＝1／XΣ*＝1/0.2635=3.795
短路次暂态电流：I”S＝IS∞＝I”S *Id＝3.795×=20.868（kA）
短路冲击电流： ish.S＝2.55 I”S＝2.55×20.868＝53.213（kA）
全电流最大有效值：Ish.S ＝1.51 I”S ＝1.51×20.868=31.511（kA）
短路电流容量： Sd”= I”S Un=379.505(MV)
从计算结果可知，三相短路较其它短路情况严重，它所对应的短路电流周期分量和短路冲击电流都较大，因此，在选择电气设备时，主要考虑三相短路的情况。

第六章 配电装置及电气设备的配置与选择

6.1 导体和电气设备选择的一般条件
电器选择是发电厂和变电站电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电气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相同，但对它们的基本要求却是一致的。电器要能可靠的工作，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。

6.1.1 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、选择导体时应尽量减少品种；
4、应力求技术先进和经济合理；
5、扩建工程应尽量使新老电器型号一致；
6、选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格
6.1.2技术条件
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，长期工作条件
（一）电压
选用电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即
Umax≥Ug
（二）电流
选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即
Ie≥Ig
由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。
高压电器没有明确的过载能力，所以在选择额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。
所选用电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。
二， 短路稳定条件
（一）校验的一般原则
（1） 电器在选定后按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流。
（2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。
2
（3）短路的热稳定条件
Itt≥Qd
2
式中 Qdt—在计算时间tjs秒内，短路电流的热效应（kA •s）
It —t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA）
t —设备允许通过的热稳