1.1设计题目
110KV降压变电站电气设计
1.2原始资料
1.2.1 系统参数：系统至110KV母线的短路容量为3984MVA，110KV架空线路，长
22km。
1.2.2 变电所A资料
35KV出线4回
1、负荷7-10MW，线路长30km，1回
2、负荷6-8MW，线路长25km，1回 3、负荷5-8MW，线路长20km，1回 4、负荷4-7MW，线路长15km，1回 功率因数0.85 10 KV出线4回
1、负荷1.5-2MW，线路长10km，1回
2、负荷1.6-2.2MW，线路长12km，1回 3、负荷0.5-1.2MW，线路长7km，1回 4、负荷0.7-1.5MW，线路长9km，1回 负荷同时率0.75 待建变电所考虑15%的负荷发展余地，地形平坦无污染，环境温度θ=35℃,最大负荷利用小时数：T=5000h/年。
1.2.3 110KV线路电抗按0.4欧姆/km计。 1.2.4 发电厂变电所地理位置图如图所示。
图1-1 发电厂变电所地理位置图
1
G—汽轮发电机QFQ-50-2，50MW，Xd”=0.124,cosφ=0.8； T---变压器SF7-40000/121+2*2.5%； L1：70km，L2：60km；L3：40km；
1.3设计任务
1、计算负荷，选择主变的容量和台数； 2、确定电气一次主接线方案； 3、短路电流计算；
4、选择各级导线型号和截面； 5、选择一次电气设备；
6、防雷保护和接地装置计算； 7、继电保护计量装置配置；
8、编写设计说明书：包括设计总说明、设计计算书；
9、设计图纸：包括电气主接线图、电气总平面布置图、各电压等级电气间隔断面图、 继电保护测量配置图、防雷保护及接地装置布置图、屋内配电装置图
2
第2章 电气主接线的设计
2.1
原始资料分析
本设计的变电站为降压变电站,有三个电压等级：高压侧电压为110kv,有二回进线；中压侧电压为35kv,有四回出线。低压侧电压为10kv,有四回出线。从以上资料可知本变电站为终端变电站。
2.2 主接线的设计
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、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，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。终端变电站的作用是降压供给附近用户或企业，其接线应尽可能采用断路器数目较少的接线，以节省投资和减少占地面积。随着出线数的不同，可采用桥形、单母分段等。低压侧采用单母线和单母线分段。可按以下几个原则来选：
2.2.1 主接线选择原则
1、 运行的可靠
断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。
2、 具有一定的灵活性
主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。
3、 操作应尽可能简单、方便
主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。
4、 经济上合理
主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。
5、 应具有扩建的可能性
由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。主接线方案初步拟定两套，综合对可靠性、灵活性及经济性等要求考虑，作出力争技术先进供电可靠、经济合理的主接线方案。此主接线方案还应在检修、事故等特殊状态下操作方便，调度灵活、检修安全、扩建方便。
3
方案Ⅰ：110KV侧采用单母分段，35KV采用单母分段带旁母，10KV采用单母分段。
图2-1 电气主接线方案一
方案Ⅱ：110KV侧采用内桥接线，35KV采用单母分段，10KV单母接线。
图2-2 电气主接线方案二
2.2.2 分析比较过程
2.2.2.1 110KV侧(2回进线) 方案1：110KV侧采用单母线分段接线
其优缺点： 1、当母线发生故障或检修时，仅断开该段电源和变压器，非故障段仍可继续
4
工作，不影响变电站的运行。 2、单母线分段便于过渡为双母线接线。
3、采用的开关、刀闸较多，某一开关检修时，对有穿越电流的环网线路有影响。 4、开关检修时，可用采用另一段运行，无需停电。 5、易于扩建，利于以后规划。
方案2：采用内桥接线
其优缺点：1、两台断路器1DL和2DL接在电源出线上，线路的切除和投入是比较方便。
2、当线路发生故障时，仅故障线路的断路器断开，其它回路仍可继续工作。 3、当变压器故障时，如变压器1B故障，与变压器1B连接的两台断路器1DL
和3DL都将断开，当切除和投入变压器时，操作也比较复杂。
4、较容易影响有穿越功率的环网系统，内桥接线适用于故障较多的长线路，且变压器不需要经常切换运行方式的变电所。
2.2.2.2 10KV侧(4回出线)
分析：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时，一般采用单母线分段接线，本设计为终端变电所，为保证供电可靠性也采用单母分段接线方式。
2.2.2.3 35KV 侧（4回出线）
35kv送出四回线路,可采用单母线接线或单母线分段接线方式。但单母线接线方式只适用于6~220kv系统中只有一台发电机或一台主变压器的发电厂或变电所。一般主变不少于2台，故选用单母分段带旁路接线方式。
2.2.3 主接线方案结果
由以上分析比较，综合可靠性和经济性可得变电站的主接线方案为方案一：110KV采用单母分段接线方式，35KV采用单母分段带旁路接线方式，10KV采用单母分段接线。
2.3 变电站主变压器的选择
变电所主变压器容量一般应按5-10年规划负荷来选择。根据城市规划，负荷性质，电网结构等综合考虑确定其容量。对于重要变电所应考虑以1台主变压器停运时其余变压器容量在计及负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电。对于一般变电所，当一台主变停运时，其余变压器的容量应能满足全部负荷的70%-80%，在目前实际的运行情况变电所中一般均是采用两台变压器互为暗备用并联运行。
变压器容量首先应满足在Sc下，变压器能够可靠运行。 对于单台：SNT≥Sc
对于两台并联运行：SNT1+SNT2＞Sc
SNT1≥Sc1+Sc2 SNT2≥Sc1+Sc2
5
变压器除满足以上要求外还需要考虑变电所发展和调整的需要，并考虑5-10年的规划，并留有一定的裕量并满足变压器经济运行的条件。
根据现实运行的经验，一般是采用两台变压器互为备用。对于两台互为备用并联运行的变压器，变电所通常采用两台等容量的变压器，单台变压器容量视它们的备用方式而定：
1. 暗备用：两台变压器同时投入运行，正常情况下每台变压器各承担负荷的50%，
此时，变压器的容量应按变压器最大负荷的70%选择，其有显著的优势：1.正常情况下，变压器的最大负荷率为70%，符合变压器经济运行并留有一定的裕量。2.若一台变压器故障，另一台变压器可以在承担全部最大负荷下（过负荷40%）继续运行一段时间。这段时间完全有可能调整生产，切除不重要负荷，保证重要负荷的正常供电。这种暗备用的运行方式具有投资省，能耗小的特点，在实际中得到广泛应用。
2. 明备用：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用。此时，两台变压
器按最大负荷时变压器负荷率为100%考虑，较暗备用能耗大，投资大，故在实际中不常采用。
变压器选择方法：根据负荷计算出的Sc，由于采用两台变压器互为暗备用并联运行，单台变压器容量按70%*Sc选择，并考虑5-10年规划，留有15%的发展余地。
SNT=0.7* Sc*（1+15%）
所选择的变压器容量SNT＞0.7* SC*（1+15%）即可。
考虑两台主变压器互为暗备用，单台容量按计算容量SC的70%选择。考虑5-10年的计算规划并留有一定的裕量，则单台S总=Scmax×0.7×（1+15%）=35.21×1.15×0.7=28.34 MVA。所以单台容量只要大于28.34 MVA即可。
另外，单台容量S总=28.34 MVA> Scmin= 22.325MVA,满足最小负荷时单台主变独立运行。 综合上述条件考虑，本变电站选择2台SFS7——31500/110型变压器。 其技术参数如下：
表2-1 SFS7——31500/110型变压器参数 型号 额定容量KVA 额定电压 SFS7——31500/110 31500 高压 中压 110±2×2.5% 35±2×2.5% 121±2×2.5% 38.5±2×2.5% 低压 6.3 6.6 10.5 11 阻抗电压 总体 备注 质量 高中 高低 中低 61.1t 沈阳变 10.5 17~18 6.5 联结组 YN，yn0，d11 损耗kw 空载 46
短路 175 6
第3章 短路电流的计算及导线、设备的选择
3.1 短路电流的计算
根据变电所电气主接线做出等值电路，采用标么值计算，设基准容量SB=100MVA,基准电压UB=UAV,基准电流IB=SB/(3UB)。设K1,K2,K3点短路，则短路系统简化图如下：
图3-1 短路系统简化图
计算过程见计算书，结果如下表： 表3-1 短路电流计算结果表 回路 110KV 35KV 10KV 编号 K1 K2 K3 短路容量 22.96MVA 10.9MVA 29.98MVA 电流冲击值 67.16KA 10.72KA 29.98KA 稳定值 39.77KA 6.35KA 17.76KA 3.2 各电压等级母线及其出线选择
3.2.1 各级电压母线的选择
选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：
1. 选择母线的材料，结构和排列方式； 2. 选择母线截面的大小；
3. 检验母线短路时的热稳定和动稳定；
4. 对35kV以上母线，应检验它在当地睛天气象条件下是否发生电晕；
5. 对于重要母线和大电流母线，由于电力网母线振动，为避免共振，应校验母线
自振频率。
根据以往经验，110kV母线一般采用软导体型式。采用LGJ—185型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ—70，故不进行电晕校验。根据设计要求， 35KV母线应选导体为宜。LGJ—630型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ—70，故不进行电晕校验。本变电所10KV母线应选硬导体为宜。由于出现负荷不是很大故采用经济电流密度选择方法，所选LMY-63×8型铝母线满足稳定要求。
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以下为导体选择结果（详细的计算选择和校验过程见计算书）： 表3-2 导体选择结果
线路 110KV母线 35KV母线 型号 LGJ-185 LGJ-630 载流量（A） 截面(mm2) 539 1187 995 577 185 630 63*8 210 10KV母线 矩形铝导体 35KV出线 LGJ-210 3.2.2 电缆的选择
电力电缆应按以下条件进行选择和校验： 1、电缆芯线材料及型号 2、额定电压 3、截面选择 4、允许电压降校验 5、热稳定校验
电缆的动稳定由厂家保证，可不必校验。
10KV侧电缆选择如下： 表 3-3 电缆选择结果
类型 三芯油浸纸绝缘铝芯 铅包钢带铠装防腐电缆 载流量 截面 缆芯最高工作温度 60C 348A 240mm2 3.3 电气设备选择
正确地选择电气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。在进行电气设备选择时，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。
3.3.1 设备的选择与校验
3.3.1.1 断路器型式的选择
除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。
断路器的选择及校验条件如下：
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Uzd≥Ug；
Ie≥Ig；
热稳定校验 Ie2.t .t≥ I∞2.t 动稳定校验 ich≤idf
3.3.1.2 隔离开关的选择
隔离开关的主要用途：1.隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。2.倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。3.分、合小电流。
隔离开关选择和校验原则是：1.Uzd≥Ug；2.Ie≥Ig；3.Ie2.t.t ≥ I∞2.t 4.ich≤idf
3.3.1.3 电流互感器的选择
电流互感器的选择和配置应按下列条件： 1.型式：电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6～20kV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35kV及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。
2.Uzd≥Ug； 3.Ie≥Ig；
4.校验动稳定 √2ImKem ≥ich
5.校验热稳定 I∞2.teq＜（Im.kth）2.t
3.3.2 电气主要选择项目汇总表
以下各节列出了各种电器设备选择结果，其计算过程详见计算书。 3.3.2.1 断路器选择
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3-4
表3-4 断路器选择结果表 Imax UN ich 计算数据 设备参数 安装 UNs IN iNcl 台数 地点 型号 (KV) （A） (KA) LW11-110 110 173.6 67.16 变压器110KV侧，母5 110 1600 80 联及出线 LW8-35 35 496 10.7 35KV主变回路，9 35 1600 63 母联及出线 ZN98 10 103.8 60.28 10KV出线回路 8 12 1250 80 ZN32— 10 426 29.98 10KV主变回路3 10/2500 10 2500 100 及母联 3.3.2.2 隔离开关的选择 选择隔离开关的方法和要求与选择断路器相同，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。
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表 3-5 隔离开关选择表 计算数据 UN 设备参数 UNs 型号 (KV) 110 GW5-110 110 GW4-35/1250 GN2-10/1000 35 35 10 10 Imax ich iNcl (KA) 67.16 80 10.7 80 29.98 85 安装 地点 变压器110KV侧及母联两侧 35KV主变回路及母联两侧 10KV主变、分段开关及馈线 台数 IN （A） 173.6 630 496 1250 426 1000 16 28 11 3.3.2.3 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、母线分段及母联断路器、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范围之中。
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、 为了减轻内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内部故障，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： 表3-6电流互感器选择表 安装地点 型 号 额定电流比 1S热稳定倍数Kt 动稳定倍数Kdw 主变110KV侧 LCW-110 主变35KV侧 主变10KV侧 35KV馈线 10KV馈线 LCW-35 LAJ-10 LB-35 LA-10 600/5 15~1000/5 3000/5 300/5 200/5 10
75 65 50 55 80 178 100 90 140 210 3.3.2.4 电压互感器的选择
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，供给保护及绝缘监察装置用。
电压互感器的配置原则如下：
1、母线 除旁路母线外，一般工作及备用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。
2、线路 35KV级以上输电线路，当对端有电源时，为了监视线路有无电压、进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。
3、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： 表3-7 电压互感器选择表 安 装 地 点 型 号 数 量 额 定 变 比 110000100//100 3335000100//100 33最 大 容 量(VA) 2000 110KV母线 JCC6-110 6 35KV母线 JD7-35 6 1000 10KV母线 JDJ-10 2 10000/100/100 640 3.3.2.5 熔断器选择
由于110KV和35KV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：
UNUNs10KVINIch50.527KA
选择结果如下表： 表3-8 熔断器选择表
安 装 地 点 型 号 额定电压（KV） 10 11
额定电流（A） 0.5 最大开断电流（KA） 85 断流容量（MVA） 1000 10KV电压互感器 RN2—10/0.5 3.3.2.6 补偿装置的选择
电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。在电力系统中，整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源，因此必须进行无功补偿。
通常情况下110KV的变电所是在35KV母线和10KV母线上进行无功补偿，本变电所是在10KV母线上并联电容器和可调节的并联电抗器为主要的无功补偿（并联电容器和并联电抗器是电力系统无功补偿的主要常用设备，予优先采用），既将功率因数由0.85提高至0.92，合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可以提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性，故所选的电容器型号为TBB11-2100+2100-3W。
12
第4章 配电装置及所用电系统
4.1配电装置
配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是根据主接线的联结方式，由开关电器、保护
和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。 配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。
屋内配电装置的特点是： 1、 2、 3、 4、
由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小； 维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响； 外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量； 房屋建筑投资较大。
屋外配电装置的特点是： 1、 2、 3、 4、 5、 6、
土建工作量和费用较小，建设周期短； 扩建比较方便；
相邻设备之间距离较大，便于带电作业； 占地面积大；
受外界环境影响，设备运行条件较差，须加强绝缘； 不良气候对设备维修和操作有影响。
配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜、节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式；110KV及以上多位屋外式。当在污秽地区或市区建110KV屋内和屋外配电装置的造价相近时，宜采用屋内型，在上述地区若技术经济合理时，220KV配电装置也可采用屋内型。
发电厂和变电所中6~10KV的屋内配电装置，按其布置型式，一般可以分为三层、二层和单层式。三层式是将所有电器依其轻重分别布置在各层中，它具有安全、可靠性高，占地面积少等特点，但其结构复杂，施工时间长，造价较高，检修和运行不大方便。二层式是将断路器和电抗器布置在底层。与三层式相比，它的造价较低，运行和检修较方便，但占地面积有所增加。三层式和二层式均用于出线有电抗器的情况。单层式占地面积较大，如容量不太大，通常采用成套开关柜，以减少占地面积。
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屋外配电装置的型式除与主接线有关外，还与场地位置、面积、地址、地形条件及总体不知有关，并受到设备材料的供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。
普通中型配电装置，国内采用较多，已有丰富的经验，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。中型配电装置广泛应用于110~500KV电压级。
高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比普通中型节约50%左右。但耗用钢材较多，检修运行不及中型方便。半高型布置节约占地面积不如高型显著，但运行、施工条件稍有改善，所用钢材比高型少。一般高型适用于220KV配电装置，而半高型宜于110KV配电装置。
根据以上原则，选择配电装置如下： 表4-1 配电装置选择表
110KV 35KV 10KV 屋外中型配电装置 屋外中型配电装置 屋内单层配电装置 4.2所用电系统
本节主要讲述所用电负荷、所用变的选择及所用电系统的接线原则等的基本概念。
4.2.1 确定所用变压器的台数。
一般变电所均装设两台所用变压器，以满足整流操作电源、强迫油循环变压器、无人值班等的需要。另外，如果能够从变电所外引入可靠的380V备用电源时，变电所可以只装设一台所用变压器。本设计将所用变压器安装在最低一级电压侧，由10KV侧引出，考虑到可靠性，选用两台所用变互为备用。
4.2.2 确定所用变压器容量。
根据所用负荷的统计和计算，并考虑今后负荷的发展选用合适变压器的容量。 所用变容量=0.2%主变容量=0.2%*31500=63KVA 故选用2台电力变压器SJL1-63/10，Y/Y0-12。
4.2.3 确定所用变压器的引线方式。
当变电所内有较低电压母线时，一般从这类母线引接电源，这个引接方式具有经济和可靠性较高的特点。如能在母线两个不同分段上分别引用所用电源，则供电可靠性更高。
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4.2.4直流供电系统
直流供电系统主要是指变电所中的直流蓄电池组，其使用目的是：用于控制、信号、继电保护和自动装置回路操作电源，也用于各类断路器的传动电源以及用于直流电动机拖动的备用电源。
本次设计直流系统可采用智能高频开关电源系统。蓄电池采用2×100AH 免维护铅酸蓄电池，单母线分段接线，控制母线与合闸母线间有降压装置。直流屏两面，电池屏两面。该型直流系统是模块化设计，N+1热备份;有较高的智能化程度，能实现对电源系统的遥测、遥控、遥信及遥调功能;可对每一个蓄电池进行自动管理和保护。
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第5章 变电所保护配置
5.1继电保护配置
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。
变压器的故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障，油箱内部故障包括相间短路，绕组的匝数短路和单相接地短路，外部故障包括引线及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：
5.1.1主变保护部分：
主变保护应设置如下保护装置
1. 差动保护 防止变压器绕组和引出线相间短路，直接接地系统侧和引出线的单相接地
短路及绕组见的短路。
2. 瓦斯保护 防止变压器油箱内部或断线故障及油面降低。
3. 零序电流保护、零序电压保护 防止直接接地系统中变压器外部接地短路并作为瓦
斯保护和差动保护的后备。 4. 防止变压器过励磁。
5. 过电流保护（或阻抗保护） 防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护的
后备。
6. 过负荷保护 防止变压器对称过负荷。
7. 反映变压器油温及油箱内压力升高和冷却系统故障的相应保护。
5.1.2、线路保护
5.1.2.1 110KV、35KV线路保护部分：
1. 距离保护
2. 零序过电流保护 3. 自动重合闸 4. 过电压保护
5.1.2.2 10KV线路保护：
1、10kV线路保护：采用微机保护装置，实现电流速断及过流保护、实现三相一次重合闸。2、10kV电容器保护：采用微机保护装置，实现电流过流保护、过压、低压保护。 3、10kV母线装设小电流接地选线装置，发送有选择性的单相接地遥信。 5.1.2.3 母线保护
母线是电力系统汇集和分配电能的重要元件，母线发生故障，将使连接在母线上的所有元件停电。若在枢纽变电所母线上发生故障，甚至会破坏整个系统的稳定，使事故进
16
一步扩大，后果极为严重。对母线保护的要求是：必须快速有选择地切除故障母线；应能可靠、方便地适应母线运行方式的变化；接线尽量简化。母线保护的接线方式，对于中性点直接接地系统，为反映相间短路和单相接地短路，须采用三相式接线；对于中性点非直接接地系统只需反映相间短路，可采用两相式接线。母线保护大多采用差动保护原理构成，动作后跳开连接在该母线上的所有断路器。
按构成原理的不同，母线保护主要有完全电流差动母线保护、电压差动母线保护、具有比率制动特性的电流差动保护。综上，110KV母线保护规划选择母联相位比较差动保护，35KV，10KV母线保护规划采用电流差动母线保护
5.2防雷保护和接地装置
5.2.1 变电所的防雷设计原则
变电所的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护试验方便，并在在保证可靠性的前提下力求经济性。
5.2.2 变电所的主要防雷设备
防止雷电直击的主要设备有避雷针、避雷线；防止雷电波沿架空线路侵入电气设备和建筑物内部的主要设备是避雷器。避雷针有单支，多支，等高与不等高之分。现实用的比较多的是氧化锌避雷器和阀型避雷器等。
5.2.3 变电所的防雷设计
防止雷电直击的主要电气设备是避雷针，避雷针由接闪器和引下线、接地装置等构成。避雷针的位置确定，是变电所防雷设计的关键步骤。首先应根据变电所电气设备的总平面布置图确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程范围的要求，初步确定避雷针的安装位置后再根据下列公式进行，校验是否在保护范围之内。 5.2.3.1 单根避雷针的保护范围应按下列公式确定：
当hxh/2时，rx(1.5h2hx)p
式中hx-被保护物高度，m ； h—避雷针的高度，m ；rx—每侧保护范围的宽度，m
p—高度影响系数，当h≤30m, p=1, 当30＜h<120 , p=30 h5.2.3.2 两支等高避雷针保护范围确定方法：
两针外侧的保护范围应按单支避雷针的计算方法确定，两针间的保护最低点高度应按下式计算：
h0hD/7p
式中h0—两针间保护最低点的高度
D—两避雷针间的距离
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两针间hx在水平面上的保护范围的一侧的最小宽度按下式计算： 当hxh0/2时， bxh0hx 当hxh0/2时， bx1.5h02hx 式中bx—保护范围的一侧最小宽度 求出bx后就可以确定两针间的保护范围。
5.2.3.3 三支等高避雷针所形成的外侧保护范围，分别按两支等高避雷针的计算方法确定；
如果在三针内侧各相邻避雷针间保护范围的一侧最小宽度bx≥0，则全面积即受到
保护，。四支以上等高避雷针所形成的四角形或多边形，可先将其分成两个或多个
三角形，然后按三支等高的避雷针的方法计算确定保护范围。 防雷设计的基本经验 1、 在作防雷设计前，应到当地气象部门了解最新的当地年平均雷暴日数和年平均
雷暴次数，以便确定计算标准。
2、 根据开关场布置形式，确定避雷针的支数、高度。 3、 充分利用进线终端杆的高度，设计安装避雷针。
4、 避雷针与主变压器应尽量保持15~20m的距离，避免对主变压器的逆闪络和逆
变电压。
5、 应充分考虑跨步电压的危险，建议避雷针到主控制室的距离不小于10m，独立
避雷针距道路应在3m以上。
6、 接地电阻必须符合各种规程、规范的要求。 7、 在设计标准时和设备选型应留有适当的裕度。
5.2.3.4防雷设计的基本经验
1、在作防雷设计前，应到当地气象部门了解最新的当地年平均雷暴日数和年平均雷暴次数，以便确定计算标准。
2、根据开关场布置形式，确定避雷针的支数、高度。 3、充分利用进线终端杆的高度，设计安装避雷针。
4、避雷针与主变压器应尽量保持15~20m的距离，避免对主变压器的逆闪络和逆
变电压。
5、应充分考虑跨步电压的危险，建议避雷针到主控制室的距离不小于10m，独立避雷针距道路应在3m以上。
6、接地电阻必须符合各种规程、规范的要求。 7、在设计标准时和设备选型应留有适当的裕度。
根据防雷及过电压保护规范，为防止直接雷击，在所区四周设置四支高度为30m钢构架避雷针，保护所区建筑、构架和设备。每支避雷针设置单独接地装置，其冲击电阻小于等于10。
5.2.3.5避雷器的选择
避雷器是电力系统中主要的防雷保护装置之一，只有正确地选择避雷器，方能发挥其应有的防雷保护作用。
氧化锌避雷器是目前国际最先进的过电压保护器。由于其核心元件采用氧化锌电阻片，与传统碳化硅避雷器相比，改善了避雷器的伏安特性，提高了过电压通流能力，从而带来
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避雷器具特征的根本变化。避雷器是电力系统中主要的防雷保护装置之一，只有正确地选择避雷器，方能发挥其应有的防雷保护作用。
当避雷器在正常工作电压下，流过避雷器的电流仅有微安级，当遭受过电压时，由于氧化锌电阻片的非线性，流过避雷器的电流瞬间达数千安培，避雷器处于导通状态，释放过电压能量，从而有效地限制了过电压对输变电设备的侵害。
故根据本变电所的特点避雷器的选择如下： 110KV侧选择YH5WZ-100/260型避雷器； 35KV侧选择YH5W-51/134型避雷器； 10KV侧选择YH5WZ-17/45型避雷器；
5.2.4 接地网的布置
变电所内必须安装闭合的接地网，并装设必需的均压带，接地网采用水平接地为主，辅以垂直的封闭复合式接地网。主接地网电阻R≤4Ω；避雷针设独立接地体，它于主接地网地中距离T≥5m，其接地电阻R≤10Ω。接地网有均压、减少接触电势和跨步电压的作用，又有散流作用。在防雷接地装置中，可采用垂直接地体作为避雷针、避雷线和避雷器附近加强集中接地和散泄电流的作用。变电所不论采用何种接地体应敷设水平接地体为主的人工接地网。
人工接地网的外缘应闭合，外缘的各角应做成圆弧行，圆弧半径不宜小于均牙带间距的
一半，接地网内敷设水平的均压带。接地网一般采用0.6m～0.8m，在冻土地区应敷设在冻土层以下。 均压带经常有人出入的走道应铺设沥青面（采用高电阻率的路面结构层），接地装置敷设成环形，目的是防止应接地网流过中性点的不平衡电流在雨后地面积水成泥污时，接地装置附近的跨步电压引起行人和牲畜的触电事故。此接地网水平接地体采用的是60*6的扁钢敷于地下0.8m处，垂直接地体为φ50 ，L=2.5m的圆钢，自地下0.8m处与水平接地体焊接，接地体引上线采用25*4的扁钢与设备焊接。接地网的工频电阻R＜0.5Ω。敷设在大气和土壤中有腐蚀的接地体和接地引下线，需采取一定的防腐措施（热镀锌，镀锡）。
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结束语
经过为期三个月的努力，我大学生活的最后一个环节——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。所以，经过这次毕业设计，在这些方面都有了很大的进步和提高。
本次毕业设计的课题是《110kV降压变电所电气设计》。这个课题的内容与我们所学的各门专业课程都有一定的联系。但由于时间有限，只进行了初步设计，涉及的内容较少，尽管如此，在设计过程中，在老师和有关专业人员的指导和帮助下，得以顺利进行，提高了我的学习能力和知识水平。
再次感谢各位老师在这次毕业设计过程中给予我的帮助，有了这次毕业设计的经历，为我今后的工作垫定了基础，指导我深入钻研业务知识，在今后的工作中继续努力钻研，取得成绩。
最后，我在这里特别向蔡新红老师在设计期间对我的关怀和指导表示衷心的感谢。
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参考文献
【1】《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设计院 编
水利水电出版社
【2】《电力系统分析》 何仰赞 温增银 编 华中科技大学出版社 【3】《35KV变电站及以上工程》（上、下） 国家电力公司农电工作部 编中国电力出版社 【4】《电力系统设计手册》 电力工业部电力设计总院 编 中国电力出版社 【5】《发电厂电气部分》 熊信银 范锡普 编 中国电力出版社 【6】《导体和电器选择设计技术规定》SDGJ-14-86 电力工业出版社 【7】《发电厂变电所电气接线和布置》 西北电力设计院 主编 郑州电力高等专科学校 【8】《电力系统继电保护》 刘学军 主编 中国电力出版社 【9】《高电压技术》 胡国根、王战铎 主编 重庆大学出版社 【10】《电力工程电气设备手册》
中国电力出版社
水利电力出版社
【11】《发电厂电气部分课程设计参考资料》
【12】《供电技术》 余健明 同向前 苏文成 编 机械工业出版社 【13】《高压电工实用技术》 郭仲礼 于曰浩 编 机械工业出版社 【14】《中低压配电实用技术》 隋振有 编 机械工业出版社 【15】《电气工程常用数据速查手册》 王宁会 编 中国建材工业出版社 【16】《电力工程》 刘从爱 徐中立 编 机械工业出版社 【17】《实用配电网技术》 李景禄 编 中国水利水电出版社 【18】《电气工程CAD》 刘增良 等编 中国水利水电出版社 【19】《电气工程专业毕业设计指南》 陈越 主编 中国水利水电出版社
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设计计算书 1容量计算及主变的选择
1.1负荷计算及主变选择
根据原始资料，cos=0.85，则tan=tan(arccos)=0.62. 1.1.1 35KV侧负荷
P1max=10+8+8+7=33MW
Q1max= P1max tan=33×0.62=20.46MW P1min=7+6+5+4=22MW
Q1min = P1min tan=22×0.62=13.64MW 1.1.2 10KV侧负荷
P2max=2+2.2+1.2+1.5=6.9MW
Q2max= P2max tan=6.9×0.62=4.278MW P2max=1.5+1.6+0.5+0.7=3.3MW Q1max= P1max tan=3.3×0.62=2.046MW ∑Pmax = P1max +P2max=33+6.9=39.9 MW
∑Qmax = Q1max +Q2max=20.46+4.278=24.738 MW ∑Pmin = P1min +P2min =22+3.3=25.3 MW ∑Qmin= Q1min +Q2min=13.46+2.046=15.684MW
22QmaxScmax=KtPmax=0.75×39.9224.7382=35.21MVA
22Scmin=KtPmin=0.75×25.3215.6842=22.325MVA Qmin1.2主变选择
考虑两台主变互为暗备用，单台容量按照最大计算容量的70%选择。70% Scmax==0.7×35.21=25.647 MVA，考虑待建变电所有15%的发展余量，则单台S总=Scmax×0.7×（1+15%）=35.21×1.15×0.7=28.34 MVA。
所以单台容量只要大于28.34 MVA即可。
另外，单台容量S总=28.34 MVA> Scmin= 22.325MVA,满足最小负荷时单台主变独立运行。 综合上述条件考虑，本变电站选择2台SFS7——31500/110型变压器。 其技术参数如下：
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表1-1SFS7——31500/110型变压器参数表 型号 额定容量KVA SFS7——31500/110 联结组 YN，yn0，d11 31500 额定电压 高压 中压 低压 110±2×2.5% 35±2×2.5% 6.3 6.6 121±2×2.5% 38.5±2×2.5% 10.5 11 损耗kw 总体 备注 质量 高中 高低 中低 61.1t 沈阳变 10.5 17~18 6.5 阻抗电压 空载 46 短路 175
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2、短路电流计算
2.1简化图纸。
设基准容量SB=100MVA,基准电压UB=UAV,基准电流IB=SB/(3UB)。设K1,K2,K3点短路，则短路系统简化图如下：
图2-1 系统线路分解简化图
图2-2 系统线路分解再次简化图
24
图2-3 系统线路最终简化图
2.2变压器各绕组电抗标幺值计算如下：
各绕组的短路电压分别为：
Us1%=1/2[Us(12)%+ Us(31)%-Us(23)% ]=1/2（10.5+17.5-6.5）=10.75 %=1/2[Us(12)%+ Us(23)%-Us(13)% ]=1/2（10.5+6.5-17.5）=-0.25 %=1/2[Us(13)%+ Us(23)%-Us(12)% ]=1/2（17.5+6.5-10.5）=6.75 =（Us1%/100）×（SB/SN）=（10.75/100）×（100/31.5）=0.34 =（Us2%/100）×（SB/SN）=（-0.25/100）×（100/31.5）=-0.008 =（Us3%/100）×（SB/SN）=（6.75/100）×（100/31.5）=0.214
UUXXXs2s3各绕组的电抗标幺值计算如下：
t1t2t3变压器的等值网络如图1-1所示：
25
图2-4 变压器等值阻抗图
当系统母线高压侧的最大三相短路容量为2000MVA时，短路电流的计算系统的等值网络如图1-2所示：
其中X1=XT1/2=0.34/2=0.17 X2=XT2/2=-0.008/2=-0.004 X3=XT3/2=0.214/2=0.107 Xd=SB/SD=100/2000=0.05
2.3计算电抗
XS=SB/S0=100/3984=0.0251 XL=22×0.4×SB/1152=0.0665 XG1= XG2=Xd″×
SB100=0.124×=0.1984 SG500.8COSSB100=10.5%×=0.2625 ST40XT1= XT2=10.5%×XL1=70×0.4×
100=0.2117 1152100XL2=60×0.4×=0.1815
1152100XL1=45×0.4×=0.1361 2115Xf1=（Us1%/100）×（SB/SN）=（10.75/100）×（100/31.5）=0.34
26
XXf2=（Us2%/100）×（SB/SN）=（-0.25/100）×（100/31.5）=-0.008 =（Us3%/100）×（SB/SN）=（6.75/100）×（100/31.5）=0.214
(XSXL)(XT1XG1)/2-1XL1XL2XL3-1
]+[]
(XSXL)(XT1XG1)/2(XL1XL3)XL2f3X总 =[
=14.0106-1+8.3849-1=0.19064
2.4计算短路电流
110KV侧 IS=
1100=26.3354KA X总3115ish=2.55 IS=2.55×26.3354=67.16KA Ish=1.51 IS=1.51×26.3354=39.77KA S″=3 IS
SB3UB=26.3354×
100=22.9MVA 11535KV侧
110KV至35KV侧X35=(Xf1+Xf2)/2=0.166 IS=
X总11001100==4.20KA X353370.190640.166338.5ish=2.55 IS=2.55×4.20=10.72KA
Ish=1.51 IS=1.51×4.20=6.35KA S″=3 IS
SB3UB=4.20×
100=10.9MVA 38.510KV侧
35KV至10KV侧X10=(Xf1+Xf3)/2=0.277 IS=
11001100==11.76KA
X总X100.190640.277310.5310.5ish=2.55 IS=2.55×11.76=29.98KA Ish=1.51 IS=1.51×11.76=17.755KA S″=3 IS
SB3UB=11.76×
100=111.99MVA 38.5短路电流计算结果
表2-1短路电流计算结果表 回路 编号 量 110KV K1 A 短路容电流冲击值 22.96MV27
稳定值 39.77KA 67.16KA 35KV 10KV K2 K3 A 10.9MVA 29.98MV10.72KA 29.98KA 6.35KA 17.76KA 3 设备选择
3.1负荷电流计算
3.1.1、主变压器额定电流：
I110e=31500/√3×115×1.05=165.3A×1.05=173.57A I35e=31500/√3×38.5×1.05=496A I10e=31500/√3×11×1.05=1735.7A 3.1.2、负荷情况：
取COSФ=0.85，各出线回路电流按I=P/√3UeCOSФ计算。所有符合按最大负荷计算.
35kV侧
1#出线 P=10000KW Ie=10000/√3×37×0.85=183.58A 2#出线 P=8000KW Ie=8000/√3×37×0.85=146.86A 3#出线 P=8000KW Ie=8000/√3×37×0.85=146.86A 4#出线 P=7000KW Ie=4200/√3×37×0.85=128.5A 一期总电流：I∑35=605.8A
10kV侧
1#出线 P =2000KW Ie=2000/√3×10.5×0.85=129.4A 2#出线 P =2200KW Ie=2200/√3×10.5×0.85=142.3A 3#出线 P=1200KW Ie=1200/√3×10.5×0.85=77.6A 4#出线 P=1500KW Ie=1500/√3×10.5×0.85=97A 一期总电流：I∑10=446.3A
3.2 母线及其电缆的选择
3.2.1 110KV母线及进线选择
根据实际运行情况，母线采用钢芯铝绞线，三项水平布置。 截面形状按最大持续电流选择，即Ial =KIN≥Imax。本设计中母线按照SFS7-31500/110型变压器的110KV侧额定电流，额定电压选择。 I110e=1.05
SN3UN
=1.05×
315003115=173.6A
选择母线要考虑两台主变满负荷运行，所有电流全部加在母线上，则Imax=2I110e=2×173.6=347.2A,钢芯铝绞线的长期载流量都是在环境温度20℃,当环境温度为35℃时温度修正系数 K=
7035al==0.88 7020al0由Ial =KIN≥Imax知，Ial≥
Imax=347.2/0.88=394.56A K由于所选主变已留有发展余量，所以母线载流量只需大于394.56A即可。查表得，本设计选择LGJ-185/30，查表LGJ-185/30的长期载流量时539A。
28
22347.2I导体实际运行温度为=0(al0)max=35(7035)=49.5℃ 22539Ial查表得LGJ钢芯铝绞线的热稳定系数C在49.5℃时为95。
母线热稳定校验
短路时间tk=tpr+tab= tpr+（tin+ta）=0.2+0.04+0.04=0.28s 则非周期分量等效时间T=0.05s 短路电流周期分量： Qp=
tk22
（I″2+ 10I”+I”tktk）= I″2×tk=26.342×0.28=194.3 KA2S 122短路电流非周期分量
2
Qnp= I″2×T=26.342×0.05=34.7 KAS 短路电流热效应
Qk= Qp+ Qnp=194.3+34.7=229 KA2S 满足短路热效应的导线最小截面积为 Smin=
QK*10/C=229*10/97=156mm2<185 mm2
33对于110KV电压等级，软导线型号，大于LGJ-70可不进行电晕校验，软导线不进行动稳定校验。
综上所述，LGJ-185/40满足本设计要求。
为方便购买材料，方便施工，110KV进线同样选择LGJ-185/30，参数，校验同上。 3.2.2 35KV母线
根据实际运行情况，35KV母线采用钢芯铝绞线，三项水平布置。截面形状按最大持续电流选择，即Ial =KIN≥Imax。本设计中母线按照SFS7-31500/110型变压器的35KV侧额定电流，额定电压选择。 I35e=1.05
SN3UN
=1.05×
31500338.5=496A
选择母线要考虑两台主变满负荷运行，所有电流全部加在母线上，则Imax=2I35e=2×496=992A,钢芯铝绞线的长期载流量都是在环境温度20℃,当环境温度为35℃时温度修正系数K=0.88
Imax由Ial =KIN≥Imax知，Ial≥
K=992/0.88=1127A
由于所选主变已留有发展余量，所以母线载流量只需大于1127A即可。查表得，本设计选择LGJ-630/55，查表LGJ-630/55的长期载流量时1187A。
221127I导体实际运行温度为=0(al0)max=35(7035)=59.4℃ 221187Ial查表得LGJ钢芯铝绞线的热稳定系数C在59.4℃时为91。
母线热稳定校验
短路时间tk=tpr+tab= tpr+（tin+ta）=0.5+0.04+0.04=0.58s 则非周期分量等效时间T=0.05s 短路电流周期分量：
29
Qp=
tk22（I″2+ 10I”tk+I”tk）= I″2×tk=4.202×0.58=10.24 KA2S 122短路电流非周期分量
Qnp= I″2×T=4.202×0.05=0.882 KA2S 短路电流热效应
Qk= Qp+ Qnp=10.24+0.882=11.12 KA2S 满足短路热效应的导线最小截面积为 Smin=
QK*10/C=11.124*10/91=36.7mm<630 mm
3322对于63KV电压等级以下系统，因电压较低一般不会发生全面电晕所以不必校验。 综上所述，LGJ-630/55满足本设计要求。 3.2.3 35KV出线导线截面的选择
按经济电流密度选择导线的截面，由于Tmax=5000h/年，查表可得J=1.07A/mm。 35KV出线的最大工作电流
2Imax=1.05PUNN3/COSΦ=
21.05*1035*0.853*1000=203.8A
所以S=Imax/J=203.8/1.07=190mm
故 可选择型号为LGJ-210/50的导线，其载流量为577A 热稳定校验：θ=θ。+（θal-θ。）(22Imax)Ial
203.8=35+（70-35）()=39.4℃ 由此查表胡的C=99 577则 S=Q*K/C=11.12*10/99=33.7mm<210 mm622minKf
满足导线的最小截面的要求。 3.2.4 10KV母线选择
根据实际运行情况，10KV母线采用铝母线，水平布置。截面形状按经济电流密度选择导线的截面，由于Tmax=5000h/年，查表可得J=1.07A/mm。 变压器10KV母线的最大工作电流
2Imax=
PUNN3/COSΦ=
(22.21.21.5)*1000=426A
11*0.8532所以S=Imax/J=426/1.07=398mm
故 可选择型号为LMY-63×8的矩形铝导体，其载流量为995A
30
热稳定校验：θ=θ。+（θal-θ。）(2Imax)Ial2
=35+（70-35）(426=41.4℃ 由此查表胡的C=99
)995母线热稳定校验
短路时间tk=tpr+tab= tpr+（tin+ta）=0.7+0.04+0.04=0.78s 则非周期分量等效时间T=0.05s 短路电流周期分量： Qp=
tk222222
（I″+ 10I”tk+I”tk）= I″×tk=29.98×0.78=701 KAS 122短路电流非周期分量
Qnp= I″2×T=29.982×0.05=45 KA2S 短路电流热效应
Qk= Qp+ Qnp=701+45=746 KA2S
则 Smin=
Q*KKf/C=746*10/99=276mm<504 mm
622 满足导线的最小截面的要求。 母线动稳定校验：
ph为母线上最大计算应力，al为母线材料允许应力，取（70×106pa）
l2对于单条矩形母线ph=1.73ish×10-8截面系数w=b2h=0.0082 ×0.063=4.032×10-6 L是
aw支柱绝缘子之间的距离取1.2米（一般不超过2米） 相间距离a=0.75m 冲击电流ish=29.98KA 震动系数=1 相间应力计算
l211.22108-8266
ph=1.73ish×10=1.73×29980×=7.4×10< 70×10pa 6aw0.754.03210满足动稳定要求。
3.2.5 10KV出线导线截面的选择
按经济电流密度选择导线的截面，由于Tmax=5000h/年，查表可得J=0.76A/mm。 10KV出线的最大工作电流
21.05PN/COSΦ=1.05*2.2*1000=156.9A =Imax10*0.853UN3所以S=Imax/J=156.9/0.76=206mm
31
2选用单根10KV ZLQ-240型三芯油浸纸绝缘铝芯铅包钢带铠装防腐电缆，电缆S=240mm。Ial25=325A，正常允许最高温度为60℃，r=0.132Ω/km ，x=0.069Ω/km。 按长期发热允许电流校验：
电缆载流量的校正系数为Kt=1.07（取土壤的温度为20℃），查表得K4=1，K3=1。 则单根直埋电缆允许载流量为 Ial20 =Kt2KKI34al25=1.07*1*1*325=347.75A>156.9A
热稳定校验 对于电缆线路有中间接头，应按接头处短路校验热稳定。短路前电缆最高运行温度为 θ=θ。+（θal-θ。）(2Imax)Ial2
=20+（60-20）(156.9=28℃
)347.75*10=104
201（A20）4.2由C=1/ηLn*1（W20）kf则 Smin=
2Q*10/C=
3K76.12*10/104=83.89mm<240mm
322 满足导线的最小截面的要求。
173 电压降校验 △U=L（rCOSφ+xSINφ）*100
UImax=
17310*103*156.9*12（0.131*0.85+0.069*0.52）*100
=477<500（电压降小于5%）
可见，选用单根ZLQ2型240mm电缆能够满足要求。
23.3 断路器和隔离开关的选择
3.3.1、110kV母线分段断路器及相应隔离开关：
Ig=173.57A Ug=110KV Ish=2.55×Id″(3)=2.55×26.3354=67.16KA t=3+0.04=3.04 β=I″/I∞=1 查曲线teq=2.5
∴断路器选LW11—110型。 表3-1 LW11-110断路器的技术参数 额定电压 最高工作电压 额定电流 110KV 126 1600 （145）KV 3150 32
额定开断电流 31.5 40 动稳定电流 80 100 热稳定电流（3S） 31.5KA(3S) 40kv 额定关合电流 80KA 固有分闸时间 ≤40ms 合闸时间 ≤135ms 其参数UZd=110kV不小于所在线路的额定值
Ie=1250A＞Ig=173.57A
I∞2.teq=26.33542×2.5＜Ie.t2.t=31.52×3 ip=idf=80KA＞ich=67.16KA Ied=31.5KA>Ich=26.3354KA
隔离开关选GW5—110高压隔离开关
表3-2 GW5—110高压隔离开关技术参数表 额定电压 额定电动稳定电流值 热稳定电流值 流 110KV 630A 50KA 20，31.5(4S) 80KA 其参数UZd=110kV不小于所在线路的额定值
Ie=630A＞Ig=173.57A
ip=idf=80KA＞ich=67.16KA
I∞2.teq=26.33542×2.5＜Ie.t2.t=31.52×4
3.3.2、110kV主变压器进线断路器及相应隔离开关： Ig=173.57A
Ug=110×1.05=115KV
ich=iimρ=2.55×Id=2.55×26.3354=67.16KA t=3+0.04=3.04 β=I″/I∞=1 查曲线teq=2.5
∴断路器选LW11—110型 UZd=126Kv>Ug=115A
Ie=1250A＞Ig=173.57A
I∞2.teq=26.33542×2.5＜Ie.t2.t=31.52×3 ip=idf=80KA＞ich=67.16KA Ied=31.5KA>Ich=26.3354KA 隔离开关选GW5—110高压隔离开关
其参数UZd=110kV不小于所在线路的额定值
Ie=630A＞Ig=173.57A
ip=idf=80KA＞ich=67.16KA
I∞2.teq=26.33542×2.5＜Ie.t2.t=31.52×4
3.3.3、35kV母线分段断路器及其隔离开关 Ig=496A Ug=35kV
ich=2.55×Id″(3)=2.55×4.20=10.71KA t=1.5+0.04=1.54S β=I″/I∞=1
33
″(3)
操动机构 CS17 查曲线teq=1.2S
∴断路器选用LW8-35型。
表3-3 LW8-35型断路器技术参数 额定电压 最高工作电压 额定电流 35KV 热稳定电流（4S） 25KA(3S) 40.5KV 1600A 额定关合电流 63KA 额定开断电流 25KA 固有分闸时间 ≤60ms 动稳定电流 63KA 合闸时间 ≤100ms 其参数UZd=35kV=Ug=35kV
Ie=1600A＞Ig=496A
ip=idf=63KA＞ich=10.71KA
I∞2.teq=4.2022×1.2＜Ie.t2.t=252×1.54 所以LW8-35型断路器满足要求。
隔离开关选择GW4-35/1250型
表3-4 GW4-35/1250隔离开关技术参数 额定电压 额定电动稳定电流值 热稳定电流值 流 35KV 1250A 50KA 20(4S) 其参数UZd=35kV不小于所在线路的额定值
Ie=1250A＞Ig=496A
ip=idf=80KA＞ich=10.72KA
I∞2.teq=4.202×1.2＜Ie.t2.t=202×1.54
所以选择GW4-35/2000型隔离开关满足要求
3.3.4、35kV主变压器出线断路器及隔离开关的选择： Ig=496A Ug=35kV ich=10.72KA
t=2.5+0.04=2.54S β=I″/I∞=1 查曲线teq=2.1S
∴断路器选用LW8-35型。 其参数UZd=35kV=Ug=35kV
Ie=1600A＞Ig=496A
ip=idf=25KA＞ich=10.72KA
I∞2.teq=4.2022×2.1＜Ie.t2.t=252×2.54 所以LW8-35型断路器满足要求。 隔离开关选择GW4-35/2000型
其参数UZd=35kV不小于所在线路的额定值
34
操动机构 CS11G Ie=2000A＞Ig=496A
ip=idf=80KA＞ich=10.72KA
I∞2.teq=4.2022×1.2＜Ie.t2.t=252×1.54 所以选择GW4-35/2000型隔离开关满足要求
3.3.5、35kV侧用户出线断路器：
所有出线断路器均选用同一型号的断路器 Ig最大的为183.58A Ug=35kV
所以选LW8-35型断路器
其参数、校验同前。
3.3.6、10kV母线分段断路器：
Ig=1735.7A Ug=10kV
ich= 2.55×Id3″(3) =2.55×11.762=29.98KA t=1.5+0.04=1.54S，β=1 查曲线teq=1.2S
∴断路器选ZN32—10/2500型
表3-5 ZN32—10/2500型断路器技术参数 额定电压 额定电流 额定开断电流 10KV 2500A 40KA 热稳定电流额定关合电流 固有分闸时（4S） 间 40KA(3S) ≤50ms 100KA
其参数UZd=10kV=Ug=10kV Ie=2500A＞Ig=426A
ip=100KA=idf＞ich=29.98KA
Ie.t2.t=402×1.5＞I∞2.teq=11.762×1.2 隔离开关选GN2-10/1000
表3-6 GN2-10/1000隔离开关技术参数 额定电压 额定电动稳定电流值 热稳定电流值 流 10KV 1000A 85KA 36(5S) 其参数UZd=10kV不小于所在线路的额定值
Ie=1000A＞Ig=426A
ip=idf=85KA＞ich=29.98KA
I∞2.teq=4.202×1.2＜Ie.t2.t=362×1.54
所以选择GN2-10/1000型隔离开关满足要求
35
动稳定电流 100KA 合闸时间 ≤80ms 操动机构 CS6-2 3.3.7、10kV主变压器出线断路器及其隔离开关： Ig=1735.7A Ug=10kV ich=29.98KA
t=2.5+0.04=2.54S β=1 查曲线teq=2.1S
∴断路器选用ZN32—10/2500型。 其参数UZd=10kV=Ug=10kV
Ie=2500A＞Ig=1735.7A ip=idf=100KA＞ich=29.98KA
Ie.t2.t=402×2.5＞I∞2.teq=11.762×2.1
隔离开关选GN2-10/1000
其参数UZd=10kV不小于所在线路的额定值
Ie=1000A＞Ig=426A
ip=idf=85KA＞ich=29.98KA
I∞2.teq=4.202×1.2＜Ie.t2.t=362×1.54 3.3.8、10kV各出线断路器：
所有出线断路器均选用同一型号的断路器 Ig最大的为129.4A Ug=10kV
所以选ZN32—10/2500型断路器，隔离开关选GN2-10/1000。 其参数、校验同前。
3.4电流互感器的选择：
3.4.1变压器110KV侧
变压器110KV的最大工作电流 Imax=173.6A 互感器的二次负荷如表3-7所示： 表3-7 互感器的二次负荷 仪表名称 电流表（46L1-A型） 功率表（46D1-W型） 电能表（DS1） 总计 A相 0.35 0.6 0.5 1.45 C相 0.6 0.5 1.1
可选择LCW-110屋外电流互感器，变比为300/5。由于用于测量和保护故选用0.5级，其额定阻抗为1.6Ω，Kt=75，Kes=178。 选择电流互感器连接导线的截面：
已知0.5级准确级的允许最大负荷为
Z2n=1.6Ω，最大相负荷阻抗
36
ra=Pmax/I2n=1.45/5=0.058Ω，记入接触电阻，则连接导线不得超过1.6-（0.058+0.1）
=1.442Ω。
满足准确级额定容量要求的连接导线允许最大截面积为：
S≥
22ZLC2nrarac=
1.75*10*3*401.60.0580.122=0.84mm
2则选用标准截面为1mm的铜线，其接线电阻为rL=
1.75*10*3*4012=1.212Ω，
此时二次负荷Z2l=0.058+0.1+1.212=1.37＜1.6 ，满足要求。
校验热稳定： (KtI1N)=(75*0.3)=506.25(KA).S＞Q=436.7(KA).S
K2222动稳定校验：2IK1Nes=2*0.3*178=75.525KA＞ish=67.1553KA
由此可见所选的互感器能够满足要求。 3.4.2变压器35KV侧
变压器35KV的最大工作电流 Imax=496A
互感器的二次负荷如表1-1所示：
可选择LQZ-35屋外电流互感器，变比为15-600/5。由于用于测量和保护故选用0.5级，其额定阻抗为2Ω，Kt=65，Kes=100。 选择电流互感器连接导线的截面：
已知0.5级准确级的允许最大负荷为
22Z2n=2.0Ω，最大相负荷阻抗
ra=Pmax/I2n=1.45/5=0.058Ω，记入接触电阻，则连接导线不得超过2-（0.058+0.1）
=1.842Ω。
满足准确级额定容量要求的连接导线允许最大截面积为：
S≥
ZLC2nrarac=
1.75*10*3*4020.0580.122=0.66mm
2则选用标准截面为0.75mm的铜线，其接线电阻为rL=
1.75*10*3*400.752=1.617Ω，
此时二次负荷Z2l=0.058+0.1+1.617=1.755＜2 ，满足要求。
校验热稳定： (KtI1N)=(65*0.6)=1521(KA).S＞Q=9.713(KA).S
K2222动稳定校验：2IK1Nes=2*0.6*100=84.9KA＞ish=10.72KA
由此可见所选的互感器能够满足要求。 3.4.3变压器10KV侧
37
变压器10KV的最大工作电流 Imax=1962.1A
互感器的二次负荷如表1-1所示：
可选择LAJ-10屋内电流互感器，变比为2000-6000/5。由于用于测量和保护故选用0.5级，其额定阻抗为2.4Ω，当额定一次电流为2000A时，Kt=50，Kes=90。 选择电流互感器连接导线的截面：
已知0.5级准确级的允许最大负荷为
Z2n=2.4Ω，最大相负荷阻抗
r=Pa/=1.45/5=0.058Ω，记入接触电阻，则连接导线不得超过2.4-（0.058+0.1）maxI2n22=2.242Ω。
满足准确级额定容量要求的连接导线允许最大截面积为：
S≥
ZLC2nrarac=
1.75*10*3*402.40.0580.122=0.54mm
2则选用标准截面为0.75mm的铜线，其接线电阻为rL=
1.75*10*3*400.752=1.617Ω，
此时二次负荷Z2l=0.058+0.1+1.617=1.775＜2.4 ，满足要求。
校验热稳定： (KtI1N)=(50*2)=10000(KA).S＞Q=29.98(KA).S
K2222动稳定校验：2IK1Nes=2*2*90=254.52KA＞ish=29.98KA
由此可见所选的互感器能够满足要求。
3.4.4 110KV母线侧及其分段断路器的电流互感器
变压器110KV的最大工作电流 Imax=2*173.57=347.14A
互感器的二次负荷如表1-1所示： 可选择LCW-110屋外电流互感器，变比为40-600/5。由于用于测量和保护故选用0.5级，其额定阻抗为1.2Ω，当额定一次电流为200A时，Kt=75，Kes=178。 选择电流互感器连接导线的截面：
已知0.5级准确级的允许最大负荷为
22Z2n=1.6Ω，最大相负荷阻抗
ra=Pmax/I2n=1.45/5=0.058Ω，记入接触电阻，则连接导线不得超过1.6-（0.058+0.1）
=1.042Ω。
满足准确级额定容量要求的连接导线允许最大截面积为：
S≥
ZLC2nrarac=
1.75*10*3*401.60.0580.12=0.84mm
238
则选用标准截面为1mm的铜线，其接线电阻为rL=
21.75*10*3*4012=1.212Ω，
此时二次负荷Z2l=0.058+0.1+1.212=1.37＜1.6 ，满足要求。
校验热稳定:(KtI1N)=(75*0.3)=506.25(KA).S＞Q=436.7(KA).S
K2222动稳定校验：2IK1Nes=2*0.3*178=75.525KA＞ish=67.1553KA
由此可见所选的互感器能够满足要求。 3.4.6 35KV母线侧及其分段断路器的电流互感器 35KV出线线路的最大工作电流 Imax=496+605=1001A
互感器的二次负荷如表1-1所示： 可选择LCW-35屋外电流互感器，变比为15-1000/5。由于用于测量和保护故选用0.5级，其额定阻抗为2Ω，Kt=65，Kes=100。 选择电流互感器连接导线的截面：
已知0.5级准确级的允许最大负荷为
22Z2n=2Ω，最大相负荷阻抗
ra=Pmax/I2n=1.45/5=0.058Ω，记入接触电阻，则连接导线不得超过2-（0.058+0.1）
=1.842Ω。
满足准确级额定容量要求的连接导线允许最大截面积为：
S≥
ZLC2nrarac=
1.75*10*3*4020.0580.122=0.66mm
2则选用标准截面为0.75mm的铜线，其接线电阻为rL=
1.75*10*3*400.752=1.617Ω，
此时二次负荷Z2l=0.058+0.1+1.617=1.77＜2 ，满足要求。
校验热稳定： (KtI1N)=(65*1)=4225(KA).S＞Q=9.713(KA).S
K2222动稳定校验：2IK1Nes=2*1*100=141.4KA＞ish=10.72KA
由此可见所选的互感器能够满足要求。 3.4.7 10KV母线侧及其分段断路器的电流互感器 10KV母线的最大工作电流 Imax=2182A
互感器的二次负荷如表1-1所示：
可选择LAJ-10屋内电流互感器，变比为2000-6000/5。由于用于测量和保护故选用0.5级，其额定阻抗为2.4Ω，当额定一次电流为3000A时，Kt=50，Kes=90。 选择电流互感器连接导线的截面：
39
已知0.5级准确级的允许最大负荷为
22Z2n=2.4Ω，最大相负荷阻抗
ra=Pmax/I2n=1.45/5=0.058Ω，记入接触电阻，则连接导线不得超过2.4-（0.058+0.1）
=2.242Ω。
满足准确级额定容量要求的连接导线允许最大截面积为：
S≥
ZLC2nrarac=
1.75*10*3*402.40.0580.122=0.54mm
2则选用标准截面为0.75mm的铜线，其接线电阻为rL=
1.75*10*3*400.752=1.617Ω，
此时二次负荷Z2l=0.058+0.1+1.617=1.775＜2.4 ，满足要求。
校验热稳定： (KtI1N)=(50*3)=22500(KA).S＞Q=76.12(KA).S
K2222动稳定校验：2IK1Nes=2*3*90=381.8KA＞ish=29.98KA
由此可见所选的互感器能够满足要求。 3.4.8 35KV出线 35KV出线线路的最大工作电流 Imax=183.58A
互感器的二次负荷如表1-1所示：
可选择LB-35屋外电流互感器，变比为300/5。由于用于测量和保护故选用0.5级，其额定阻抗为1.2Ω，Kt=55，Kes=140。 选择电流互感器连接导线的截面：
已知0.5级准确级的允许最大负荷为
Z2n=2.0Ω，最大相负荷阻抗
r=Pa/=1.45/5=0.058Ω，记入接触电阻，则连接导线不得超过2.0-（0.058+0.1）maxI2n22=1.842Ω。
满足准确级额定容量要求的连接导线允许最大截面积为：
S≥
ZLC2nrarac=
1.75*10*3*4001.20.0580.122=1.16mm
2则选用标准截面为1.5mm的铜线，其接线电阻为rL=
1.75*10*3*401.52=0.808Ω，
此时二次负荷Z2l=0.058+0.1+0.808=0.966＜2.0 ，满足要求。
校验热稳定： (KtI1N)=(55*0.3)=272.25(KA).S＞Q=9.713(KA).S
K2222动稳定校验：2IK1Nes=2*0.3*140=59.4KA＞ish=10.72KA
40
由此可见所选的互感器能够满足要求。 3.4.9 10KV出线 10KV出线线路的最大工作电流 Imax=142.3A
互感器的二次负荷如下表1-1所示：
可选择LA-10屋内电流互感器，变比为100-200/5。由于用于测量和保护故选用0.5级，其额定阻抗为0.4Ω，Kt=80，Kes=210。 选择电流互感器连接导线的截面：
已知0.5级准确级的允许最大负荷为
22Z2n=0.4Ω，最大相负荷阻抗
ra=Pmax/I2n=1.45/5=0.058Ω，记入接触电阻，则连接导线不得超过0.4-（0.058+0.1）
=0.242Ω
满足准确级额定容量要求的连接导线允许最大截面积为：
S≥
ZLC2nrarac=
1.75*10*3*400.40.0580.122=5.1mm
2则选用标准截面为6mm的铜线，其接线电阻为rL=
1.75*10*3*4062=0.202Ω，
此时二次负荷Z2l=0.058+0.1+0.202=0.36＜0.4 ，满足要求。 校验热稳定： (KtI1N动稳定校验：2)=(80*0.2)22=256(KA).S＞Q=76.12(KA).S
K22IK1Nes=2*0.2*210=59.4KA＞ish=29.98KA
由此可见所选的互感器能够满足要求。
3.5电压互感器的选择：
电压互感器所装测量仪表分配如下：
图3-1 电压互感器所装测量仪表分配图
41
表3-8 电压互感器各侧负荷分配 仪表名称 仪表中电压个数 每个仪表所需功率 线圈 每个线圈 总计 w有功功率表 2 1 0.75 1 Wr无功功率表 2 1 0.75 1 Wh有功电度表 2*4 4 1.5 3 Var无功电度2*4 4 1.5 3 表 V电压表 1*4 4 5 5 由已知条件可以求出不完全星形部分的负荷如下所示： COSφ 1 1 0.38 0.38 1 Pab=0.75*1+4*1.5*0.38+0.75*1+4*1.5*0.38=6.06W =4*1.5*2*1COS=12*10.38=11.1Var
22QabSab=
abPabQ=
2ab1ab26.06ab211.1=12.65VA
12=COSP/S=COSQ26.06/12.65=61.4
0同理： Pcb=0.75*1+5*1+4*1.5*0.38+0.75*1+4*1.5*0.38=11.1W
cb=4*1.5*2*1COS=12*10.38=11.1Var
2Scb=
cbPcbQ=
2cb1cb211.1cb211.1=15.7VA
12=COSP/S=COS故A相负荷为： Pa=
1313ab11.1/15.7=45
131320SabCOS（-30）+PaV=SabSin（-30）+PaV=
ab*12.56*COS（61.4-30）+5=11.19W
Qa=*12.56*Sin（61.4-30）+5=3.78Var
Sa=
B相负荷为： Pb=
PaQ=
2a211.1923.78=11.81VA
13[SabCOS（+30）+ScbCOS（-30）+PaV]
abcb42
=
13*[12.56*COS（61.4+30）+15.7*COS（45-30）]+5
=13.58W
Qb=
1313[SabSin（+30）+ScbSin（-30）]
abcb=*[12.56*Sin（61.4+30）+15.7*Sin（45-30）]
=9.6Var
Sb=
C相负荷为： PC=
PbQ=
2b213.5829.6=16.63VA
21313ScbCOS（+30）+PaV=
cb13*15.7*COS（45+30）+5=7.35W
QC=
ScbSin（+30）=
cb13*15.7*Sin（45+30）+5=8.76Var
2SC=SSSPCQ=
2C27.3528.76=11.44VA
由此可见B相的负荷最大，故应该按B相的负荷进行校验。 所以，110KV侧电压互感器可以选择JCC6-110型
b=16.63VA＜300 VA （300 VA为0.5级电压互感器一次绕组Ⅰ额定容量） 35KV侧电压互感器可以选择JD7-35型
b=16.63VA＜150VA（150 VA为0.5级电压互感器一次绕组Ⅰ额定容量） 10KV侧电压互感器可以选择JDJ-10型
b=16.63VA＜80 VA（80VA为0.5级电压互感器一次绕组Ⅰ额定容量）
3.6熔断器选择：
由于110KV和35KV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： 表3-9熔断器选择表 安 装 地 点 型 号 额定电额定电流43
UNUNs10KVINIch29.98KA
最大开断电流断流容量压（KV） 10KV电压互感器 RN2—10/0.5 10 （A） 0.5 （KA） 85 （MVA） 1000 3.7补偿装置的选择：
对系统10KV母线侧进行无功补偿，将功率因数提高至0.92。 则需要补偿的容量 Q=αPc（tanφ1-tanφ2）
B =0.85*6.9（tanarccos0.85-tanarccos0.92） =1.136Mvar
故可以选用TBB310-1500/50型并联电容器。
44
4、 防雷保护
4.1避雷装置的选择：
4.1.1避雷针的保护范围：
1）hx=10m（被保护物的高度）h=30m（避雷针的高度）h≤30m时，P=1 D12=53m Rx12=(1.5h-2hx)*P=(1.5*30-2*10)*1=25m ho12=h-D/7p=30-53/7=22.4m
hx≤ho/2时，bx=1.5 ho-2 hx=1.5*22.4-2*10=13.6m
2）hx=10m（被保护物的高度）h=30m（避雷针的高度）h≤30m时，P=1 D23=78m Rx23=(1.5h-2hx)*P=(1.5*30-2*10)*1=25m ho23=h-D/7p=30-78/7=18.9m
hx≤ho/2时，bx=1.5 ho-2 hx=1.5*18.9-2*10=8.3m
3）hx=10m（被保护物的高度）h=30m（避雷针的高度）h≤30m时，P=1 D34=46m Rx34=(1.5h-2hx)*P=(1.5*30-2*10)*1=25m ho34=h-D/7p=30-46/7=23.4m
hx≤ho/2时，bx=1.5 ho-2 hx=1.5*23.4-2*10=15.1m
4）hx=10m（被保护物的高度）h=30m（避雷针的高度）h≤30m时，P=1 D41=69m Rx41=(1.5h-2hx)*P=(1.5*30-2*10)*1=25m ho41=h-D/7p=30-69/7=20.14m
hx≤ho/2时，bx=1.5 ho-2 hx=1.5*20.14-2*10=10.2m
5）hx=10m（被保护物的高度）h=30m（避雷针的高度）h≤30m时，P=1 D24=97m Rx24=(1.5h-2hx)*P=(1.5*30-2*10)*1=25m ho24=h-D/7p=30-97/7=16.1m
hx≤ho/2时，bx=1.5 ho-2 hx=1.5*16.1-2*10=4.2m
表4-1 保护范围计算结果表 针号 针高 被保护 有效高度 系数 针间距离 保护半径 保护宽度 物高度 1/2 30/30 10/10 20/20 1 53 25 13.6 2/3 30/30 10/10 20/20 1 78 25 8.3 3/4 30/30 10/10 20/20 1 46 25 15.1 4/1 30/30 10/10 20/20 1 69 25 10.2 2/4 30/30 10/10 20/20 1 97 25 4.2
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