第一部分设计说明书
1 原始资料介绍及分析
某地区随着各行业的发展，原有的供电能力已经无法满足用电需求，决定在该地区新建仙桥变电站，站区采用一个场地标高，所址坐北朝南。东西长62.4米（比省公司典型设计A-2方案多4.7米），南北长64米（比省公司典型设计A-2方案多2米）。进所道路从所址东侧进入本变电站。根据出线走廊规划，110kV4回出线均由本所北侧出线，35kV4回出线由本所西侧出线，10kV出线通过电缆沟均由本所南
侧出线。得出系统接线图如图1.1。
110kV35kV
10kV 至九龙至大石
无穷大系统T
L1
L2
L3
L4L5L6L7L8
仙青线仙
镇
线
仙
灵
线
仙
工
线
仙
玻
线
a b
c
图1.1系统接线示意图
该变电站有110/35/10kV三级电压，主变容量2×31.5MW，本期1×31.5MW；本站选用三圈自冷有载调压节能型变压器，型号为SSZ10-31500/110，组别为YN, yn0，d11，电压比为110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5kV，短路电压为U k1—2% =10.5、U k1—3%=17.5、U k2—3%=6.5，其110kV中性点电压为60kV，35kV中性点电压为35kV。
110kV进出线4回，且按架空出线的方案设计，本期1回（至系统），长度19.5公里，接线方案为单母线双隔离开关分段，110千伏设备按户外布置，断路器选择六氟化硫断路器。
35kV出线远期4回，架空出线，本期2回，即至九龙35kV变电站一回，线路采用LGJ-120/25砼杆架设，线路总长度10公里；至大石35kV变电站一回，线路采用LGJ-120/25砼杆架设，线路总长度10公里，备用2回。接线方案为单母线断路器分段，35kV开关设备按户外布置，断路器选用六氟化硫断路器（带外置干式
TA）。
10kV出线终期16回，本期8回。线路为电缆沟出线。采用单母线断路器分段接线，每段10kV出线8回，其中主变1回、电容器1回、TV1回，I段母线另有所用变1回，本期安装全部I段母线和分段隔离柜。开关设备户内式，10kV开关柜采用中置式，全金属铠装开关柜，断路器则选用引进技术生产的VS1型真空断路器。无功补偿容量：本期4200千乏，终期2×4200千乏，线路参数见表1.1。
短路电流计算基本条件为系统当前水平年，阻抗标幺值按基准容
j
S=100MV A，U j= U av来进行计算。110kV母线发生三相短路时的起始次暂态电流''I=3.4kA。
站用电采用380/220V、动力照明共用的中性点直接接地的三相四线制系，站用电接线为单母线接线，一台100kV A站用变接于35kV II段母线上，另一台50kV A 站用变接于10kV I段母线，两台站用变互为备用。
表1.1线路参数
线路名称电缆型号导线型号线路全长（km）进站段杆基数
仙青线仙镇线YJV22-3×240
YJV22-3×240
LGJ-120
LGJ-120
6.8
5
11
9
仙工线YJV22-3×240 LGJ-120 6.5 10 仙灵线YJV22-3×240 LGJ-120 5 11 仙玻线YJV22-3×95 LGJ-70 3.9 8 合计27.2 49
2 短路计算
电力系统的电气设备在运行时都必须考虑可能发生的各种故障和不正常运行状态，尤其是各种形式的短路，因为它们会破坏电力系统的正常供电和电气设备的正常运行。
短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或者相与地之间（对于中性点接地系统）发生通路的现象。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的发生的可能性最小。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。一般情况下我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性,但是在某些特殊情况下，两相短路或单相短路的短路电流会比三相短路情况下的短路电流还大。因此，本次设计中采用最大短路电流对电气设备的进行校验[6]。
2.1 短路计算的目的和原则
2.1.1短路计算的目的
（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。
2.1.2 短路电流计算的一般原则
（1）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，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5～10年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
（2）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
的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。
（3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。
（4）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。
2.2 短路电流计算的基本假设和步骤
2.2.1 在计算短路电流时通常会做如下基本假设
（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相同；
（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，且不计负荷的影响；
（6）系统短路时是金属性短路[3]。
2.2.2 短路电流计算的步骤
（1）确定系统的运行方式；
（2）确定短路点及短路类型；
（3）计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下；
（4）对确定的短路点经过网络的合并，化简求出归算到短路点的各序综合阻抗)1(ff X 、)2(ff X 、)0(ff X ；
（5）利用短路类型及电力系统故障的知识求出短路点的总电流；
（6）按网络结构求出流过被整定保护装置的短路电流。
2.2.3 系统运行方式的确定说明
最大、最小运行方式的选择，目的在于计算通过保护装置的最大、最小短路电流。在线路末端发生短路时，流过保护的短路电流与下列因素有关：
（1）系统的运行方式，包括机组、变压器、线路的投入情况，环网的开环闭环，平行线路是双回运行还是单回运行。
（2）短路类型。
（3）电流分配系数。
由于在本次设计中，该变电站本期1台主变压器投入运行，终期2台，故运行
方式按只有一台主变压器运行的方式来确定。因此只需算出各个短路点发生四种短路情况下的最大、最小短路电流，作为二次部分继电保护整定的条件。
2.2.4 短路计算过程
（1）参数计算：选取的基准容量为j S ，基准电压为j U
得其基准电流为：
j
j j U S I ?=3 （2.1） 主变压器参数的计算：
阻抗电压百分比：%)%%(21
%3231211----+=K K K K U U U U
（2.2） %)%%(21
%3132212----+=K K K K U U U U
（2.3） %)%%(21
%2132313----+=K K K K U U U U
（2.4） 电抗标幺值：
X =100%K U ×N N
S V 2×2j
j
V S
（2.5） 式中 %1K U —主变压器高压侧电抗的标幺值；
%2K U —主变压器中压侧电抗的标幺值；
%3K U —主变压器低压侧电抗的标幺值。
线路电抗标幺值：
20j
j
U S L X X ??=
（
2.6） 式中 0X —每千米线路的电抗；
%2K U —主变压器中压侧电抗的标幺值。
系统各参数的计算值如表2.1所示。
表2.1 各元件阻抗值的计算公式
序号 元件名称 给定参数 计算公式
(j S =100MV A)
计算值 1 变压器 阻抗电压百分 比%K U X =100%K U ×N N S V 2×2j j V S 高压侧:0.34 中压侧:－0.008 低压侧:0.21
2 110kV 侧线路 线路长度L1 2
0j j
U S L X X ??=
0.06 3 35kV 侧线路 线路长度L2、L3
20j j U S L X X ??= 0.29 4 10kV 侧线路 线路长度L4、
L5、L6、L7、L8 2
0j j
U S L X X ??= .28036.047.036.09.40、、、、
（2）短路电流计算
①故障点的选择：本次设计中，为了确保继电保护设备能经受住各种故障，在任何故障下都不出现误动作和拒动，因此此次短路计算的短路点选择为110kV 、35kV 、10kV 母线上以及35kV 线路的末端。
②以110kV 母线短路为例,其正序、负序、零序等值网络图分别如图2.1、图
2.2、图2.3所示。其三相短路电流的计算：
j ff eq
fa I X E I ）（13
)1(= （2.7）
式中 3
)1(fa I —系统中发生三相短路时，短路点的短路电流；
)1(ff X —归算到短路点的综合正序等值电抗。 两相短路电流的计算：
j ff ff eq
fa I X X E I ?+?=)2()1(23 （2.8） 式中 2
fa I —两相短路时短路点的全电流；
)2(ff X —归算到短路点的负序综合电抗。
E 1
X 1X 4X 6
X 7X 5
X 2X 8X 3
X 9X 10X 11+--+V a (1) 图2.1 110kV 母线短路的正序等值电路
X 1X 4X 6X 7X 5X 2
X 8X 3X 9X 10X 11
-+
V a (1) 3x 13x 2+-V a(0)
图2.2 110kV 母线短路的负序等值电路 图 2.2 110kV 母线短路的零序等值电路
其各序分量电流值为：
j ff ff eq
fa fa I X X E I I ?+==)2()1(2
)2(2
)1( （2.9）
式中 2
)1(fa I 、2)2(fa I —分别为两相短路时，短路点短路电流的正负序分量。
两相接地短路电流计算：
j ff ff ff ff ff eq ff ff ff ff fa I X X X X X E X X X X I ?++?
+-=)0(2()
0()2()1(2)0()2()
0()2()1,1(
)(1） （2.10）
j ff ff ff ff ff eq fa I X X X X X E I ?++=
)0(2()
0()2()1()1,1(
)1(） （2.11）
)1,1()1()
0()2()
0()1,1(
)2(fa ff ff ff fa I X X X I ?+= （2.12） )1,1()1()0()2()
2()1,1()0(fa ff ff ff fa I X X X I ?+= （2.13）
式中 )1,1(
fa I —两相短路接地时的全电流；
)1,1(
)1(fa I —两相短路接地时，短路点的正序电流分量；
)1,1(
)2(fa I —两相接地短路时，短路点的负序电流分量；
)1,1(
)0(fa I —两相接地短路时，短路点的零序电流分量；
)0(ff X —归算到短路点的零序电抗。
单相接地短路电流的计算：
短路点各序分量电流为：
j ff ff ff eq
fa fa fa I X X X E I I I ?++===)0()2()1()
1()0()
2()2()
1()1( （2.14）
短路点故障的全电流为：
）（
1)1()1(
3fa fa I I = （2.15）
（3）列出短路电流计算结果，具体短路电流计算过程见计算书。
表2.2 各点短路电流值
短路点
短路类型 三相短路
两相接地短路 两相短路 单相短路 110kV 母线上 kA I fa 34.83)1(= kA
I fa 91.4)1,1(
)1(=kA
I fa 39.3)1,1(
)2(=kA I fa 52.1)1,1(
)0(= kA I fa 16.42)1(=kA I fa 16.42)2(= kA I fa 7.9111=）（kA
I fa 7.911
2=）（kA I fa 7.911
0=）（
35kV 母线上 kA I fa 06.43
)1(= kA
I fa 63.4)1,1(
)1(=kA
I fa 5.50)1,1(
)2(-=kA I fa 7.15)1,1(
)0(= kA I fa 3.022)1(=kA I fa 3.022)2(= kA I fa 5.4211=）（kA
I fa 5.421
2=）（kA I fa 5.421
0=）（
35kV 线路末端 kA I fa 13.23
)1(= kA
I fa 4.61)1,1(
)1(=kA
I fa 51.0)1,1(
)2(=kA I fa 3.11)1,1(
)0(= kA I fa 7.012)1(=kA I fa 7.012)2(= kA I fa 7.8011=）（kA
I fa 7.801
2=）（kA I fa 7.801
0=）（
10kV 母线上 kA I fa 58.43
)1(= kA
I fa 6.92)1,1(
)1(=kA
I fa 4.61)1,1(
)2(=kA I fa 32.1)1,1(
)0(= kA I fa 9.222)1(=kA I fa 9.222)2(= kA I fa 1.4111=）（kA
I fa 1.411
2=）（kA I fa 1.411
0=）（
3 互感器的配置及选型
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，并分别向测量仪表、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，便于屏内安装。
（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。
3.1互感器的特点
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,其负荷通常很微小，而且恒定。所以电压互感器一次侧可视为一个恒压源，它基本上不受二次负荷的影响。
（2）由于接在电压互感器二次侧的负荷都是测量仪表和继电器的电压线圈，它们的阻抗很大，因而二次电流很小。在正常运行时，互感器总是处于像变压器那样的空载状态，二次电压基本上等于二次感应电动势值。
（3）为了使电压互感器所允许的误差不超过规定值，必须限制其磁化电流。因此，其铁芯用较好的硅钢片来制造，而且应取较低的磁密，一般取小于等于6000~8000高斯[8]。
3.2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、母线分段及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。
3.3 电流互感器的选型
（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1I 与'2I -在
数值和相位上都有差异，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求是在正常工作范围内有较高的准确级，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范围内误差限制不超过-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λ与电流互感器允许最大二次负载阻抗f Z 2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2S 应不大于该准确级所规定的额定容量2e S 。即：
f e e Z I S S 22222=≥ （3.1）
)(2Ω+++=c d j y f V V V V Z （3.2） 式中 y V — 测量仪表电流线圈电阻；
j V — 继电器电阻；
d V — 连接导线电阻；
c V — 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 三分之一左右，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：ew e V V ≤，max 1g e I I ≥，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。
ew V — 电流互感器所在电网的额定电压；
1e e I V 、 — 电流互感器的一次额定电压和电流；
max g I — 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（屋内、屋外）和安装方式（穿墙、支持式、装入式等）来选择。 电流互感器一次侧电流为： N N U S I =
1 （3.3） 式中 N S —主变压器的额定容量；
N U —主变压器一次侧的额定电压。
电流互感器二次侧的额定电流一般为5A ，故电流互感器的计算变比： 5
121I I I n e == （3.4） 式中 1I —电流互感器一次侧电流；
2e I —电流互感器二次侧额定电流。
电流互感器二次侧电流为：
TA
n I I 12= （3.5） 式中 TA n —电流互感器选用的变比。
在选择变比的时候须考虑的一定裕度，故选用的变比比实际变比要大。此外电流互感器接线方式必须和主变压器进行配合。
根据电流互感器各侧电流以及变比，参考《电力工程电气设备手册》，选取的电流互感器型号如表3.1：
表3.1 电流互感器参数
安装地点 型号 数据
电压（kV ） 电流（kA ） 主变110kV 侧 LRGBJ-110
工作值
110 286 额定值
110 300
续表3.1 电流互感器参数
安装地点 型号 数据
电压（kV ） 电流（kA ） 主变35kV 侧 LZZBJ-35
工作值
35 1285
额定值
35 1500 主变10kV 侧 LMZWB-10
工作值
10 3000 额定值 10 4000 3.4 电压互感器的选型
电压互感器是根据线路的电压等级来进行选择的，电压互感器一次侧的电压就为线路的线电压,二次侧的额定电压一般为100V ，故电压互感器的变比为：
100
121N N N U U U n == （3.6） 同理，根据电压互感器变比，参考《电力工程电气设备手册》选取的电压流互感器型号如表3.2：
表3.2 电压互感器参数
安装地点
型号 电压（kV ） 变比 备注 主变110kV 侧
JDCF-110 110 /0.130.1/30.1/30.1/3110 成套电容式 主变35kV 侧
JDZ9-35 35 1.0/3.10/3.10/335 单相油浸式 主变10kV 侧 JDZX10-1O 10 3
0.1/30.1/310 单相油浸式
4 继电保护配置及选型
继电保护装置的基本原理:我们知道在电力系统发生短路故障时,许多参量比正常时候都了变化，当然有的变化可能明显，有的不够明显，而变化明显的参量就适合用来作为保护的判据，构成保护。比如：根据短路电流较正常电流升高的特点，可构成过电流保护；利用短路时母线电压降低的特点可构成低电压保护；利用短路时线路始端测量阻抗降低可构成距离保护；利用电压与电流之间相位差的改变可构成方向保护。除此之外，根据线路内部短路时，两侧电流相位差变化可以构成差动原理的保护。当然还可以根据非电气量的变化来构成某些保护，如反应变压器油在故障时分解产生的气体而构成的气体保护等[1]。
4.1变压器的保护配置及选型
为防止系统故障和系统不正常运行状态等一系列问题而烧坏变压器，故变压器一般装设继电保护装置，对于不同电压等级的变电站所装设的保护装置也不同，设计时必须根据变压器容量大小、电压等级等因素装设必要的、动作可靠性高的保护装置。本次设计中主变压器的容量为31.5MVA ，故采用纵联差动保护，瓦斯保护作为变压器的主保护，而零序电压、电流保护，过电流保护作为变压器的后备保护，同时还配置变压器过励磁保护，过负荷保护以及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。
4.1.1 纵联差动保护
本次设计所采用的变压器型号为SSZ10-31500/110。对于这种大型变压器言，必需装设单独的变压器差动保护，这是因为变压器差动保护通常采用三侧电流差动，其中高电压侧电流引自高压熔断器处的电流互感器，中低压侧电流分别引自变压器中压侧电流互感器和低压侧电流互感器，这样使差动保护的保护范围为三组电流互感器所限定的区域，从而可以更好地反映这些区域内相间短路，高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。所以采用纵联差动保护作为变压器的主保护，其接线原理图如图4.1所示。正常情况下,2'I =2''I 即： 111221
11''''''n I I I n T n n n I =?==（变压器变比） 所以这时I y =0，实际上，由于电流继电器接线方式，变压器励磁电流，变比误
差等影响导致不平衡电流的产生，故I y 不等于0 ，针对不平衡电流产生的原因不同可以采取相应的措施来减小不平衡电流。
保护整定的原则：
（1）避越变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁电流：
e K dz I K I ≥ （4.1） 式中 K K —可靠系数，一般取1.3；
e I —变压器的额定电流。
（2）避越外部短路时的最大不平衡电流：
bp K dz I K I ≥ （4.2）
式中 K K —可靠系数，一般取1.3；
bp I —不平衡电流。
（3）躲过电流互感器二次回路断线的最大负荷电流：
max .3.1fh dz I I = （4.3）
式中 max .fh I —正常运行时变压器的最大负荷电流，在负荷电流不确定时，可以 用变压器的额定电流代替[1]。 KD
K 1
K 2
11n l 2
2n l 11n l 22
n l -TA 2
1l 2l TA 1
T
图4.1 纵联差动保护原理示意图 4.1.2 瓦斯保护
尽管纵联差动保护有很多其它保护不具备的优点，但当大型变压器内部产生严重漏油或匝数很少的匝间短路故障以及绕组断线故障时，纵联差动保护不能动作，这时我们还需对变压器装设另外一个主保护—瓦斯保护。
（1）瓦斯保护的工作原理：当变压器内部发生轻微故障时，有轻瓦斯产生，瓦
斯继电器KG 的上触点闭合，作用于预告信号；当发生严重故障时，重瓦斯冲出，瓦斯继电器的下触点闭合，经中间继电器KC 作用于信号继电器KS ，发出警报信号，同时断路器跳闸。瓦斯继电器的下触点闭合，也可利用切换片XB 切换位置，只给出报警信号，其原理如图4.2所示。
防止变压器油箱内部或断线故障及油面降低。瓦斯保护主要用来保护变压器的内部故障，它由于一方面简单，灵敏，经济；另一方面动作速度慢，且仅能反映变压器油箱内部故障，所以与差动保护配合使用时，能做到优势互补，效果更佳。
容量为800kV A 及以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时作用于信号；当产生大量的瓦斯时，瓦斯保护应动作于断开变压器各电源侧断路器。容量为400kV A 及以上的车间内油浸式变压器，也应装设瓦斯保护。
（2）瓦斯保护的整定原则：
瓦斯保护有重瓦斯和轻瓦斯之分，它们装设于油箱与油枕之间的连接导管上。其中轻瓦斯按气体容积进行整定，整定范围为：250～3003cm ,一般整定在2503cm 。重瓦斯按油流速度进行整定，整定范围为：0.6～1.5s m /,一般整定在1s m /。
+KG
++
++KS QF1QF2QF1QF1
YT
YT 至信号
至信号XE
COM
图4.2 瓦斯保护原理示意图 4.1.3 复合电压启动的过流保护
由于这种保护可以获得比一般过流保护更高的灵敏性，所以实践中它常用来作厂变内部及低分支外部相间短路故障的后备保护，本次设计中用来作为变压器的后备保护，它是由负序过电压元件、低电压元件、过流元件及时间元件构成，其中负序过电压元件与低电压元件构成复合电压启动元件，其保护原理接线图如图4.3所示。
复合电压过流保护的输入电流取高压侧电流，为保证选择性，复合电压启动元件需要配置两套，输入电压分别取自站用变低压侧两个支上的电压，保护采用两段延时出口。以A 分支为例：若发生相间不对称短路故障，“＞2U ”元件启动，常闭触点断开，使“＜U ”元件启动；若发生三相短路，“＞2U ”元件短时启动，“＜U ”元件也启动，在“＞2U ”元件返回后，因“＜U ”元件返回电压比较高，只要相间残压不高于返回电压，“＜U ”元件仍然保持动作状态，这时站用变高压侧过流元件“＞I ”已经动作，先按Ⅰ段延时“＜U ”元件1t 跳开A 站用分支断路器，如故障不能消除，再按Ⅱ段延时2t 动作于解列灭磁[3]。
Ib>Ic>Ia> U2> IJ< t ＇
-
+
跳B 跳A U2> IJ< t ＇-
+
+---
t 2-
-
解列灭磁A B
图4.3 复合电压启动的过流保护原理接线图 整定的原则：
（1）过电流元件动作值按躲开站用变额定电流来整定：
e f
K dz I K K I = （4.4） 式中 K K —可靠系数，这里取1.15；
f K —返回系数，这里取0.85。
（2）负序电压继电器动作电压按躲过正常运行时的不平衡电流来整定：
e dz U U 06.02.= （4.5） 式中 e U —额定相间电压。
电流元件灵敏度的校验：
dz
d lm I I K m in .= （4.6） 式中 min .d I —后备保护范围末端金属性不对称短路时，通过保护的最小一次 稳态短路电流。
4.1.4 过负荷保护
为了防止变压器在超过允许负载能力下运行，需要装设过负荷保护装置。由于变压器的过负荷一般是三相对称的，因此，过负荷保护只需接入一项电流，各侧的过负荷保护均经过同一时间继电器延时发出信号。
保护的安装地点应能够反应变压器所有绕组的过负荷情况，对于单侧的三绕组降压变压器，当三侧绕组的容量相同时，过负荷保护仅装在电源侧。当三侧绕组的容量不相同时，过负荷保护装设在电源侧和容量较小的绕组侧。
过负荷保护的整定原理： e f
K dz I K K I = （4.7） 式中 K K —可靠系数，这里取1.15；
f K —返回系数，这里取0.85；
e I —变压器的额定电流。
4.1.5 零序电流保护
采用零序电流保护的目的是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，能反映中性点接地系统中发生接地短路时的零序电流分量。对于三绕组变压器，先断开不接地变压器，后断开接地变压器。若接地故障在接地运行的一台变压器处，则使接地运行的一台变压器高压侧断路器跳闸；若接地故障在不接地运行的一台变压器处，则需靠线路对侧的接地保护切除故，此时变压器的零序保护应与线路的接地保护在时限上要配合。
4.1.6 过励磁保护
变压器铁心的工作磁密与U/f 成正比，过励磁保护就是根据这一原理构成的。其工作原理是：继电器的电压一次线圈YH 接到母线电压互感器的二次侧，反应加到变压器上的电压和频率。当变压器过励磁值达到反时限启动值时，经反时限延时动作跳开主变压器各侧开关。
4.1.7变压器保护装置选型
本设计中采用国电南自生产的500
WBZ型微变压器保护装置机作为变压器的
-
成套自动保护装置，500
WBZ型微机变压器保护装置是特为电力系统500kV大型
-
变压器研制的成套微机保护装置，适用于500kV及以下电压等级的各类型变压器。该装置软、硬件遵循模块化设计、开放式结构的策略。
装置的特点:
（1）采用大屏幕液晶显示，人机界面全部汉化，采用菜单式命令，操作简单。
（2）显示、打印采用单独的CPU控制，保护CPU单独进行保护的运算，提高了保护CPU的运算处理能力，显示与主机采用精简代码通信，提高了显示的反应速度。
（3）跳闸方式可由控制字整定，方便灵活。
（4）保护配置灵活，可以通过控制字和压板投退保护，压板投退均输出报告。
（5）整定值（除个别控制字外）均采用十进制显示，操作简单、直观，精度高。整定值一经整定便复制三份永久保存，直至下次被修改，上电时以三取二方式自我校核，正常运行时，自动检查整定值，确保无误。
（6）差动保护可采用多侧制动。
（7）采用相电流突变和零序电流稳态量启动方式，启动方式快速稳定。
（8）后备保护配置齐全，拥有完善的软件继电器库，保护功能可通过对各继电器库的调用组合。
（9）实现存储器和时钟可保持10份带录波数据的报告、事件，且最近的一次跳闸报告不会被非跳闸报告冲掉。
（10）装置采用背插式结构和特殊的屏蔽措施，通过IEC60255-22-4标准规定的Ⅳ级（4kV±10%）快速瞬变干扰试验和IEC 60255-22-2标准规定的Ⅳ级（空间放电15kV，接触放电8kV）静电放电试验表明：装置可靠性高。
装置的保护功能:
主保护为3段(或2段)折线式比率制动差动保护，具备2次谐波制动和TA断线闭锁功能，可以用5次谐波或V/F实现过励磁闭锁差动，提供用低电压解决2次谐波制动造成延时动作的加速判据，差动保护带差速断，满足4侧甚至5侧制动，3/2断路器主接线，主变停运时自动投入小区差动(短引线)保护，自耦变可以增设零
差保护。
后备保护包括多折线拟合式反时限过励磁、相间阻抗、复合电压闭锁过流(可带方向)、分支过流、零序过流(可带方向)、间隙零序电流电压、接地阻抗、非全相运行及失灵保护，还设有告警性的过负荷、变压器△侧一点接地、TV断线、低值过励磁、启动通风保护等。主、后备保护均带有16路开关量输入回路，能够实现主变及调压变的轻瓦斯、重瓦斯、压力释放、冷却器故障、油位、油温、冷却器电源消失等开关量保护，以及用来反映一些保护投退状态或打印、复归操作等。
与自动化系统的配合：500
WBZ型微机型保护装置的通信方式灵活，可采用
RS232/RS485/RS422口与变电站综合自动化系统配合，可实现远方定值修改，事件记录上传等功能[12]。
4.2 母线保护配置及选型
电力系统中的母线是具有公共电气连接点,它起着汇总和分配电能的作用。所以发电厂和变电站中的母线是电力系统中的一个重要组成元件。母线运行是否安全可靠,将直接影响发电厂、变电站和用户工作的可靠性,在枢纽变电所的母线上发生故障时,甚至会破坏整个系统的稳定。
引起母线短路故障的主要原因有:由于空气污溃,导致断路器套管及母线绝缘子的闪络；母线电压和电流互感器的故障；运行人员的误操作,如带负荷拉隔离开关、带接地线合断路器。
母线故障的类型,主要是单相接地和相间短路故障。与输电线路故障相比较,母线故障的几率虽较小,但造成的后果却十分严重。因此,必须采取措施来消除或减少母线故障所造成的后果。
由设计的已知条件可知,110kV母线采用单母线分段接线,对于单母线我们可以采用母线完全电流差动保护。
4.2.1母线完全差动保护
母线完全差动保护的原理接线图如图4.4所示,和其它元件的差动保护一样,也是按环流法的原理构成。在母线的所有连接元件上必须装设专用的电流互感器,而且这些电流互感器的变比和特性完全相同,并将所有电流互感器的二次绕组在母线侧的端子互相连接,在外侧的端子也互相连接,差动继电器则接于两连接线之间,差动电流
继电器中流过的电流是所有电流互感器二次电流的相量和。这样,在一次侧电流总和为零时,在理想的情况下,二次侧电流的总和也为零。图为母线外部K 点短路的电流分布图,设电流流进母线的方向为正方向。图中线路Ⅰ,Ⅱ接于系统电源,而线路Ⅲ则接于负载[1]。
（1）在正常和外部故障时(K 点),流入母线与流出母线的一次电流之和为零,即:
0=++=????∑ⅢⅡⅠI I I I （4.8）
而流入继电器的电流为: )(1321ⅢⅡⅠ????
???-+=-+=I I I n I I I I TA e （4.9） 因电流互感器变比n 相同,在理想情况下流入差动继电器的电流为零,即0=g I 。 但实际上,由于电流互感器的励磁特性不完全一致和误差的存在,在正常运行或外部故障时,流入差动继电器的电流为不平衡电流,即:umb e I I ??-。 1
l 3l 2l ．．．
．．．ⅠⅡⅢⅠⅠ
-1QF 2QF 3QF 图4.4 母线完全电流差动保护的原理接线图
其中umb I ?是电流互感器特性不一致而产生的不平衡电流。
（2）母线故障时,所有有电源的线路,都向故障点供给故障电流,即:
K TA
TA e I n I I n I ????=+=1)(1ⅡⅠ （4.10） 其中K I ?
是故障点的总短路电流,此电流数值很大,足以使差动继电器动作。
电流差动保护整定的原则：
按躲开母线外部的最大不平衡电流：
max .d fzq LH K dz I K K K I = （4.11）
式中 K K —可靠系数，这里取1.3；
LH K —电流互感器变比误差；
课程设计任务书 设计题目： 110kV变电站电气 一次部分设计 前言 变电站(Substation）改变电压的场所。是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压。在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点。主要作用是进行高底压的变换，一些变电站是将发电站发出的电升压，这样一方面便于远距离输电，第二是为了降低输电时电线上的损耗；还有一些变电站是将高压电降压，经过降压后的电才可接入用户。对于不同的情况，升压和降压的幅度是不同的，所以变电站是很多的，比入说远距离输电时，电压为11千伏，甚至更高，近距离时为1000伏吧，这个电压经
变压器后，变为220伏的生活用电，或变为380伏的工业用电。 随着我国电力工业化的持续迅速发展，对变电站的建设将会提出更高的要求。本文通过对110KV变电站一次系统的设计，其中针对主接线形式选择，母线截面的选择，电缆线路的选择，主变压器型号和台数的确定，保护装置及保护设备的选择方法进行了详细的介绍。其中，电气设备的选择包括断路器、隔离开关、互感器的选择和方法与计算，保护装置包括避雷器和避雷针的选择。其中分析短路电流的计算方法和原因，是为了保证供电的可靠性。 目录 第1章原始资料及其分析 (4) 1原始资料 (4) 2原始资料分析 (6) 第2章负荷分析 (6) 第3章变压器的选择 (8) 第4章电气主接线 (11) 第5章短路电流的计算 (14) 1短路电流计算的目的和条件 (14) 2短路电流的计算步骤和计算结果 (15) 第6章配电装置及电气设备的配置与选择 (18) 1 导体和电气设备选择的一般条件 (18) 2 设备的选择 (19) 结束语 (25)
110kv变电站110kv线路保护及主系统设计 1课题来源 本课题为某110kv中心变电站110kv线路保护记主系统设计课题。该变电站是最末一个梯级电站，装机容量600万千瓦，年发电量301亿千瓦时，用地总面积为8070.1374公顷。向家坝水电站110kV中心变电站为向家坝水电站提供施工供电电源和电站建成以后作为厂用电备用电源的一座变电站。设计容量为3 50MVA，电压等级为110/35/10kV, 110kV进出线有5条，中压35kV侧有10 回出线，低压10kV侧有20 回出线. 2 设计的目的和意义 110kV变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。它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。电气主接线是发电厂变电所主要环节，电气主接线连接直接影响运行的可靠性、灵活性。它的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的确定。 随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势。 3 国内外的现状和发展趋势 目前，我国小城市和西部地区经济的不断发展对电能资源的要求也越来越高，西部主要是高原地带，在高海拔的条件下，农村现有的变电技术远达不到经济的快速发展，这也在一定程度上影响了西部地区和中小城市变电技术的推广和应用技术的深化。因此，一方面需要创造条件有针对性地提高对小城市以及农村的变电站的建设，加强专业知识的培训来提高变电技术；另一方面，可以通过媒介积极开展技术交流，通过实践去体验、探索。 当今世界各方面因素正冲击着全球电力工业，在国外变电所技术有十分剧烈的竞争，而世界范围内的变电所都采用了新技术; 其次，不同的环境要求给所有的电力供应商增加了额外的责任，使电力自动化设备尤其是高压大功率变电站的市场开发空间大大拓展。另外高压变电所的最终用户对变电站的自动控制、节能、
毕业设计（论文、作业）毕业设计（论文、作业）题目： 110kV变电站电气部分设计 分校（站、点）： 年级、专业： 09秋机械 教育层次：本科 学生姓名： 学号： 指导教师： 完成日期： 2012年5月5日
中文摘要 变电站作为电力系统中的重要组成部分，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。本论文中待设计的变电站是一座降压变电站，在系统中起着汇聚和分配电能的作用，担负着向该地区工厂、农村供电的重要任务。该变电站的建成，不仅增强了当地电网的网络结构，而且为当地的工农业生产提供了足够的电能，从而达到使本地区电网安全、可靠、经济地运行的目的。 本论文《110kv变电站一次部分电气设计》，首先通过对原始资料的分析及根据变电站的总负荷选择主变压器，同时根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求，选择了两种待选主接线方案进行了技术比较，淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线方案。 其次进行短路电流计算，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。再根据计算结果及各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等）。 最后，并绘制了电气主接线图、电气总平面布置图、防雷保护配置图等相关设计图纸。 关键词电气主接线设计；短路电流计算；电气设备选择；设计图纸 Abstract Power system substation as an important part of the entire power system directly affects the safety and economic operation. To be designed in this paper is a step-down substation substation in the system plays the role of aggregation and distribution of electric energy, charged with the factory to the region, the important task of rural electrification. The completion of the substation will not only strengthen the local power grid network structure, but also for the local industrial and agricultural production provides enough power, so that the regional power grid so as to achieve safe, reliable and economic operation purposes. The paper "110kv substation once part of the electrical design," the first original data through the analysis and selection based on total load of the substation main transformer, the main wiring under both economical and reliable, flexible operation requirements, select the main connection of two programs to be selected A technical comparison, out of poor program to determine the main electrical substation connection program. Second, the short-circuit current calculation, obtained from the three-phase short circuit calculation occurs when short-circuit the voltage level of the bus, its steady-state current and the impact of short-circuit current value. According to the results and the voltage level of voltage and maximum continuous operating current of the main electrical equipment selection and validation (including circuit breaker, disconnecting switch, current transformer, voltage transformer, etc.). Finally, the main draw of the electrical wiring diagram, electrical general layout map, lightning protection and other related design layout plan drawings.
110kv变电站一次电气部分初步设计 毕业设计 题目110KV变电站一次电气初步设计 学生姓名谭向飞学号20XX309232 专业发电厂及电力系统班级20XX3092 指导教师陈春海评阅教师完成日期 20XX 年11月6日 三峡电力职业学院 毕业设计课题任务书 课题名称学生姓名指导教师谭向飞陈春海 110kV 变电站一次电气初步设计专业指导人数发电厂及电力系统班号 20XX3096 课题概述：一、设计任务 1.选择110kV变电站接线形式； 2.计算110kV变电站的短路电流； 3.选择110kV变电站的变压器，高/低压侧断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器，并校验。二、设计目的掌握变电站一次电气设计的计算，能选择电气设备。三、完成成果110kV变电站一次电气接线及设备选择。 I 原始资料及主要参数： 1、110kV渭北变所设计最终规
模为两台110/10kV主变，110kV两回进线路，变压器组接线线，10kV8回馈线，预计每回馈线电流为400A， 2、可行研究报告中变压器调压预测结果需用有载调压方式方可满足配电电压要求，有载调压开关选用德国MR公司M型开关，#2主变型号SZ9-40000/110， 5×110＋－32%/，YNd11，Uk%=。 3、110kV配电装置隔离开关GW5-110ⅡDW/630；断路器3AP1-FG-145kV， 3150A﹑40kA；复合绝缘干式穿墙套管带CT 2×300/5；中心点隔离开关GW13-63/630，避雷器HY5W-108/268及中心点/186。 4、出八回线路、10kVⅡ段母线设备﹑变二侧开关分段以及电容补偿。10kV断路器选用ZN28E-12一体化弹簧储能操作，支架落地安装；主变10kV 侧及分段隔离开关用GN22-10G手动操作；10kV线路及电容器隔离开关用GN19-10Q手动操作；出线CT两相式，二组次级绕组，用作测量和保护；电容器回路三相式；变二侧CT 三组次级用作测量﹑纵差﹑过流及无流闭锁。参考资料及文献： 1、3～110kV高压配电装置设计规范 2、35～110kV 变电所设计规范 3、变电所总布置设计技术规程 4、中小型变电所实用设计手册丁毓山主编 5、低压配电设计规范 6、工业与民用电力装置的接地设计规范 7、电力工程电缆设计规范 8、并联电容器装置的电压、容量系列选择标准设计成果要求： 1、说明书：≥6000 字 2、图纸：A3 号 1 张号张号张 3、实习报
110KV变电所电气设计说明 所址选择： 首先考虑变电所所址的标高，历史上有无被洪水浸淹历史；进出线走廊应便于架空线路的引入和引出，尽量少占地并考虑发展余地；其次列出变电所所在地的气象条件：年均最高、最低气温、最大风速、覆冰厚度、地震强度、年平均雷暴日、污秽等级，把这些作为设计的技术条件。 主变压器的选择： 变压器台数和容量的选择直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应依据电力系统5-10年的发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。 选择主变压器型式时，应考虑以下问题：相数、绕组数与结构、绕组接线组别（在电厂和变电站中一般都选用YN，d11常规接线）、调压方式、冷却方式。 由于本变电所具有三种电压等级110KV、35KV、10KV，各侧的功率均达到变压器额定容量的15%以上，低压侧需装设无功补偿，所以主变压器采用三绕组变压器。为保证供电质量、降低线路的损耗此变压器采用的是有载调压方式，在运行中可改变分接头开关的位置，而且调节范围大。由于本地区的自然地理环境的特点，故冷却方式采用自然风冷却。 为保证供电的可靠性，该变电所装设两台主变压器。当系统处于最大运行方式时两台变压器同时投入使用，最小运行方式或检修时只投入一台变压器且能满足供电要求。 所以选择的变压器为2×SFSZL7-31500/110型变压器。 变电站电气主接线： 变电站主接线的设计要求，根据变电站在电力系统中的地位、负荷性质、出线回路数等条件和具体情况确定。 通常变电站主接线的高压侧，应尽可能采用短路器数目教少的接线，以节省投资，随出线数目的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角形接线等。如果变电站电压为超高压等级，又是重要的枢纽变电站，宜采用双母线带旁母接线或采用一台半断路器接线。变电站的低压侧常采用单母分段接线或双母线接线，以便于扩建。6~10KV馈线应选轻型断路器，如SN10型少油断路器或ZN13型真空断路器；若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时，应采用限流措施。在变电站中最简单的限制短路电流的方法，是使变压器低压侧分列运行；若分列运行仍不能满足要求，则可装设分列电抗器，一般尽可能不装限流效果较小的母线电抗器。 故综合从以下几个方面考虑： 1 断路器检修时，是否影响连续供电； 2 线路能否满足Ⅰ,Ⅱ类负荷对供电的要求； 3大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。 主接线方案的拟定： 对本变电所原始材料进行分析，结合对电气主接线的可靠性、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，力争使其技术先进，供电可靠，经济合理的主接线方案。此主接线还应具有足够的灵活性，能适应各
110KV变电站电气部分设计 二〇〇九年八月 目录 设计任务书 (4) 第一部分主要设计技术原则 (5) 第一章主变容量、形式及台数的选择 (6) 第一节主变压器台数的选择 (6) 第二节主变压器容量的选择 (7) 第三节主变压器形式的选择 (8) 第二章电气主接线形式的选择 (10) 第一节主接线方式选择 (12) 第三章短路电流计算 (13) 第一节短路电流计算的目的和条件 (14) 第四章电气设备的选择 (15) 第一节导体和电气设备选择的一般条件 (15) 第二节断路器的选择 (18) 第三节隔离开关的选择 (19) 第四节高压熔断器的选择 (20) 第五节互感器的选择 (20) 第六节母线的选择 (24) 第七节限流电抗器的选择 (24) 第八节站用变压器的台数及容量的选择 (25) 第九节 10kV无功补偿的选择 (26) 第五章 10kV高压开关柜的选择 (26) 第二部分计算说明书 附录一主变压器容量的选择 (27) 附录二短路电流计算 (28) 附录三断路器的选择计算 (30) 附录四隔离开关选择计算 (32) 附录五电流互感器的选择 (34) 附录六电压互感器的选择 (35) 附录七母线的选择计算 (36) 附录八 10kV高压开关柜的选择 (37) （含10kV电气设备的选择） 第三部分相关图纸 一、变电站一次主结线图 (42) 二、10kV高压开关柜配置图 (43) 三、10kV线路控制、保护回路接线图 (44) 四、110kV接入系统路径比较图 (45) 第四部分 一、参考文献 (46)
二、心得体会 (47) 设计任务书 一、设计任务： ***钢厂搬迁昌北新区，一、二期工程总负荷为24.5兆瓦，三期工程总负荷为31兆瓦,四期工程总负荷为20兆瓦;一、二、三、四期工程总负荷为75.5兆瓦,实际用电负荷 34.66兆瓦,拟新建江西洪都钢厂变电所。本厂用电负荷设施均为Ⅰ类负荷。 第一部分主要设计技术原则 本次110kV变电站的设计，经过三年的专业课程学习，在已有专业知识的基础上，了解了当前我国变电站技术的发展现状及技术发展趋向，按照现代电力系统设计要求，确定设计一个110kV综合自动化变电站，采用微机监控技术及微机保护，一次设备选择增强自动化程度，减少设备运行维护工作量，突出无油化，免维护型设备，选用目前较为先进的一、二次设备。 将此变电站做为一个终端用户变电站考虑，二个电压等级，即110kV/10kV。 设计中依据《变电所总布置设计技术规程》、《交流高压断路器参数选用导则》、《交流高压断路器订货技术条件》、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》、《火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程》、《高压配电装置设计技术规程》、《110kV-330kV变电所计算机监控系统设计技术规程》及本专业各教材。 第一章主变容量、形式及台数的选择 主变压器是变电站（所）中的主要电气设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高了经济效益，达到远距离送电的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使用电压，以满足用户的需要。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。因此，主变的选择除依据基础资料外，还取决于输送功率的大小，与系统的紧密程度，同时兼顾负荷性质等方面，综合分析，合理选择。 第一节主变压器台数的选择 由原始资料可知，我们本次设计的江西洪都钢厂厂用电变电站，主要是接受由220kV双港变110kV的功率和220KV盘龙山变供110kV的功率，通过主变向10kV线路输送。由于厂区主要为I类负荷，停电会对生产造成重大的影响。因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。 为了提高供电的可靠性，防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的供电，变电站中一般装设两台主变压器。互为备用，可以避免因主变故障或检修而造成对用户的停电，若变电站装设三台主变，虽然供电可靠性有所提高，但是投资较大，接线网络较复杂，增大了占地面积和配电设备及继电保护的复杂性，并带来维护和倒闸操作的许多复杂化，并且会造成短路容量过大。考虑到两台主变同时发生故障的几率较小，适合负荷的增长和扩建的需要，而当一台主变压器故障或检修时由另一台主变压器可带动全部负荷的70%，能保证正常供电，故可选择两台主变压器。 第二节主变压器容量的选择 主变压器容量一般按变电站建成后5--10年规划负荷选择，并适当考虑到远期10--20年的负荷发展，对于城郊变电站主变压器容量应与城市规划相结合，该变电站近期和远期负荷都已给定，所以，应接近期和远期总负荷来选择主变容量。根据变电站所带负荷的性质和电网的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用时，其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性变电站当一台主变压器停用时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70--80%。该变电站的主变压器是按全部负荷的70%来选择，因此装设两
毕业设计 开题报告 课题名称 220KV变电站电气一次部分 初步设计及防雷保护院系机电与自动化学院 专业班电气工程及其自动化1306班姓名潘建雄 评分 指导教师张雅晶 武昌首义学院
毕业设计开题报告撰写要求 1.开题报告的主要内容 1）课题设计的目的和意义； 2）主要参考文献综述； 3）课题设计的主要内容； 4）设计方案； 5）实施计划。 6）主要参考文献：不少于5篇，其中外文文献不少于1篇。 2．撰写开题报告时，所选课题的课题名称不得多于25个汉字，课题研究份量要适当，研究内容中必须有自己的见解和观点。 3.开题报告的字数不少于3000字（艺术类专业不少于2000字），其中，主要参考文献综述字数不得少于1000字，开题报告的格式按学校《本科毕业设计/论文撰写规范》的要求撰写。 4. 指导教师和责任单位必须审查签字。 5．开题报告单独装订，本附件为封面，后续表格请从网上下载并用A4纸打印后填写。 6. 此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在院（系）在此基础上提出调整方案，报学校审批后执行。
武昌首义学院本科生毕业设计开题报告
220kV电压等级接线方案 由于220kV侧出线数为4回，系统A、B的容量较大，要求供电可靠性高，双母线接线与单母线接线相比，投资有所增加，但可靠性和灵活性大为提高，宜采用双母线接线， 如图4-1。 图4-1 双母线接线 规程规定，采用母线分段或双母线的110-220kV的配电装置，在满足下列条件时可以不设旁路母线：当系统允许停电检修时，如为双回路供电或负荷点可又线路其他电源供电；当线路允许断路器停电检修；配电装置为屋内型为节约配电面积可不设旁路母线而用简易隔离开关代替。 110kV电压等级接线方案 由于110KV侧送出6回线路，I、II级负荷所占比重大，电压等级高，输送功率较大，停电影响较大，要求供电可靠性高，宜采用带有专用旁路断路器的旁路母线双母线接线，如图4-2。
110kv变电站安全距离110kv变电站设计规范 110kv变电站安全距离 国家《电磁辐射管理办法》规定100千伏以上为电磁强辐射工程，第二十条规定：在集中使用大型电磁辐射设备或高频设备的周围，按环境保护和城市规划要求，在规划限制区内不得修建居民住房、幼儿园等敏感建筑。 不过，据环保部门介绍，我国目前对设备与建筑物之间的距离有一定要求。比如一般10KV —35KV变电站，要求正面距居民住宅12米以上，侧面8米以上；35KV以上变电站的建设，要求正面距居民住宅15米以上，侧面12米以上；箱式变电站距居民住宅5米以上。 北京市规划委（2004规意字0638号）110千伏的地下高压变电站工程项目，明确要求距离不得少于300米。 35～110KV变电站设计规范 第一章总则 第1.0.1条为使变电所的设计认真执行国家的有关技术经济政策，符合安全可靠、技术先进和经济合理的要求，制订本规范。 第1.0.2条本规范适用于电压为35～110kV，单台变压器容量为5000kV A及以上新建变电所的设计。 第1.0.3条变电所的设计应根据工程的5～10年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。 第1.0.4条变电所的设计，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。 第1.0.5条变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。 第1.0.6条变电所设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。第二章所址选择和所区布置 第2.0.1条变电所所址的选择，应根据下列要求，综合考虑确定： 一、靠近负荷中心； 二、节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地； 三、与城乡或工矿企业规划相协调，便于架空和电缆线路的引入和引出； 四、交通运输方便； 五、周围环境宜无明显污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污源影响最小处； 六、具有适宜的地质、地形和地貌条件（例如避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带、山区风口和有危岩或易发生滚石的场所），所址宜避免选在有重要文物或开采后对变电所有影响的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意； 七、所址标高宜在50年一遇高水位之上，否则，所区应有可靠的防洪措施或与地区（工业企业）的防洪标准相一致，但仍应高于内涝水位； 八、应考虑职工生活上的方便及水源条件； 九、应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互影响。 第2.0.2条变电所的总平面布置应紧凑合理。 第2.0.3条变电所宜设置不低于2.2m高的实体围墙。城网变电所、工业企业变电所围墙的高度及形式，应与周围环境相协调。 第2.0.4条变电所内为满足消防要求的主要道路宽度，应为3.5m。主要设备运输道路的宽度可根据运输要求确定，并应具备回车条件。 第2.0.5条变电所的场地设计坡度，应根据设备布置、土质条件、排水方式和道路纵坡确定，
110KV降压变电站电气一次部分初步设计 一、变电站的作用 1.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。 2.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。 （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。 二、变电站与系统互联的情况 1.待建变电站基本资料 （1）待建变电站位于城郊，站址四周地势平坦，站址附近有三级公路，交通方便。 （2）该变电站的电压等级为110KV,35KV,10KV三个电压等级。110KV是本变电站的电源电压，35KV，10KV是二次电压。 （3）该变电站通过双回110KV线路与100公里外的系统相连，系统容量为1250MVA，系统最小电抗（即系统的最大运行方式）为0.2（以系统容量为基准），系统最大电抗（即系统的最小运行方式）为0.3。
BY市110kv降压变电所设计--牛
课程设计 电气工程及其自动化_专业班级 题目BY市110kV降压变电所设计 姓名 学号 指导教师 二О年月日
一．变电站概括 1.1变电站总体分析 BY市变电站位于市边缘，供给城市和近郊工业、农业及生活用电，是新建地区变电所。变电站做为电力系统中起着重要的连接作用，是联系发电厂与负荷的重要环节。本课程设计主要是关于本变电站的一次设计，为了是变电站的一次设计能够很好的接入电力系统，使电力系统安全可靠的运行，下面对本变电站做初步分析的原始数据进行分析。 1．变电站类型：110KV地方降压变电站 2．电压等级：110/10KV 3．线路回数：110KV：2回，备用2回；10KV：13回，备用2回； 4．地理条件：平均海拔100m，地势平坦，交通方便，有充足水源，属轻地震区。年最高气温+42℃，年最低气温-18℃，年平均温度+16℃，最热月平均最高温度+32℃。最大风速35m/s,主导风向西北，覆冰厚度。5．负荷情况：主要是一、二级负荷，市内负荷主要为市区生活用电、棉纺厂、印染厂等工业用电；郊区负荷主要为郊区变电站及其他工业用电。 6．系统情况：根据任务书中电力系统简图可以看到，本变电站位于两个电源中间，有两个发电厂提供电
能，进而经过该变电站降压后用于工业、农业等负荷用电，需要一定的可靠性。 1.2 负荷分析及主变压器的选择 负荷计算的目的： 计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。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，由此可见正确确定计算负荷重要性。 负荷分析 10KV 侧: 近期负荷：P 近=(2＋2＋1＋1＋2＋3＋2＋1.5＋1.5＋1.5)MW=17.5MW 远期负荷: P 远=（３＋３＋1.5＋1.5＋3＋4.5＋3.5＋2＋2＋2＋2＋2）=30MW ∑=n i Pi 1=17.5MW+30MW=47.5MW 综合最大计算负荷计算公式: S js =Kt*1 cos n i i i P φ =∑*(1+α%) (注:Kt:同时系数，取85%; %:线损,取5%) S js 近=Kt*max 1cos n i i i P ? =∑近 *(1+α%)
110kV变电站二次回路图解 2007-07-14 | 第三章断路器的控制--110kV六氟化硫（SF6）断路器 标签：断路器六氟化硫 2.110kV六氟化硫（SF6）断路器 SF6断路器是110kV电压等级最常用的开断电器，关于它的控制，本章选用的模型是西高电气公司生产的LW25-126型SF6断路器。LW25-126型SF6断路器广泛应用于110kV电压等级，运行经验丰富，具有一定的代表性。 2.1操作机构 LW25-126型SF6断路器采用弹簧机构，其机构电气回路如图3-1-1、图3-1-2所示。 图 3-1-1 （点击看大图）
图3-1-2 （点击看大图） 图3-1-1所示的是断路器机构的控制回路图，红色部分为合闸回路，绿色部分为跳闸回路，黄色部分为储能电机启动回路。图3-1-2所示为弹簧储能电机的电源回路。主要部件的符号与名称对应关系如表3-1所示。 表3-1 LW25-126型六氟化硫断路器控制回路主要部件 符号名称备注 11-52C 合闸操作按钮手动合闸 11-52T 分闸操作按钮手动跳闸 43LR “远方/就地”切换开关 52Y “防跳”继电器 8M 空气开关储能电机电源投入开关 88M 储能电机接触器动作后接通电机电源 48T 电动机超时继电器 49M 电动机过流继电器 49MX 辅助继电器反映电机过流、过热故障 33hb 合闸弹簧限位开关 33HBX 辅助继电器反映合闸弹簧储能状态 52a、52b 断路器辅助接点52a为常开接点、52b为常闭接点 63GLX SF6低气压闭锁继电器 LW25-126型SF6断路器的操作回路中，有一个“远方/就地”切换开关43LR。“就地”是指在断路器本体机构箱使用合闸按钮11-52C或分闸按钮11-52T操作，“远方”是指一切通过微机操作箱向断路器发出的跳、合闸指令。正常运行情况下，43LR处于“远方”状态，由操作人员在控制室对断路器进行操作；对断路器进行检修时，将43LR置于“就地”状态，在断路器本体进行跳、合闸试验。 2.2合闸回路 2.2.1就地合闸 43LR在“就地”状态时，合闸回路由11-52C、52Y常闭接点、88M常闭接点、49MX常闭接点、33HBX常闭接点、52b常闭接点、52C和63GLX常闭接点组成。
110kV变电所设计 第一章任务书 第一节的主要内容 本次设计为110kV变电站初步设计，共分为任务书、计算书、说明书三部分，同时还附有12张图纸加以说明。该变电站有3台主变压器，初期上2台，分为三个电压等级：110kV、35kV、10kV，各个电压等级均采用单母分段的主接线方式供电，本次设计中进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、母线等），并同时附带介绍了所用电和直流系统、继电保护和微机监控系统、过压保护、接地、通信等相关方面的知识。 第二节应完成的成果 说明书：电气主接线，短路电流计算及主要设备的选择，各电压级的配电装置及保护，微机监控系统等。 计算书：短路电流，主要设备选择（DL、G、CT、母线），变压器差动保护整定计算。 图纸：电气主接线图，电气总平面布置图，继电保护及综合自动化系统配置图，间隔断面图，直流系统接线图，所用电系统图，GIS电气布置图等共12张。 第三节应掌握的知识与技能 1、学习和掌握变电站电气部分设计的基本方法。 2、对所设计的变电站的特点，以及它在电力系统中的地位、作用和运行方式等应有清晰的概念。 3、熟悉所选用电气设备的工作原理和性能，及其运行使用中应注意的事项。 4、熟悉所采用的电气主接线图，掌握各种运行方式的倒闸操作程序。 5、培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。 第二章说明书 第一节概述 一、设计依据 1、中华人民共和国电力公司发布的《35kV～110kV无人值班变电所设计规程》（征求意见稿） 2、110kV清河输变电工程设计委托书。 3、电力工程电气设计手册（电气一次部分） 二、设计范围 1、所区总平面、交通及长度约20米的进所道路的设计。 2、所内各级电压配电装置及主变压器的一、二次线及继电保护装置。 3、系统通信及远动。
信息工程学院 综合课程设计报告书 题目:110KV 降压变电所电气一、二次设计 专业：电气工程及其自动化 班级：___________________ 学号：____________ 学生姓名：______________ 指导教师：__________ 声明：本作品用以交差之用无实
际理论意义不确保准确性与实践性 2012 年10 月10 日 、八 前言 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，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的场所。 110KV 变电站属于高压网络，电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直关系着全厂电气设备的选择、是变电站电气部分投资大小的决定性因素。 首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式来选择。根据主变容量选择适合的变压器，主变压器的台数、容量及形式的选择是很重要，它对发电厂和变电站的技术经济影响大。 本变电所的初步设计包括了：（1 ）总体方案的确定（2）短路电流的计算（3 ）高低压配电系统设计与系统接线方案选择（4 ）继电保护的选择与整定（5）防雷与接地保护等内容。
最后，本设计根据典型的110kV 发电厂和变电所电气主接线图，根据厂、所继 电保护、自动装置、励磁装置、同期装置及测量表计的要求各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，而后进行校验
第1章短路电流的计算 1 ．1 短路的基本知识 所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。 短路电流的大小也是比较主接线方案，分析运行方式时必须考虑的因素。系统短路时还会出现电压降低，靠近短路点处尤为严重，这将直接危害用户供电的安全性及可靠
110kV地区变电站电气一次部分设计 学院：工程学院 班级：2010级电气工程及其自动化二班 姓名： 学号： 指导老师： 日期：2013年6月25号
摘要 电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。 本设计讨论的是110KV变电站电气部分的设计。首先对原始资料进行分析，选择主变压器，在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，选择设备，然后进行防雷接地以及保护、配电装置设计。 关键字：变电站；短路计算；设备选择。
目录 1. 原始材料及其简单分析 (1) 1.1 原始材料 (1) 1.2 简单分析 (2) 2. 设计说明书 (2) 2.1 电气主接线 (2) 2.1.1主接线设计的基本要求............................................................................. .. (2) 2.1.2 主接线的设计原则 (3) 2.1.3 电气主接线的确定 (4) 2.2 主变压器选择 (5) 2.3 所用电的设计 (7) 2.3.1 所用电的设计原则 (7) 2.3.2 所用电源引接方式 (7) 2.3.3 所用变压器的选择 (8) 2.4 短路电流计算 (9) 2.4.1 短路电流计算目的 (9) 2.4.2 短路电流计算内容 (9) 2.4.3 短路电流计算结果 (9) 2.5 主要电气设备的选择 (10) 2.5.1 主要电气设备的选择要求 (10) 2.5.2 各电压等级电气设备的选择结果 (13) 2.5.3 导线选择 (14) 2.6 防雷设计 (15) 2.6.1 避雷针的配置................................. 错误!未定义书签。 2.6.2 避雷器的配置................................. 错误!未定义书签。 3. 设计计算书 (18) 3.1 负荷计算 (18) 3.2 主变容量计算 (18) 3.3 主变压器各绕组电抗标幺值计算 (18) 3.4 短路电流计算 (18) 3.4.1 110kV母线短路时短路电流计算 (19) 3.4.2 35kV母线短路时短路电流计算 (20) 3.4.3 10kV母线短路时短路电流计算 (21) 3.5 电气设备的选择 (22) 3.5.1 110kV侧电气设备的选择及校验 (22) 3.5.2 35kV侧电气设备的选择及校验 (26) 3.5.3 10kV侧电气设备的选择及校验 (29) 3.6 导线的选择 (33) 3.6.1 110kV母线的选择与校验 (33)
110KV变电站设计 学院： 专业： 年级: 指导老师： 学生： 日期：
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
Abstract:This paper mainly carries on the design of 110KV substation. According to the mandate given by the system and the load line and all parameters of the substation and line consideration and the data of load analysis, meet the safety, economy and reliability requirements of 110KV, 35KV, 10KV side of the main connection form is determined, and then through the load calculation and determine the scope of supply the number, size, and type of the main transformer, thus obtains the parameters of each element, the equivalent network simplification, and then select the short circuit short circuit calculation, the calculation results and the maximum continuous working current according to short-circuit current, selection and calibration of electrical equipment, including bus, circuit breaker, isolating switch, voltage transformer, current transformer etc., and determine the distribution device. According to the load and short circuit calculation for the line, transformer, bus configuration of relay protection and setting calculation. At the same time, this paper makes a simple analysis of lightning protection and grounding and compensation device, and finally carries out the electrical main wiring diagram and the 110KV distribution unit interval section drawing. Key words: substation design, transformer, electrical main wiring, equipment selection
**大学 毕业设计（论文）110KV变电站电气二次部分设计 完成日期 2013年 6 月 5 日
摘要 本次设计任务旨在把大学所学各科专业知识的结合到一起，整体的了解电力系统等方面的知识。首先根据任务书上所给相关资料，分析负荷发展趋势。然后通过对拟建变电站的概况以及出线方面来考虑，并对负荷资料的分析，以及从安全、经济及可靠性等方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV输电线路及母线的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数及型号。 最后，根据短路计算结果，确定线路保护、变压器保护、母线保护、防雷保护的保护方案，根据保护方案对保护进行整定计算，确定设计之后再对保护的总体进行分析论证，检验二次回路的设计是否合格，从而完成了110kV电气二次部分的设计。 关键词：变电站, 继电保护, 保护整定
目录 摘要.................................................................... - 1 - 1 原始资料分析........................................................... - 4 - 2 一次部分的相关设计..................................................... - 6 -２.１主变压器的选择极其参数 (6) ２.２电气主接线设计 (7) 3 短路电流计算........................................................... - 8 -３.１概述 (8) 3.1.1 短路的原因....................................................... - 8 - 3.1.2 计算短路电流的目的............................................... - 8 -３.２短路计算.. (8) 3.2.1 计算系统电抗..................................................... - 8 - 4 线路保护.............................................................. - 11 -4.1电力系统继电保护的作用.. (11) 4.2输配电线保护 (12) 4.3线路末端短路电流 (13) 4.4线路保护整定 (14) 4.4.1 35kv侧线路保护整定........................................... - 14 - 4.4.2 10kv侧线路保护整定........................................... - 15 - 5 变压器的保护.......................................................... - 16 -5.1变压器装设的保护.. (16) 5.2变压器保护的整定方法 (16)