毕业设计34中里变电站一次系统总体设计

目 录

1 绪论 ············································································································· 1

1.1 变电站的发展现状 ··········································································· 1 1.2 中里变电站的基本情况 ··································································· 1 1.3 中里变电站改造的原因及内容 ······················································· 2 2 负荷计算及变压器选择 ············································································· 3

2.1 负荷计算 ··························································································· 3

2.1.1 负荷统计 ················································································· 4 2.1.2 负荷计算 ················································································· 4 2.2 主变压器台数、容量及型式的确定 ··············································· 6

2.2.1 主变压器台数及容量的确定 ················································· 6 2.2.2 主变压器型式的确定 ····························································· 6 2.4 主变压器的确定 ··············································································· 7

2.4.1 主变压器技术参数 ································································· 7 2.4.2 无功功率补偿装置 ································································· 8 2.5 站用变压器台数、容量及型式的确定 ··········································· 9 3 电气主接线设计 ························································································· 11

3.1 电气主接线的基本要求 ································································· 11 3.2 对原始资料的分析 ········································································ 13 3.3 电气主接线设计 ············································································· 13

3.3.1 110kV电气主接线设计 ······················································ 13 3.3.2 35kV电气主接线设计 ························································ 15 3.3.3 10kV电气主接线设计 ························································ 17 3.4 一次系统接线 ················································································· 17 4 短路电流计算 ··························································································· 19

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4.1 短路电流计算的目的、条件及短路电流计算点的确定 ············· 19 4.2 短路电流计算 ················································································· 20

4.2.1 基准值的选取与计算 ··························································· 21 4.2.2 等值电路图 ··········································································· 21 4.2.3 各元件电抗标么值的计算 ··················································· 21 4.3 短路点短路电流计算 ····································································· 23 5 电气设备的选择 ······················································································· 26

5.1 电气设备选择的原则 ····································································· 26 5.2 110kV电气设备的选择 ·································································· 28

5.2.1 110kV断路器及隔离开关的选择 ······································ 28 5.2.2 110kV电流互感器的选择 ·················································· 31 5.2.3 110kV电压互感器的选择 ·················································· 32 5.2.4 110kV母线的选择 ······························································ 32 5.2.5 110kV进线的选择 ······························································ 34 5.3 110kV电气设备汇总表 ·································································· 34 5.4 35kV电气设备的选择 ···································································· 36

5.4.1 35kV开关柜的选择 ···························································· 36 5.4.2 35kV断路器和隔离开关的选择 ········································ 37 5.4.3 35kV电流互感器的选择 ···················································· 39 5.4.4 35kV电压互感器的选择 ···················································· 39 5.4.5 35kV母线的选择 ································································ 40 5.4.6 35kV出线的选择 ································································ 41 5.5 35kV电气设备汇总表 ···································································· 41 5.6 10kV电气设备的选择 ···································································· 43

5.6.1 10kV开关柜的选择 ···························································· 43 5.6.2 10kV断路器的选择 ···························································· 44 5.6.3 10kV电流互感器的选择 ···················································· 46

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5.6.4 10kV电压互感器的选择 ···················································· 46 5.6.5 10kV母线的选择 ································································ 47 5.6.6 10kV出线的选择 ································································ 47 5.7 10kV电气设备汇总表 ···································································· 48 6 配电装置 ····································································································· 51

6.1 中里变电站的配电装置 ································································· 51

6.1.1 110kV配电装置 ·································································· 51 6.1.2 35kV配电装置 ···································································· 52 6.1.3 10kV配电装置 ···································································· 52

结 论 ··································································································· 53 致 谢 ··································································································· 54 参 考 文 献 ··································································································· 55

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1 绪论

1.1 变电站的发展现状

近十年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。变电站的规划、设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发和利用动力资源，用最少的支出(含投资和运行成本)为国民经济各部门与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。这里所指的“充足”，从国民经济的总体来说，是要求变电站的供电能力必须能够满足国民经济发展和与其相适应的人民物质和文化生活增长的需要，并留有适当的备用。变电站由发、送、变、配等不同环节以及相应的通信、安全自动、继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展，又经历了规划、设计、建设和生产运行等不同阶段。各个环节和各个阶段都有各自不同的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个有关阶段，都要制订相应的专业技术规程和一些技术规定。为了适应我国国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，瞻前顾后，需要设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电站，用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效益。

1.2 中里变电站的基本情况

中里变电站原始数据

（1）中里110kV变电站位于博爱县城东郊。1983年建成投运，站内

35kV、10kV配电装置陈旧，所用变为高耗能变压器。

（2）中里110kV变电站是以110kV太中线为主电源，以中城线为联络

电源及冯中线为备用线的降压变电站。

（3）中里110kV变电站所在地的气象条件为年最高温度42℃，平均

气温25度，条件一般，无特殊要求。

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（4）中里110kV变电站主要有110kV、35kV和10kV三个电压等级，

担负着博爱城区和部分乡镇的供电任务。

（5）其上一级变电站（太子庄变电站）110kV出线的短路容量为

3011MVA。

（6）中里110kV变电站所在地的土质为砂质粘土，其冻土厚度0.30m。

气候情况四季分 明，其最热月室外最高气温：mv=42C，最热月室内最高气温：mn=30C。最热月土壤最高气温：t=25℃。

1.3 中里变电站改造的原因及内容

（1）改造的原因

随着博爱县经济建设的发展和人民物质文化生活水平的提高，县城规模的不断扩大，市政及生活用电比例逐年上升，负荷密度迅速增长，对电能的质量和可靠性都提出了更高的要求。为缓解这一供求矛盾，博爱县农村电网和城网改造正在紧锣密鼓的进行着。为了满足城网工程要求，积极配合城网改造工作，缓解周边区域电力供求矛盾,改善供电质量，提供优质服务，位于博爱县城东部，与县城毗邻的110kV中里变电站改扩建工程提到议事日程上来。然而，由于中里变建站时间较早，站内35kV、10kV配电装置陈旧，所用变为高耗能变压器，跟不上经济及用电发展的要求。鉴于中里变电站在博爱电网中的重要作用。为消除中里变的安全运行隐患，提高供电可靠性。经过仔细勘察、认真分析，一致认为对中里变电站进行彻底改造是必要的。 （2）改造的内容

拆除站内35kV配电装置，在原35kV设备区建设集35kV、10kV、控制室为一体的综合楼。原基础上重建变电站的一次系统，原中里变负荷经过线路梯接进行转移35kV、10kV出线仍维持原设计最终规模，分别为6回(本期5回)和15回，更换110kV、35kV、10kV配电装置，更换电容器2组。

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2 负荷计算及变压器选择

新建一个变电站或者将现有的一个变电站进行扩建或改建时，都必须进行电气设计。遇到的首要问题是如何估计变电站各出线、进线的负荷，以便选择变压器。

在电力系统中，用电设备需用的电功率称为电力负荷，简称负荷或功率。功率是表示能量变化速率的一个重要物理量。电功率又分为有功功率、无功功率和视在功率。电阻性用电设备总是消耗能量的，电阻所消耗的功率称为有功功率，用字母P表示； 纯电感(或纯电容)性设备能够储存能量，但不消耗能量，它只是与电源之间进行能量的交换，时而由电源吸收能量储存在磁场(或电场)中，时而又将所储存的能量释放，电感(或电容)并未真正消耗能量。这种与电源进行交换能量的功率，称为无功功率，用

Q表示。

在进行变电站设计时，基本的原始资料为工艺部门提供的各种用电设备的产品铭牌数据，如额定容量、额定电压等，这是设计的依据。但是，不能简单地用设备额定容量来选择导体和各种供电设备。因为所安装的设备并非都同时运行，而且运行着的设备实际需用的负荷也并不是每一时刻都等于设备的额定容量，而是在不超过额定容量的范围内，时大时小地变化着。所以直接用额定容量(也称安装容量)选择供电设备和供配电系统，必将导致有色金属的浪费和工程投资的增加。因而，变电站的设计过程中负荷计算及其重要，它是选择主变压器以及其它电气设备的基础。

2.1 负荷计算

中里变电站为三个电压等级的枢纽变电站，110kV线路3回，分别

与太子庄变电站和城西变电站联网，35kV线路出线5回，分别向柏山变电站、磨头变电站、唐村变电站、金城变电站以及药厂变电站供电，10kV线路出线15回。

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2.1.1 负荷统计

如表2.1所示。

表2.1 中里变电站负荷统计表

电压等级 10kV 35kV 线路名称 城生Ⅰ线 亚星线 苏农线 化肥线 小中里线 阳工线 面粉线 阳庙线 鸿昌东线 城生Ⅱ线 中柏线 中磨线 中唐线 中金线 中药线 负荷值（MW） 功率因数 2.5 2 2.2 2.6 2.8 2.3 2.4 2 2.1 2 6.5 6 5 5.5 5.4 0.9 0.9 0.9 0.95 0.9 0.95 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 2.1.2 负荷计算

要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持

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续工作电流，首先必须要计算各侧的负荷。视在功率，在三相交流电路中是3乘以线电压与线电流，用S表示。S、P、 Q三者关系式SP2Q2。（1）35kV出线负荷计算

QL1PL1×tanθ=6.5×tan（arccos0.9）=3.1

QL2PL2×tanθ=6×tan（arccos0.9）=2.88

QL3PL3×tanθ=5×tan（arccos0.9）=2.4

QL4PL4×tanθ=5.5×tan（arccos0.9）=2.64 QL5PL5×tanθ=5.4×tan（arccos0.9）=2.59 （2）10kV出线负荷计算

'' QL1=PL1tanθ=2.5×tan（arccos0.9）=1.2

''QL2=PL2tanθ=2×tan（arccos0.9）=0.96 ''QL3=PL3tanθ=2.2×tan（arccos0.9）=1.06

'' QL4=PL4tanθ=2.6×tan（arccos0.9）=1.25

''QL5=PL5tanθ=2.8×tan（arccos0.9）=1.344 ''=PQLL6tanθ=2.3×tan（arccos0.95）=0.759 6''QL7=PL7tanθ=2.4×tan（arccos0.9）=1.152

''QL8=PL8tanθ=2×tan（arccos0.9）=0.96 ''QL9=PL9tanθ=2.1×tan（arccos0.9）=1.01 ''=QLP10L10tanθ=2×tan（arccos0.9）=0.96

于是母线侧的总负荷为

PcmaxKD1Pc+KD2Pc'

=0.85×（6.5+6+5+5.5+5.4）+0.8×

（2.5+2+2.2+2.6+2.8+2.3+2.4+2+2.1+2）=42.46MW

QcmaxKD1Qc+KD2Qc'

=0.85×（3.1+2.88+2.4+2.64+2.59）+0.8×

（1.2+0.96+1.06+1.25+1.344+0.759+1.152+0.96+1.01+0.96）= 20Mvar 则系统的计算负荷为：

ScmaxPc2maxQc2max42.16220246.93MVA

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2.2 主变压器台数、容量及型式的确定

2.2.1 主变压器台数及容量的确定

对于变压器的容量选择，考虑到此变电站中有重要负荷，我们考虑当一台停运时，压器容量在设计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60～70%。

由上一节的负荷计算结果可知，S总=46.93MVA,所以，两台主变压器应各自承担23.47MVA，当一台停运时，另一台则承担70%为32.85MVA。故选两台40MVA的主变压器就可满足负荷需求。

2.2.2 主变压器型式的确定

（1）相数的确定

主变压器选用三相或是单相，主要考虑技术经济性和运输条件确定，在330kV及以下发电厂和变电站采用三相变压器，由于中里变电站为110kV变电站，因此选用三相变压器。 （2）绕组数量的确定

在具有三种电压的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15％以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。

根据中里变电站的负荷统计、负荷计算及其无功功率补偿等实际情况，中里变电站主变压器宜采用三绕组变压器。 （3） 绕组接线组别的确定

变压器绕组的连结方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连结方式只有星形和三角形两种，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110kV电压等级变压器绕组都采用星形连接，35kV电压等级变压器绕组也都采用星形连接，10kV电

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压等级变压器绕组采用三角形连接。中里变电站主变压器因此采用星形/星形/三角形连结方式。 （4）变压器电压调整方式的确定

为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过变压器的分接头开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有无激磁调压和有载调压两种，一般接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络电压采用有调压方式，保证供电质量、母线电压恒定。

由于中里变电站既可作为始端变电站，向其联络变电站—城西变电站供电，也可作为终端变电站，由其它变电站供电，考虑这两种因素，中里变电站的主变压器应选用有载调压方式的变压器。

2.4 主变压器的确定

中里变目前最大负荷32000kVA，在博爱县电网中的地位非常重要，担负着博爱县5个35kV变电站和城区大部分工农业生产和生活的供电任务。

根据以上分析可知，中里变电站应选择两台三相40000kVA的有载调压变压器，其三绕组联结组别为：110kV电压变压器绕组采用Y0连接，35kV采用Y0连接，其中性点通过消弧线圈接地，10kV绕组都采用接法。 容量比100/50/100。

综上所述，中里变电站变压器选择的型号为SZSF9-40000/110/35/10。

2.4.1 主变压器技术参数

主变压器的技术参数如表2.2所示。

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表2.2 主变压器技术参数

主 变 名 称 项 目 型号 使用条件 冷却方式 相数周波 接线组别 额定容量(kVA) 额定电压(kV) SFSZ7-40000/110 户外 ONAN/ONAF 3相 50HZ Y0/Y0/-12-11 40000 121±8×1.25%/38.5±5%/11 电压比(kV) 121±8×1.25%/38.5±5%/11 电流比(A) 空载电流(%) 空载损耗(kW) 负载损耗(kW) 阻抗电压(%) 190.9/600/2100 0.5 42.0 181/203/168 9.93/17.5/6.74 #1主变 2.4.2 无功功率补偿装置

中里变电站现有主变压器2台，容量均为40000kVA。

按照无功功率就近平衡的原则，补偿容量主要考虑对主变压器本身无功的补偿，取主变压器变容量的10%~15%，按4800kvar记取。在10kV负荷变动的情况下，为使无功能得到合理补偿，考虑对补偿装置进行分档投切。分档容量为：4800kvar。

中里变进出线负荷无谐波源存在，为限制合闸涌流，空心串联电抗器

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的电抗率取1%。

结论：中里变电站配用4800kvar成套电容器补偿装置2套，空心串联电抗器的电抗率取1%。

该变电站的无功补偿本着分层分区，就地平衡的原则，本期装设并联电容补偿9600kvar。

并联电容器补偿装置选用TBB-10-3000型成套补偿装置，接线方式为单星形接线。并联电容器补偿装置采用集合式电容器成套装置，户内布置，安装于综合楼底层。

为了限制电容器组投入时产生的涌流和高次谐波，装设干式空心串联电抗器，型号为CKK-60/10-6,电抗率6%。

2.5 站用变压器台数、容量及型式的确定

对大中型变电站，通常装设两台站用变压器。因站用负荷较重要，考虑到该变电站具有两台主变压器和两段10kV母线，为提高站用电的可靠性和灵活性，所以装设两台站用变压器，本站采用一台站用变运行，另一台站用变空载运行的方式，正常由运行站用变压器带全站低压负荷，另一台空载运行站用变压器的低压侧刀闸在断开位置。

站用变压器容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和留有10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器承担。

S＝照明负荷+其余负荷×0.85(kVA) 站用变压器的容量：大于等于S

S＝0.85×（25+4.5+3+16+0.96）+20+20=82.041kVA

考虑以上因素，结合中里变电站的实际情况，选用两台三相站用变压器，容量为100kVA，连接组别分别为yd11、Yyn0，型号为SC9-100/10。

站用变压器技术参数如表2.3所示。

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表2.3 站用变技术参数 主 变 名 称 项 目 型号 使用条件 冷却方式 相数周波 接线组别 额定容量(kVA) 额定电压(kV) 电压比(kV) 电流比(A) 空载电流(%) 空载损耗(kW) 负载损耗(kW) 阻抗电压(%)

SC9-100/10 户内 AN 3相 50HZ yd11 100 10±2×2.5%/0.4 10/0.4 2.89/72.17 2.33 0.28 0.974 3.98 #1站用变 10

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3 电气主接线设计

电气主接线是变电站电气设计的首要部分，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变电站本身运行的可靠性、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，必须正确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。

3.1 电气主接线的基本要求

变电站电气主接线是变电站电气设计的主体，它与电力系统、基本原始资料以及变电站运行可靠性，经济性的要求等密切相关，对电器选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，故有称为一次接线或电气主接线。主接线代表了变电站电气部分主体结构，它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计直接影响电器设备运行的可靠性，灵活性，关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。

因此，电气主接线的正确，合理设计，必须结合电力系统和变电站的具体情况，全面分析有关因素，必须综合处理各个方面的因素，正确处理它们之间的关系，经过技术，经济论证比较后方可合理地选择接线方案，在进行论证分析阶段，更应辨证地统一供电可靠性与经济性的关系，方能达到先进性和可靠性。

变电站主接线的基本要求是可靠性，经济性和灵活性。

(1)可靠性：供电可靠性是电能生产和分配的首要任务，主接线应该满足这个要求。为了保证供电的可靠性，主接线应考虑到在事故或检修的情况下，应尽可能减少对用户供电的中断。特别重要的负荷，还应考虑设

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置备用供电电源。这样一来，在满足上述可靠性要求的情况下，就必然增加设备和线路，使接线复杂。显而易见，提高可靠性是以增加投资为代价。由于接线复杂，会导致较复杂的操作，切换程序，有可能引起事故，反而降低了可靠性。因此，要综合考虑多种因素来对提高可靠性的措施作出合理选择。

(2)灵活性：主接线应满足在调度，检修及扩建时的灵活性。 ①调度时，可以灵活地投入和切除发电机，变压器和线路，调配电

源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。

②检修时，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备，而不

至于影响电力网的运行和对用户的供电。

③扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续

供电或停电时间最短的情况下，投入新机组，变压器或线路，并对一次和二次部分的改建工作量最少。

(3)经济性：主接线在满足可靠性，灵活性要求前提下做到经济，合

理和节约。

①主接线应力求简单，以节省断路器，隔离开关，电流和电压互感器以及避雷器等一次设备；必要时，要能限制短路电流，以便选择廉价的电气设备或轻型电器等等。

②占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占

地面积减少，电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。

③年运行费用少。年运行费用包括年电能损耗和设备的维修费用

等，应经济合理选择主变压器的容量和台数，要避免因二次变压而增加电能损耗。

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3.2 对原始资料的分析

中里变目前最大负荷32000kVA，在博爱县电网中的地位非常重要，担负着博爱县5个35kV变电站和城区大部分工农业生产和生活的供电任务，中里变电站110kV进出线3回，35kV接线本期出线5回，10kV接线本期出线15回。

3.3 电气主接线设计

3.3.1 110kV电气主接线设计

适合与110kV线路的电气主接线形式主要有简易接线形式中的三角

形接法，有母线接线形式中的单母接线，单母分段，单母分段加旁路，双母线，双母线分段。我们保留以下两种方案：双母接线和单母分段接线。 （1）双母接线的特点：

由图3.1可知虽然这种主接线方式，可以保证供电可靠性，无论是检修隔离开关或任一条母线都不会导致母线停电。但是这种接线方式不仅增加了母线，同时也增加了隔离开关的数量。会导致投资费用大大增加，这是很不经济的。

图3.1 双母接线

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（2）单母分段接线的特点

优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：当一段母线或母线隔离开关故障和检修时，该段母线的回路都要在检修期间停电。当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。单母分段接线如图3.2所示。

图3.2 单母分段接线

根据以上的分析，现在将110kV电压等级的电气主接线定为单母分段接线方式。分段的数目，取决于电源数目和容量。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器的数量亦越多，且配电装置和运行也越复杂，所以本变电站采用单母双分段的接线形式。并且对重要负荷必须加装备用线。

采用这种接线方式保证了供电的可靠性使各项生产都能顺利地进行；这种接线方式还节省了投资，保证了经济性，而且随着企业的发展，还可以在以后扩建时方便地将负荷接入。

为了限制短路电流，简化继电保护，采用这种接线方式时，低压侧母线分段断路器常处于断开状态，电源是分列运行的。这样是为了防止因电

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源断开而引起的停电，所以应在分段断路器QF上装设备用电源自动投入装置，在任一分段的电源断开时，使QF自动接通”。

3.3.2 35kV电气主接线设计

参照《电气工程师手册》我们发现适合35kV电压等级的电气主接线形式主要有单母线，单母线分段，单母线分段带旁路，双母线分段，双母线分段带旁路，结合中里变电站的实际情况及其负荷，我们选择两种方案：单母线接线和单母线分段接线。 （1） 单母线接线的特点：

①接线简单，清晰，采用设备少。 ②投资少，操作方便。 ③便于扩建和采用成套装置。 （2）单母接线的缺点：

不够灵活可靠，当母线或母线隔离开关发生故障或检修时，均断开电源，造成整个厂，站停电。单母接线如图3.3所示。

图3.3 单母线接线

（3） 单母线分段接线的优点：

①母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。

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②一段母线故障时或检修，仅停故障段工作，非故障段仍可继续工作。

（4）单母线分段接线的不足之处：

①当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，接在该母线上的电源和出线，在检修期间必须全部停电。

②在任一回路的断路器检修时，该回路必须停止工作。 单母分段接线如图3.4所示。

图3.4 单母分段接线

由于中里变电站设计为大的降压变电站，根据以上的分析，现在将10kV电压等级的电气主接线定为单母分段接线方式。分段的数目，取决于电源数目和容量。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器的数量亦越多，且配电装置和运行也越复杂，所以本变电站采用单母双分段的接线形式。并且对重要负荷必须加装备用线。

采用这种接线方式保证了供电的可靠性使各项生产都能顺利地进行；这种接线方式还节省了投资，保证了经济性，而且随着企业的发展，还可以在以后扩建时方便地将负荷接入。

为了限制短路电流，简化继电保护，采用这种接线方式时，低压侧母线分段断路器常处于断开状态，电源是分列运行的。这样是为了防止因电

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源断开而引起的停电，所以应在分段断路器QF上装设备用电源自动投入装置，在任一分段的电源断开时，使QF自动接通”。

3.3.3 10kV电气主接线设计

适合10kV的电压等级的电气主接线形式主要有单母线接线，单母线分段，双母线接线等，由于电压等级较低，我们采用单母线接线和单母线分段接线。

单母线接线和单母线分段接线前面已经详细叙述不再重复。 经比较两种方案经济性相差不大，但是很明显方案二的可靠性高，所以选择可靠性和灵活性较高的方案二即单母线分段接线。

3.4 一次系统接线

中里变电站110kV进出线3回（目前有一条冯中线停运未用），35kV出线5回，10kV出线15回（其中备用线3回）。根据以上主接线设计原则和依据选择，通过可靠性、灵活性和经济性比较来选择出以下主接线形式。

（1）110kV系统为单母分段接线，东母、西母经断路器、东、西刀闸连接。110kV东母、西母分别安有一组电压互感器和避雷器。110kV太中线及#2主变高压侧接东母，110kV冯中线及#1主变高压侧接西母，110kV中城线接西母。

（2）35kV系统为单母分段接线方式，东、西母线由分段断路器及隔离开关连接。西母线接#1主变中压侧、一组电压互感器和避雷器、中柏线、中磨线、中唐线；东母线接#2主变中压侧、一组备用间隔、一组电压互感器和避雷器、中金线、中药线。

（3）10kV系统为单母线分段接线方式，东、西母线分别接有一组电压互感器、避雷器，一台站用变，一段电容器。西母线接#1主变低压侧，接有10kV化肥线、城生I线、亚星线、苏农线、3回备用线；东母线接#2主变低

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压侧，接有10kV小中里线、城生II线、阳工线、面粉线、鸿昌东线、阳庙线、2回备用线。

中里变电站一次系统主接线如图3.5所示。

图3.5 中里变电站主接线图

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4 短路电流计算

电力系统的电气设备在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会破坏用户的正常供电和电气设备的正常运行。

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，三相短路的机会最少。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。因此，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。

4.1 短路电流计算的目的、条件及短路电流计算点的确定

（1）短路电流计算目的：

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）短路电流计算条件：

①容量和接线。按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远

景发展规划（一般为本工程建成后5~10年）；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换中可能短时并列的接线方式。

②短路种类。一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严

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重时，则应按照最严重的情况计算。

③计算短路点。选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。

（3）短路电流计算点的确定

短路计算点确定的原则应使在此点短路时通过的短路电流最大，基于此原则，我们选择中里变电站的短路点为：110kV母线的端部、35kV母线的端部以及10kV母线的端部，这样才能使短路时，通过母线的短路电流为最大，短路点如图4.1所示的K1点、K2点和K3点。

4.2 短路电流计算

由短路电流计算接线图可画出正序阻抗图。要画出正序阻抗图必须知道系统阻抗标幺值、线路阻抗标幺值、变压器阻抗标幺值。系统电抗实质上是电源、电力网络与上级供电变压器等折算到供电母线上的综合电抗，它因电力网联结方式复杂而不能简单计算，并与系统的运行方式有关。

中里变电站短路电流计算的等效电路如图4.1所示。

4.1 中里变电站短路电流计算等效电路图

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4.2.1 基准值的选取与计算

取Sd＝100MV·A，Ud1＝115kV，Ud2＝37kV，Ud3=10.5kV 则Id1=

Sd3Ud1Sd=0.502kA Id2=

Sd3Ud2=1.56kA

Id3=

3Ud3=5.50kV

4.2.2 等值电路图

等值电路如图4.2所示。

图4.2 中里变电站一次系统等效阻抗图

4.2.3 各元件电抗标么值的计算

(1)电源的电抗Xs＝

1000.0332 3011(2)架空线路l1 太中线

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X126.20.4100=0.0189 2115 架空线路l 2太城线和中城线

100X11110.4=0.03357 2115(3)1#主变压器， 1代表高压，2代表中压，3代表低压

U12 (%)=9.93 U13 (%) =17.5 U23 (%) =6.74

11UK1(%)=(U12U13U23)=(9.93+17.5－6.74)=10.345

2211UK2(%)=(U12U23U13)=(9.93+6.74－17.5)= －0.415

2211Uk3 (%)=(U13U23U12)=(17.5+6.74－9.93)=7.155

22XT1*=

UK1(%)Sb100=0.10345×=0.2586

40100ST1UK2(%)Sb100=－0.00415×=－0.0104

40100ST1UK3(%)Sb100=0.07155×=0.1789

40100ST1XT2*=

XT3*=

(4)2#主变压器， 1代表高压，2代表中压，3代表低压

U12 (%)=9.93 U13 (%) =17.5 U23 (%) =6.74

11UK1(%)=(U12U13U23)=(9.93+17.5－6.74)=10.345

2211UK2(%)=(U12U23U13)=(9.93+6.74－17.5)= －0.415

2211Uk3 (%)=(U13U23U12)=(17.5+6.74－9.93)=7.155

22XT1*=

UK1(%)Sb100=0.10345×=0.2586

40100ST1UK2(%)Sb100=－0.00415×=－0.0104

40100ST1XT2*=

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XT3*=

UK3(%)Sb100=0.07155×=0.1789 40100ST14.3 短路点短路电流计算

（1）110kV母线短路（K1点） 等值转换电路如图4.3所示。

图4.3 k1点短路时等值电路转换图

在最大运行方式下

Xs0.0332

X11=0.03357

X120.0189 X13X11∥X12=

0.033570.01890.0121

0.033570.0189X1=XsX13=0.0332+0.0121=0.0453

122.08 I1=

0.0453I1= I1×Id1=22.08×0.502=11.08kA

短路容量Sk13I1Uav1311.081152206.9MVA

三相短路冲击电流ish=2×KshI1=2×1.8×11.08=28.2kA （2）35kV母线断路（K2点） 等值转换电路如图4.4所示。

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图4.4 k2点短路时等值电路转换图

在最大运行方式

X1=0.0453

X21=0.2586-0.0104=0.2424

X22=0.2586-0.0104=0.2424 X23=X21∥X22=0.121

X2=X1+X23=0.0453+0.121=0.1674

15.977 I2=

0.1674I2=Id2I2=1.56×5.977=9.324kA

短路容量Sk23I2Uav239.32437597.5MVA

三相短路冲击电流ish=2×KshI2=2×1.8×9.324=23.73kA （3）10kV母线短路（K3）

等值转换电路如图4.5所示。

图4.5 k1点短路时等值电路转换图

X1=0.0453

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X31=0.2528+0.1789=0.4317 X32=0.2528+0.1789=0.4317 X33=X31∥X32=0.216

X3=X1+X33=0.0453+0.216=0.2613

13.814 I3=

0.2613I3=Id3I3=3.814×5.50=20.98kA

短路容量Sk33I3Uav3320.9810.5381.5MVA

三相短路冲击电流ish=2×KshI3=2×1.8×20.98=53.40kA 短路电流计算结果如表4.1所示。

表4.1 短路电流计算结果表

短路点 短路电流标幺值 基准电流 （kA） 短路电流有名值 (kA) 冲击电流 (kA) 28.2 23.73 53.40 K1 K2 K3 22.08 5.977 3.814 0.502 1.560 5.50 11.08 9.324 20.98

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5 电气设备的选择

电气设备选择是供电系统设计的主要内容，选择是否合理将直接影响整个供电系统的可靠运行。因此，电气设备的选择，必须遵循一定的选择原则。本章主要介绍电气设备选择的一般原则以及高压电器的原理及其参数选择的方法，为正确合理使用电气设备提供依据。

5.1 电气设备选择的原则

电气设备选择的一般原则是：

①应满足导体和电器正常运行、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验； ③应力求技术先进和经济合理； ④选择导体时应尽量减少品种；

⑤扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；

⑥选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。电气设备选择的一般条件是： (1)按正常工作条件选择电器 ①按当地环境条件校核

电气设备在制造上分户内、户外两大类。户外设备的工作条件比较恶劣，故各方面要求比较高，成本也高。户内设备不能用于户外，但户外设备可以用于户内，但不经济。此外，在选择电气设备时，还应根据不同环境条件考虑防水、放火、防腐、防尘、防爆以及电气设备安装地点的小环境，当气温、风速、温度。污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等条件进行选择。

当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电瓷产品，当经济上 合理时可 采用屋内配电装置。

我国目前生产的电气设备使用的额定环境温度为 40℃，如周围环境

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温度高于+40℃而低于+60℃时，其允许电流一般可按每增高1℃，额定电流减少1.8%进行修正，当环境温度低于+40℃时，环境温度每降低1℃，额定电流可增加0.5%，但其最大电流不得超过额定电流的20%。

②额定电压和最高工作电压

电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，通常高于电网的额定电压，故所选电气设备的允许最高工作电压Ualm不得低于所接电网的最高运行电压Usm。

即： UalmUsm

一般电器允许的最高工作电压：当额定电压在220kV及以下时为1.15UN；而实际电网的最高运行电压不超过Usm一般不超过1.1UNs，因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压不低于装置地点的电网额定电压UNs的条选择，

即： UNUNs

我国普通电气设备额定电压的标准是按照海拔1000m设计的。如果使用在高海拔地区，应选用高海拔产品，或采取某些必要的措施增强电气绝缘，方可使用。

③额定电流和最大长时允许电流

电气设备的额定电流IN是指在额定周围环境温度0下，电气设备的长期允许电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax。

即： INIma x(2)按短路情况校验

按正常情况选择的电气设备是否能经受住短路电流电动力和热效应的考验，还必须进行校验。

在选择电气设备时，除按一般条件进行选择外，还应根据它们的特殊工作条件提出附加要求。

①短路热稳定校验

短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度（或发热效应）应

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不超过允许值。满足热稳定的条件为：

It2Qk

式中 Qk——短路电流产生的热效应；

It、t ——电气设备允许通过的热稳定电流和时间。

②电动力稳定校验

电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为：iesish或者IesIsh

式中 ish、Ish——短路冲击电流幅值及其有效值；

ies、Ies——通过电气设备的动稳定电流幅值及有效值。 短路计算时间

校验电器的热稳定和开断能力时，还必须合理地确定短路计算时间。验算热稳定的计算时间tk为继电保护时间tpr和相应断路器的全开断时间

tab之和。

开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，故电器的开断时间

tbr应为主保护时间tpr1和断路器的固有分闸时间之合。

即：tbr=tpr1+tin

对于无延时保护，tpr1为保护启动和执行机构执行时间之和。

5.2 110kV电气设备的选择

5.2.1 110kV断路器及隔离开关的选择

（1）变压器110kV侧断路器及隔离开关的选择

变压器的最大工作电流

Imax=

1.05SN3UN1.05400003110220.5A

根据线路的电压及最大工作电流及断路器在屋外的要求，查表可选择LW14-110型断路器。

(1)LW14-110型SF6断路器技术参数：

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型号 ：LW14-110 额定电压 ：110 kV 额定电流 ：2000 A 最高工作电压：126 kV 额定开断电流：31.5kA 额定关合电流：80kA

(2)GW4-110D/1000-80型隔离开关技术参数： 额定电压 ：110 kV 额定电流 ：1000 A 峰值耐受电流：80kA 5秒热稳定电流：21.5kA 短路时间： tk=1+0.1=1.1s 周期分量的热效应：

QPI110ItkItk22

12tk=11.0821.1135kA2S

tk>1 不计非周期分量

QkQP135kA2S

断路器及隔离开关的相关数据并与计算值相比较如表5.1所示 表5.1 断路器及隔离开关的相关数据并与计算值相比较 计算数据 LW14-110型断路器 GW4-110D/1000-80型隔离开关 UNS 110kV UN110kV Imax 220.4A IN 2000A UN 110kV IN 1000A ———— ———— I1 11.08kA INbr 31.5kA ii

shsh 28.2 kA INcl 80kA 22Qk135kA2S Itt 4800 kA2S 28.2kA Itt 2311 kA2S ies 80kA ies 80kA 29

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由以上数据比较可知LW14-110型断路器GW4-110D/1000-80型隔离开关均能够满足要求。

（2） 110kV侧母联断路器及隔离开关的选择

母线的最大工作电流

Imax=

2(1.05)SN3UN21.0540000335440.9A

根据线路的电压及最大工作电流及断路器在屋外的要求，查表可选择LW14-110型断路器。

(1)LW14-110型SF6断路器技术参数： 型号 ：LW14-110 额定电压 ：110 kV 额定电流 ：2000 A 最高工作电压：126 kV 额定开断电流：31.5kA 额定关合电流：80kA

(2)GW4-110D/1000-80型隔离开关技术参数： 额定电压 ：110 kV 额定电流 ：1000 A 峰值耐受电流：80kA 5秒热稳定电流：21.5kA 短路时间： tk=1+0.1=1.1S 周期分量的热效应：

QPI110ItkItk2212tk=11.0821.1135kA2S

tk>1 不计非周期分量

QkQP135 kA2S

断路器及隔离开关的相关数据并与计算值相比较如表5.2所示。

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表5.2 断路器及隔离开关的相关数据并与计算值相比较 计算数据 LW14-110型断路器 GW4-110D/1000-80型隔离开关 UNS 110kV Imax 220.4A UN 110kV IN 2000A UN 110kV IN 1000A ———— ———— I1 11.08kA INbr 31.5kA iish 28.2 kA INcl 80kA 2Qk135 kA2S Itt 4800 kA2S shItt 2311 kA2S 2 28.2kA ies 80kA ies 80kA 由以上数据比较可知LW14-110型断路器GW4-110D/1000-80型隔离开关均能够满足要求。

5.2.2 110kV电流互感器的选择

为了保证保护装置的动作性能，提高主保护和后备保护的可靠性和独立性及计量的精度，110千伏电流互感器选用B1/B2/0.5/0.2S级4个二次绕组的电流互感器，B1、B2用于保护，0.5级用于测量，0.2S级用于计量。

（1） LB—110W额定电压UN＝110kV,而UNS=110kV，UN＝UNS，符合技术条件。

（2）LB—110W额定电流IN＝3150A，最大长期工作电流Imax

Imax=

1.05SN3UN1.05400003110220.5A

IN＝3150A INImax220.5A

(3)动稳定校验

ies180kA，ish28.2kA

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iesish 满足动稳定校验。 热稳定校验

2Itt=63213969 kA2S

Qk135 kA2S 满足热稳定校验 因此符合技术条件。

5.2.3 110kV电压互感器的选择

35-110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在110kV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。统一选用电容式电压互感器。35kV及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧PT是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。

电压互感器准确度按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用 YDR-110 型电容式电压互感器。电压互感器技术参数如表5.3所示

表5.3 110kV母线电压互感器型号表

额定电压（kV） 型号 一次绕组 YDR-110 110/3 二次绕组 0.1/3 剩余电压绕组 0.1 一次绕组1额定容量（VA） 0.5级 150 1级 220 5.2.4 110kV母线的选择

（1）110kV汇流母线的选择 按导体长期发热允许电流选择

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I1max=2Imax=

1.05SN3UN1.05400003110441A

I1max≤KIal=0.95×966=917

故可选择型号为LGJQ-500的导线，其载流量为966A 热稳定校验：θ=+（al-）(I1max2) Ialθ=+（al-）(=35+（70-35）(SminQKKfAhAWI1max2) Ial4122)=31由此查表胡的C=98 9661QKKf C =

1221351061119mm<500mm 98满足导线的最小截面的要求。 （2）变压器连接母线的选择

按经济电流密度选择导线的截面，由于Tmax=5000h/年，查表可得J=1.07Amm。

2I1max=2Imax=

1.05SN3UN1.05400003110441A

SJI1max441412 J1.07故可选择型号为LGJQ-500的导线，其载流量为966A 热稳定校验：θ=+（al-）(=35+（70-35）(SminQKKfAhAWI1max2) Ial4122)=31由此查表胡的C=98 9661QKKf C33

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=

1221351061119mm<500mm 98满足导线的最小截面的要求。

5.2.5 110kV进线的选择

按经济电流密度选择导线的截面，由于Tmax=5000h/年，查表可得J=1.07Amm。

变压器110KV母线的最大工作电流

2Imax=

1.05SN3UN1.05400003110220.5A

SJImax220.5206 J1.07故可选择型号为LGJ-240的导线，其载流量为610A 热稳定校验：

热稳定校验：θ=+（al-）(=35+（70-35）(SminQKKfAhAWImax2) Ial220.52)=40 由此查表得 C=99 6101QKKf C =

11351061117mm2<240mm2 99满足导线的最小截面的要求。

5.3 110kV电气设备汇总表

（1）断路器和隔离开关型号如表5.4所示

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表5.4 断路器和隔离开关型号表

LW14-110型断路器 GW4-110D/1000-80型隔离开关 UN 110kV IN 2000A INbr 31.5kA INcl 80kA UN 110kV IN 1000A ———— ———— ies 80kA ies 80kA （1） 电流互感器型号如表5.5所示

表5.5 电流互感器型号表

电压等级 型号 (kV) 110 LB-110W （kV） 110 （kV） 3150 额定电压额定电流（2） 电压互感器型号如表5.6所示

表5.6 电压互感器型号表 额定电压（kV） 型号 一次绕组 YDR-110 110/3 二次绕组 0.1/3 剩余电压绕组 0.1 一次绕组1额定容量（VA） 0.5级 150 1级 220 （3） 母线型号如表5.7所示

表5.7母线型号表

母线电压等级（kV） 110 型号 LGJQ～500 截面（mm） 500 2（4） 进线型号如表5.8所示

35

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表5.8 进线型号表

进线电压等级（kV） 110 型号 LGJ～240 截面（mm） 240 2（5） 避雷器型号如表5.9所示

表5.9 避雷器型号表

电压等级 型号 (kV) 110 FZ-35 (kV) 41 灭弧电压 5.4 35kV电气设备的选择

5.4.1 35kV开关柜的选择

35kV采用固定式高压开关柜，型号为XGN17-40.5。设有母线分段断路器柜和隔离柜，配ZN12-35型真空断路器型户内真空断路器配弹簧操作机构、GN2-35T/1000-70型隔离开关。LZZB7-35型电流互感器，JDJJ-35型电压互感器。电流互感器校验动、热稳定，电压互感器由于是熔断器保护不校验动、热稳定。其技术参数如表5.10所示

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表5.10 XGN17-40.5型高压开关柜主要技术参数 项目名称 额定电压 短路器额定电流 开关柜额定电流 额定短时工频耐受电压（有效额定绝缘水平 值） 额定雷电冲击耐受电压（峰值） 额定短时耐受电流 额定峰值耐受电流 外形尺寸（宽×深×高） kA kA mm 25,31.5 63,80 2020×3650×3400 kV 185 kV 95 单位 kV A A 主要技术参数 40.5 1250 1250 5.4.2 35kV断路器和隔离开关的选择

变压器35kV侧断路器及隔离开关的选择

变压器的最大工作电流

Imax=

1.05SN3UN1.0540000335692.8A

根据线路的电压及最大工作电流及断路器在屋外的要求，查表可选择LW8-35型断路器。

(1) ZN12-35型真空断路器技术参数： 型号 ：ZN12-35 额定电压 ：35 kV 额定电流 ：1600 A 最高工作电压：40.5kV

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额定短路开断电流：25kA 额定短路关合电流：63kA 额定峰值耐受电流：63kA 额定短时耐受电流（4s）：25kA

(2)GN2-35T/1000-70型隔离开关技术参数： 额定电压 ：35 kV 额定电流 ：1000A 峰值耐受电流：70kA 5秒热稳定电流：27.5kA 短路时间： tk=1+0.1=1.1S 周期分量的热效应：

QPI210ItkItk2212tk=9.32421.195.63 kA2S

tk>1 不计非周期分量 QkQP95.63 kA2S

断路器及隔离开关的相关数据并与计算值相比较如表5.11所示

表5.11 断路器及隔离开关的相关数据并与计算值相比较 计算数据 ZN12-35型断路器。 GN2-35T/1000-70型隔离开关 UNS 35kV UN 35kV IN 1600A INbr 25kA INcl 63kA Imax 692.8A U 35kV I 1000A NNI2 9.324kA ———— ———— ish 23.73kA Qk95.63 kA2S Itt 2500 kA2S 2Itt 3781.25 kA2S 2ish 23.73kA ies 63kA ies 70kA 由以上数据比较可知ZN12-35型断路器和GN2-35T/1000-70型隔离开关均能够满足要求。

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35kV出线断路器和隔离开关的选择和校验同上，断路器和隔离开关的型号和变压器35kV侧断路器及隔离开关相同。

5.4.3 35kV电流互感器的选择

由开关柜型号及数据选择LZZB7-35型电流互感器

（1）LZZB7-35额定电压UN=35kV，而UNS=35kV，UN＝UNS，符合技术条件。

（2）LZZB8-35额定电流IN＝1000A，最大长期工作电流Imax

Imax=

1.05SN3UN1.0540000335692.8A

IN＝1000A INImax692.8A

(3)动稳定校验

ies130kA，ish23.73kA iesish 满足动稳定校验。 热稳定校验

Itt=63227938 kA2S

2Qk95.63 kA2S 满足热稳定校验 因此符合技术条件。

5.4.4 35kV电压互感器的选择

35～110kV配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置。选JDZX9-35型PT选用户内式准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验

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准确度，此处因有电度表故选编0.5级。熔断器型号选择为RN1-35，与电压互感器相配合。电压互感器型号如表5.12所示。

表5.12 35kV母线电压互感器型号表

额定电压（kV） 型号 一次绕组 JDZX9-35 二次绕组 剩余电压绕组 0.1/3 一次绕组1额定容量（VA） 0.5级 1级 35/3 0.1/3 150 250 5.4.5 35kV母线的选择

按经济电流密度选择导线的截面，由于Tmax=5000h/年，查表可J=1.07A/mm。

变压器35KV母线的最大工作电流

PImax0.810333525.60.8103527A 3352SJImax527492 J1.07故可选择型号为LGJ-500的导线，其载流量为930A

热稳定校验： θ=+（al-）(=35+（70-35）(SminQKKfAhAWImax2) Ial5272)=46 由此查表得 C=94 9301QKKf C =

12295.631061104mm<500mm 94满足导线的最小截面的要求。

40

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5.4.6 35kV出线的选择

按经济电流密度选择导线的截面，由于Tmax=5000h/年，查表可得J=1.07Amm。

35KV出线的最大工作电流

P6.52 ImaxSJ0.81033350.8103134A 335Imax134125 J1.07故可选择型号为LGJ-150的导线，其载流量为445A 热稳定校验：θ=+（al-）(=35+（70-35）(SminQKKfAhAWImax2) Ial1342)=38 由此查表得C=99 4451QKKf C12295.63106199mm<1500mm 99 =

满足导线的最小截面的要求。

5.5 35kV电气设备汇总表

（1） 断路器和隔离开关型号如表5.13所示

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表5.13断路器和隔离开关型号表

ZN12-35型断路器。 UN 35kV IN 1600A INbr 25kA INcl 63kA GN2-35T/1000-70型隔离开关 U 35kV I 1000A NN ———— ———— Itt 2500 kA2S 2Itt 3781.25 kA2S 2ies 63kA ies 70kA （2） 电流互感器型号如表5.14所示

表5.14电流互感器型号表 电压等级 型号 (kV) 35 LZZB7-35 （kV） 35 （kA） 1000 额定电压额定电流（3） 电压互感器型号如表5.15所示

表5.15 电压互感器型号表 额定电压（kV） 型号 一次绕组 JDZX9-35 二次绕组 剩余电压绕组 0.1/3 一次绕组1额定容量（VA） 0.5级 1级 35/3 0.1/3 150 250 （4） 母线型号如表5.16所示

42

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表5.16母线型号表

母线电压等级（kV） 35 LGJ～500 500 型号 截面（mm） 2（5） 出线型号如表5.17所示

表5.17出线型号表

出线电压等级（kV） 35 型号 LGJ～150 截面（mm） 150 2（6） 避雷器型号如表5.18所示

表5.18避雷器型号表

电压等级 型号 (kV) 35 HY5WZ2-54/134 (kV) 45 灭弧电压 5.6 10kV电气设备的选择

5.6.1 10kV开关柜的选择

10kV系统采用铠装中置柜，型号为KYN28A-12，配ZN63A-12（VS1）、VD4户内真空断路器，弹簧操作机构。LZZBJ-10型电流互感器，JDZX-10型电压互感器。电流互感器校验动、热稳定，电压互感器由于是熔断器保护不校验动、热稳定，因此不装设隔离开关。其技术参数如表5.19所示

方案号为005、006、043，其中化肥线、城生I线、亚星线、苏农线、小中里线、城生II线、阳工线、面粉线、鸿昌东线、阳庙线采用方案号005，东母线电容器和西母线电容器采用方案号006，东母线和西母线电压测量表采用方案043。

43

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表5.19 KYN28A-12开关柜的技术参数 项目名称 额定电压 断路器额定电流 开关柜额定电流 额定短时耐受电流 额定峰制值耐受电流 额定短路开断电流 额定短路关合电流 1min工频耐受额定绝缘水平 电压（有效值） 额定雷电冲击耐受电压（峰值） 外形尺寸（宽×深×高） mm 800×1500×2300 kV 75 单位 kV A A kA kA kA kA kV 主要技术参数 12 3150 3150 50 100 50 100 42 5.6.2 10kV断路器的选择

变压器10kV侧断路器及隔离开关的选择 变压器的最大工作电流

Imax=

1.05SN3UN1.05400003102425A

根据线路的电压及最大工作电流及断路器在屋内的要求，查表可选择ZN63A-12（VS1）、VD4真空断路器。 ZN63A-12（VS1）、VD4真空断路器技术参数： 型号 ：ZN63A-12 额定电压 ：12kV 额定频率 ：50Hz

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额定电流 ： 2500A 额定短路耐受电流（4s）：40kA 额定短路开断电流： 40kA

额定短路关合电流（峰值）： 100kA 1min工频耐受电压 ：42kV 雷击冲击耐受电压：75kV

额定操作顺序 分——0.3s——合分——180s——合分 短路时间： tk=1+0.1=1.1S 周期分量的热效应：

QPI310ItkItk2212tk=20.9821.1484.18 kA2S

tk>1 不计非周期分量 QkQP484.18 kA2S

断路器的相关数据并与计算值相比较如表5.20所示

表5.20 断路器的相关数据并与计算值相比较 计算数据 UNS 10kV ZN63A-12型断路器。 UN 12kV IN 2500A INbr 40kA INcl 100kA Imax 2425A I2 20.98kA ish 53.40kA Qk 484.18 kA2S Itt 6400 kA2S 2ish 53.40kA ies 100kA 由以上数据可知ZN63A-12（VS1）、VD4真空断路器能够满足要求。 10kV出线断路器的选择和校验的方法同上，选择型号为ZN63—12。

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这里不再赘述。

5.6.3 10kV电流互感器的选择

由开关柜型号及数据选择LZZBJ-10型电流互感器

（1）LZBBJ-10额定电压UN=10kV，而UNS=10kV，UN＝UNS，符合技术条件。

（2）LZBBJ-10额定电流IN＝3150A，最大长期工作电流Imax

Imax=

1.05SN3UN1.05400003102425A

IN＝3150A

INImax2425A

(3)动稳定校验

ies160kA，ish53.40kA iesish 满足动稳定校验。 热稳定校验

Itt=80227200kA2S

2Qk484.18kA2S 满足热稳定校验 因此符合技术条件。

5.6.4 10kV电压互感器的选择

如选择10kV电压互感器，可选择一台JDZJ-10型电压互感器，其额定电压比为10／0．1kV，熔断器型号选择RN2-10，与电压互感器相配合。

电压互感器技术参数如表5.21所示

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表5.21 10kV电压互感器型号表

额定电压（kV） 型号 一次绕组 JDZJ-10 10/3 二次绕组 0.1/3 辅助绕组 0.1/3 一次绕组1额定输出（VA） 0.5级 50 1级 80 5.6.5 10kV母线的选择

按经济电流密度选择导线的截面，由于Tmax=5000h/年，查表可J=1.07A/mm。

变压器10KV母线的最大工作电流

ImaxS31010321.053101031215A

2SJImax12151135 J1.07故可选择型号为2×（LMY—125×10）的导线，其载流量为3005A 热稳定校验：θ=+（al-）(=35+（70-35）(SminQKKfAhAWImax2) Ial11352)=40 由此查表得 C=99 30051QKKf C122484.181061222mm<1135mm 99 =

满足导线的最小截面的要求。

5.6.6 10kV出线的选择

按经济电流密度选择导线的截面，由于Tmax=5000h/年，查表可得

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J=0.76Amm。

10kV出线的最大工作电流 Ima= x21.05SN3UN1.0526003110157A

SJImax157207 J0.76选用两根10kV ZLQ2-120型三芯油浸纸绝缘铝芯铅包钢带铠装防腐电缆，每根电缆S=120mm，Ial25215A，正常允许最高温度为60℃，r=0.274Ω/km ，x=0.076Ω/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

2K4=0.9，K3=1。

两根直埋电缆允许载流量为

Ial20KtK4K3Ial25=1.07×0.9×215×2=414A>314A

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=+（al-）(=20+（60-20）(由C=1/η

LnImax2) Ial1572)=41 2151（h20）4.2Q*1（w20）Kf*102=28

2022则 Smin=Qk×103/C=484.18×103/28=78mm<120mm 可见，选用两根ZLQ2型120㎜2电缆能够满足要求。

5.7 10kV电气设备汇总表

（1） 断路器型号如表5.22所示

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表5.22 断路器型号表

型号 UN IN INbr INcl ZN63A-12 12kV 2500A 40kA 100kA 100kA ies （2） 电流互感器型号如表5.23所示

表5.23电流互感器型号表 电压等级 型号 (kV) 10 LZZB7-10 （kV） 10 （kA） 3150 额定电压额定电流（3） 电压互感器型号如表5.24所示

表5.24电压互感器型号表 额定电压（kV） 型号 一次绕组 JDZJ-10 10/3 二次绕组 0.1/3 辅助绕组 0.1/3 一次绕组1额定输出（VA） 0.5级 50 1级 80 （4） 母线型号如表5.24所示

表5.25母线型号表 母线电压等级（kV） 10 LMY—125×10 1250 型号 截面（mm） 2（5） 出线电缆型号如表5.26所示

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表5.26出线电缆型号表 出线电压等级（kV） 10 ZLQ2-120 120 型号 截面（mm） 2（6）避雷器型号如表5.18所示

表5.18避雷器型号表

电压等级 型号 (kV) 10 Y5W2-12.7

(kV) 40 灭弧电压 50

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6 配电装置

配电装置是按主接线要求由开关设备、保护电器、测量仪表、 母线和必要的辅助设备等组成。它的主要作用是：接受电能，并把电能分配给用户。

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，为了保证电力系统安全，经济的运行，配电装置应当满足以下要求： (1)保证运行的可靠性；

(2)满足电气安全净距要求，保证工作人员和设备的安全； (3)防火和防爆；

(4)便于设备的操作、维护；

(5)节约占地、降低造价、做到经济上合理； (6)考虑施工、安装和扩建的方便。

6.1 中里变电站的配电装置

6.1.1 110kV配电装置

中里变电站110kV配电装置为屋外普通中型布置

（1）母线采用铝锰合金管，以棒型支柱绝缘子支撑，其弧垂很小，没有电动力和风力引起的摇摆，可以压缩相间和相对地的距离，同时又采用了合并架构，从而减少了占地面积。

（2）构架采用钢筋混凝土制成，可以节约大量的钢材，而且经久耐用，维护简单。

（3）主变压器与建筑物的距离为3米，电力变压器采用落地布置，安装在变压器基础上，设备下面设置有贮油池。

（4）断路器和互感器采用高式布置，即把断路器安装在约2m的混凝土基础上，避雷器落地安装在0.4m 的基础上。

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6.1.2 35kV配电装置

中里变电站35kV配电装置为户内布置，是出线带电抗器的成套式布置，采用固定式高压开关柜，型号为XGN17-40.5。

6.1.3 10kV配电装置

中里变电站10kV配店装置为户内单列布置，采用铠装中置柜，型号为KYN28-12。

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结 论

毕业设计是一个综合性的教学环节。通过毕业设计的实施，在很大程度上提高了学生综合素质与工程能力。培养学生综合运用所学的理论知识与技能去分析与解决本专业范围具有一定复杂程度的工程技术问题。培养与树立正确的设计思想和掌握现代设计方法，严谨认真的科学态度和工作作风，以及勇于实践、勇于探索和开拓创新精神。 本次根据中里变电站线路、系统及所有负荷参数,并对负荷资料进行分析和对安全、经济性的考虑,通过负荷计算、最大持续工作电流计算，以及短路电流计算对变电所进行了主变压器和主接线形式的选择,以及各个电压等级的各种电气设备型号选择，以及配电装置的布置和防雷接地保护的设计，进而完成了变电站一次部分设计。

通过本次毕业设计，我的综合素质和能力得到了很好的锻炼，将我在大学期间所学到的知识得到系统总结。同时也发现了学习过程存在的主要问题，如动手能力不强、与实际联系不紧等等。这些都是在以后工作和学习中必须解决的问题。

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致 谢

在老师的指导下,经过近两个月的努力下，中里110kV变电站一次系统总体设计终于设计完成了，在此对王玉梅老师给予我的帮助表示衷心的感谢,并且感谢曾给予我帮助的同学。

变电站的一次系统我以前有所了解但实际设计中并不像我想象的那么简单，通过亲自计算和对一次系统的再学习，解决了的问题知识运用的更加熟练，掌握的更加牢固。同时也掌握了一定工程设计方法，为今后的工作和学习打下了基础。

设计中也遇到了不少问题。例如短路电流的计算，许多参考书上并没有针对变电站而讲述，因而给实际计算带来了一定的麻烦。还有电气设备的选择，书上所介绍的设备已跟不上发展的需要。为了解决类似这样的问题，经过我多次查阅不同的资料，以及及时向老师请教和与同学们讨论，终于解决了这些问题。

在毕业设计过程中，王玉梅老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议,对我的辅导耐心认真，并给我们提供了大量有关资料和文献，使我的这次设计能顺利完成。通过这次毕业设计使我对以前学习的知识得到了更深的了解,并使知识得到了进一步的巩固。

由于水平有限，我的设计还存在许多不足之处，有许多地方需要完善,望各位老师多加指正。

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参 考 文 献

1.戈东方 电力工程电气设计手册 水利电力出版社， 1998 2.毛力夫 发电厂变电站电气设备 中国电力出版社， 1999 3.谢承鑫、王力昌 工厂电气设备手册 水利电力出版社，2000 4.顾永辉、范廷瓒 煤矿电工手册 煤矿工业出版社， 1987

5.吴希再、熊信银、张国强 电力工程。 华中科技大学出版社， 1996 6.王崇林、邹有明 供电技术 煤炭工业出版社， 1996 7.范锡普 发电厂电气部分 中国电力出版社， 1987

8.谈笑君、尹春燕 变配电所及其安全运行 机械工业出版社，2002 9.赖昌干 矿山电工学 煤炭工业出版社，1991 10.何仰赞 电力系统分析 华中理工大学出版社，1996

11.陈哓华等主编 电气图形符号新标准应用简明手册 江西科学技术出版社， 1993

12.将昌绥 工业企业电网接地问题 水利电力出版社， 1994 13.电力工业部西北电力设计院 电力工程电气设备手册 中国电力出版社， 1998

14.水利水电部西北电力设计院 电力工程电气设计手册 水利水电出版社，1987

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