110kV变电所电气一次设计

1.变电站的地址和地理位置选择：建设一个变电站要考虑到地理环境、气象条件等因素，包括：

⑴年最高温度、最低温度。 ⑵冬季、夏季的风向以及最大风速。 ⑶该地区的污染情况。

2.确定变电站的建设规模设计⑴电压等级有两个：110kV 10kV。⑵主变压器用两台。⑶进出线情况：110kV有两回进线，10kV有18回出线。

3.设计110kV和10kV侧的电气主接线：通过比较各种接线方式的优缺点、适用范围，确定出最佳的接线方案。

⑴110kV侧有两回进线，为电源进线，此时宜采用桥形接线，根据桥断路器的安装位置，可分为内桥和外桥接线两种，比较这两种接线的特点，适用范围，确定110kV侧的接线方式为内桥接线。

⑵10kV侧有18回出线，可供选择的接线方式有： ①单母线分段接线。 ②双母线以及双母线分段。

③带旁路母线的单母线和双母线接线。

比较这几种接线方式的优缺点，适用范围，确定出10KV侧的接线方式为单母线分段接线。

4.计算短路电流及主要设备选型。

⑴主变压器的型号、容量、电压等级、冷却方式、结构、容量比和中性点接地方式的选择等。

①主变的容量：

主变容量的确定应根据电力系统5-10年发展规划进行。当变电所装设两台

第 0 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60-80%。

②接线方式：

我国110kV及以上电压，变压器三相绕组都采用“YN”联接；35kV采用“Y”联接，其中性点多通过消弧线圈接地。因此，普通双绕组一般选用YN，d11接线；三绕组变压器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。

5.绘制电气主接线图；总平面布置图；110kV和10kV的进出线间隔断面图等有关图纸。

6.简要设计主变压器继电保护的配置、整定计算

选择几个特殊的短路点：如110kV侧、10kV母线上。根据系统的短路容量进行整定计算。

7.防雷接地设计

防雷设计要考虑到年雷暴日，保护范围等因素。接地设计考虑到主要的电气设备能可靠的接地，免受雷电以及短路。

第 1 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第2章 主变压器的选择

在发电厂和变电所中，用来向系统和用户输送功率的变压器，称为主变压器。

2.1 主变压器选择的原则

主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除了根据传输容量等原始数据外，还应根据电力系统5~10年的发展规划、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。如果变压器的容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大占地面积，而且还增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；如果容量选得过小，就不能满足变电所负荷的实际需要，这在技术和经济上都是不合理的。

2.2 主变压器台数、容量的选择

2.2.1 主变压器台数的确定

根据变电所建设的规模，电压等级有两个：110kV和10kV，110kV侧有两回进线，宜装设两台主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于全部负荷的60~80%，并应保证用户的一、二级负荷供电。

2.2.2 主变压器容量的选择

主变压器容量的确定应根据电力系统5~10年发展规划进行。该变电所选用两台主变压器，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，另一台变压器的容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60~80%。

第 2 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 Sn=0.8maxncos2.518=0.8

0.7=36VA型号为：SFZ10-40000/110。

2.2.3 变压器相数的确定

电力变压器按相数可分为单相变压器和三相变压器两类，三相变压器与同容量的单相变压器组相比较，价格低、占地面积小，而且运行损耗可以减少12～15％。因此，在330kV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。

2.2.4 变压器绕组的确定

电力系统中采用的变压器按绕组数分类，有双绕组普通式、三绕组式、自耦式以及低压绕组式等型式。

该变电站有110kV和10kV两个电压等级，根据设计规程规定：具有两个电压等级的变电站中，首先考虑双绕组变压器。

2.2.5 变压器的连接组别的确定

变压器三相绕组的接线组别必须和系统电压相位一致，否则，不能并列运行。电力系统中常用的绕组连接方式只有星形（Y）和三角形（△）两种。我国110kV及以上电压等级，变压器三相绕组都采用“YN”联接，中性点直接接地；35kV采用“Y”联接，其中性点多通过消弧线圈接地；10kV中性点不接地，绕组多采用△连接。因此，普通双绕组一般选用YN，d11接线；三绕组变压器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。

2.2.6 变压器调压方式的确定

为了保证变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的

第 3 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 分接头切换开关，可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。分接头切换开关有两种切换方式：

⑴带电切换，称为无激磁调压，调压范围较小。 ⑵另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围大。 该变压器采用有载调压方式。

2.2.7 变压器冷却方式的选择

电力变压器的冷却方式，一般有以下几种类型： ⑴自然风冷。 ⑵油浸自冷。 ⑶油浸水冷。

⑷强迫空气冷却，简称为风冷式。 ⑸强迫油循环水冷却。

该变压器采用油浸自冷式，根据以上条件，选择变压器的型号为：SFZ10-40000/110。该变压器的参数为：

表2-1 SFZ10-40000/110 额定电压型号 额定容量（kV） 低压 连接组标号 （kV A） 高压 SFZ10-40000/110 40000 损耗（kW） 空载电流空载 32.6 负载 142 0.4 10.5 阻抗电压（%） （%） 110 10.5 YN,d11 第 4 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计

第3章 电气主接线的选择

电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。电气主接线又称电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序以及相关要求绘制的单相接线图。电气主接线直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面有决定性的关系。因此，主接线设计必须综合考虑各个方面的影响因素，最终确定最佳方案。

3.1电气主接线设计的基本要求

电气主接线设计的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。

安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。在分析电气主接线的可靠性时，要考虑发电厂和变电站在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平以及运行实验等因素。

电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。 通常设计在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理，经济性主要从以下几个方面考虑。

⑴节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用短路电流的措施，以节省开关电器的数量、选用廉价的电器或轻型电器，降低投资。

⑵占地面积少。主接线设计要为配电装置创造节约土地的条件、尽可能使占地面积少。

⑶能损耗少。经济合理的选择变压器的形式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。

第 5 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 3.2 电气主接线基本接线形式的选择

3.2.1 电气主接线的概述

主接线的基本接线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，以电源和出线为主体。由于各个发电厂或变电站的出线回路数和电源数不同，并且每路馈线所传输的功率也不一样，因而为便于电能的汇集和分配，在进出线数较多时（一般超过4回），采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建。然而与有母线的接线方式相比，无汇流母线的接线使用开关电器较少，配电装置占地面积较少，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电站中。

有汇流母线的接线形式概括的可分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。

3.2.2 主接线方案的拟定

根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等的不同考虑，可拟定出若干个主接线方案。根据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2-3个技术上相当、又都能满足任务书要求的方案，在进行经济比较。对于在系统中占有重要地位的大容量发电厂或变电站主接线，还应进行可靠性定量分析计算比较，最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。

1.110kV主接线的选择

110kV侧有两回进线，为电源进线，此时宜采用桥形接线，根据桥断路器的安装位置，可分为内桥和外桥接线两种。

⑴内桥接线

在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单；而在变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短时停电并且操作复杂。因而该接

第 6 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 线一般适用于线路较长（相对来说线路的故障几率较大）和变压器不需要经常切换的情况，如图3-1所示。

110kV110kV

图3-1 内桥接线

⑵外桥接线

在运行中的特点与内桥接线相反，适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。当系统中有穿越功率通过主接线为桥形接线的发电厂或变电站高压侧，或者桥形接线的2条线路接入环形电网时，通常宜采用外桥接线，如图3-2所示。

110kV110kV

图3-2 外桥接线

比较这两种接线方式的特点、适用范围，确定出110kV侧的接线方式为内桥接线。

第 7 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 2.10kV主接线的选择

根据设计任务书，10kV共有18回出线，每回出线负荷2.5MVA，可供选择的接线方式有：

⑴单母线分段接线

单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电；而两段母线同时故障的几率很小，可以不考虑。

分段的数目，取决于电源数量好容量。段数分的越多，故障时停电范围越小，但使用的分段断路器的数量也就越多，并且配电装置和运行也就越复杂，通常以2~3段为宜。

该接线适用于：

①小容量发电厂的发电机电压配电装置，一般每段母线上所接发电容量为12MW左右每段母线上出线不多于5回。

②变电站中有两台主变压器时的6～10kV配电装置。 ③35～63kV配电装置的出线4～8回。 ④110～220kV配电装置的出线3～4回。 ⑵双母线接线

双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。两组母线的联络，通过母线联络断路器来实现。与单母线相比，投资有所增加，但使运行的可靠性和灵活性大大提高。其特点如下：

①供电可靠； ②调度灵活； ③扩建方便。

由于双母线有较高的可靠性，广泛用于一下情况：

①进出线回数较多、容量较大、出线带电抗器的6～10kV配电装置。 ②35～60kV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时。

第 8 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 ③110kV出线数为6回及以上时。 ④220kV出线数为4回及以上时。 ⑶双母线分段接线

双母线分段接线不仅能缩小母线故障的停电范围，而且比双母线接线的可靠性更高。但是增加了两台断路器，投资有所增加，双母线分段不仅具有双母线的各种优点，并且任何时候都有备用母线，有较高的可靠性和灵活性。

双母线分段接线多用于220kV配电装置，当进出线数为10～14回时采用三分段，15回及以上时采用四分段；同时在330～500kV大容量配电装置中，出线为6回及以上时一般也采用双母线分段接线。

⑷带旁路母线的单母线接线和双母线接线

断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都需要检修，为了能使采用单母线分段或双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电，可增设旁路母线，也就是说不停电检修断路器。

6～10kV配电装置一般不设置旁路母线，特别是当采用手车式成套开关柜时，由于断路器可迅速置换，可以不设旁路母线。而6～10kV单母线及单母线分段的配电装置，在采用固定式成套开关柜式，例如：出线回路数很多，断路器停电检修机会多；多数线路是向用户单独供电，用户内缺少互为备用的电源，不允许停电；均为架空线出线，雷雨季节跳闸次数多，增加了断路器检修次数。

需要强调的是，随着高压配电装置广泛采用

SF6断路器以及国产断路器的质

量提高，同时系统备用容量的增加、电网结构趋于合理与联系紧密、保护双重化的完善以及设备检修逐步由计划检修向状态检修过度，为简化接线，总的趋势将逐步取消旁路设施。

综上所述，通过比较这几种接线方式的优缺点、适用范围，确定出10kV侧的接线方式为单母线分段接线，采用成套式开关柜，如图3-3所示。

第 9 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 10kV 图3-3单母线分段

第 10 页 共 30 页

10kV

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第4.1概述

短路是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）之间未经负载而直接形成闭合回路。产生短路的主要原因：

⑴元件损坏。如绝缘材料的自然老化，设计、安装以及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路。

⑵自然灾害。如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线或导线浮冰引起电杆倒塌等。

⑶违规操作。运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线。 ⑷其它原因。如挖沟损伤电缆，人为的破坏等。

短路的基本类型有:三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。短路故障分为对称短路和不对称短路，三相短路是对称的，其它三种短路都是不对称的。在四种短路类型中，单相接地短路故障发生的概率最高，可达65%，两相短路约占10%，三相短路约占5%。虽然三相短路发生的概率最小，但对电力系统的影响最严重。因此采用三相短路来计算短路电流，并检测电气设备的稳定性。

4章 短路电流的计算

4.1.1 短路计算的目的

⑴选择电气设备的依据。为了保证电力系统安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定的校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。

⑵继电保护的设计和整定。需要各种短路时的短路电流数据。

⑶电气主接线方案的确定；确定短路电流的设备。、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短路电流的措

第 11 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 施等，均需进行必要的短路电流计算。

总之，短路电流计算是一项很重要的内容。

4.1.2 短路计算的基本假设

⑴正常工作时，三相系统对称运行； ⑵所有电源的电动势相位角相同；

⑶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；

⑷不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；

⑸元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响； ⑹系统短路时是金属性短路。

4.1.3 短路点的选择

选择通过导体和电器的短路电流最大的那些点为短路计算点，在计算电路图中，同电位的各短路点的短路电流值均相等，但通过各支路的短路电流将随着短路点的不同位置而不同。在校验电气设备和载流导体时，必须确定出电气设备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流校验值为最大。例如：

⑴两侧均有电源的断路器，如发电厂与系统相连的出线断路器和发电机、变压器回路是断路器，应比较断路器前后的短路时通过断路器的电流值，选择最大者为短路点。

⑵母联断路器。应考虑当采用母联断路器向备用母线充电时，备用母线故障，流过该备用母线的全部短路电流。

⑶带电抗器的出线回路由于干式电抗器工作可靠性较高，并且断路器与电抗器间的连线很短，故障几率小，一般可选择电抗器后为计算短路点，这样出线可选择轻型断路器，以节约投资。

取最严重的短路情况，分别在110kV侧的母线和35kV侧的母线上发生短路

第 12 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 （点F1和点F2发生短路）,则选择这两处做短路计算，如图4-1所示。

1X1 110kVXTXTF2 10kVF1

图4-1 等值电路

4.2 短路电流的计算

1.求系统电抗1

已知110kV母线的短路容量2000MVA，短路电流10.5KA。取s=100MVA

100s110=s即2000=1x1x2．求变压器的电抗

1001==0.052000

变压器的型号：SFZ10-40000/110,短路电压U10.5%

UKS10.5100===0.2625

100S10040⑴当F1点短路时,电路图如下所示：

第 13 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 1X1 110KV1F

图4-2 等值电路

J1S3U1000.525 13110已知短路电流为10.5kA，即三相短路电流周期分量有效值为:(3)F110.5kA即(3)F1IJ1X=0.52510.5kA 10.05三相短路电流冲击电流最大值:

ish=2.55（3）F1=2.5510.5=26.775kA冲击电流有效值：

sh=1.51（3）F1=1.5110.5=15.855kA

⑵当点F2短路时（即10kV母线上） 等效电路如下图所示：

21X1XTF

图4-3 等值电路

总的电抗为：

=+112=0.05+20.2625=0.18

J2=S3U=100=5.5kA 2310.5

第 14 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 三相短路电流周期分量有效值为：

5.5（3）J2==30.56kA F2=0.18三相短路电流冲击电流最大值:

（3）ish=2.55F2=2.55=77.93kA

冲击电流有效值：

（3）sh=1.51F2=1.51=46.15kA

计算结果表明：10kA侧的短路电流很大，需采取措施来进行。选择电抗器10kV侧的短路电流，因为10kV侧每回出线的负荷相同，所以可加设电抗器。

1X1XTXLF2 10kVF1 110kVXTXL

图4-4 等值电路

电抗器的型号为：NKL-10-300,额定电压为：U=10kV,额定电流为：

N=300A，额定电抗L选择4%。

则额定容量为

S=3UNN=3=V

第 15 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 所以电抗器的电抗为：

L=0.94=0.693 5.196总的电抗为：

11=1+（+L）=0.05+（0.2625+0.693）=0.528

22三相短路电流周期分量有效值为：

J25.5=10.42kA0.528符合。

（3）F2=所以电抗器的型号为：NKL-10-300-4。 三相短路电流冲击电流最大值：

（3）ish=2.55F2=2.55=26.57kA

冲击电流有效值：

（3）sh=1.51F2=1.51=15.73kA

三相短路容量为：

SF23U(3)F2310.51.5MVA

4.3 三相短路电流计算结果表

表4-1 三相短路电流计算结果表

短路点额定电短路点 压 UN/kV F1 F2 110 10 平均工作电压 Uav/kV 115 10.5 短路电流周期分量有效值 （3）F/kA 短路点冲击电流 有效值 最大值 Ish/kA ish/kA 短路容量 SF/MVA I/kA 10.5 10.42 10.5 10.42 15.855 26.775 15.73 26.57 2000 1.5 第 16 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 第5章 电气设备的选择

5.1 电气设备选择的条件

尽管电力系统中各种电气设备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。电气设备要能可靠地工作，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。

5.1.1 按正常工作条件选择电气设备

1.额定电压

电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1～1.15倍，而电网运行电压的波动范围，一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此，在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压

US的条件选择，即

UNUS

2.额定电流

电气设备的额定电流是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。

应不小于该回路在各种合理运行方式下的最低持续工作电流max，即

max

由于发电机、调相器和变压器在电压降低5%时，输出功率可保存不变，故其相应回路的

max应为发电机、调相器或变压器的额定电流的1.05倍；若变压

max器有过负荷运行可能时，

应按过负荷确定(1.3～2倍变压器额定电流)；母

第 17 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 线联络断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的

3．开断电流

断路器的额定开断电流

brmax。

是指在额定电压下能保证正常开断的最大短路

电流，它是表征断路器开断能力的重要参数。断路器在低于额定电压下，开断电流可以提高，但由于灭弧装置机械强度的，因此开断电流有一个极限值，该极限值称为极限开断电流，即断路器开断电流不能超过极限开断电流。

额定开断电流包括短路电流周期分量和非周期分量，而断路器的额定开断电流是以周期分量有效值表示，并计入了20%的非周期分量。

一般中小型发电厂和变电站采用中、慢速断路器，开断时间较长（0.1S），短路电流非周期分量衰减较多，可不计非周期分量影响，采用起始次暂态电流校验，即：

br\"

\"4.短路关合电流

在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头之间在未接触时即有巨大的短路电流流过，更容易发生触头焊接和遭受电动力的损坏，并且断路器在关合短路电流时，不可避免地在接通后又自动跳闸，此时还要求切断短路电流，因此，额定关合电流是断路器的重要参数之一。为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器的额定短路关合电流不小于短路电流的最大冲击值，即：

ic1ish

5.1.2 环境条件对设备选择影响

当电气设备安装地点的环境（尤其注意小环境）条件如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震强度和覆冰的厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。

对于110kV及以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下

第 18 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 使用，该变电站建设在平原地区，可以不考虑环境条件的影响。

5.1.3 按短路状态校验

1.短路热稳定校验

短路电流通过电气设备时，电气设备部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定的条件为

2ttQK

式中：

QK

为短路电流产生的热效应；

t、t分别为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

电动力稳定是电气设备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essh

式中：

ish、shies、es分别为电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值；

分别为短路冲击电流幅值及其有效值。

同时，应按电气设备在特定的工程安装使用条件，对电气设备的机械负荷能力进行校验，即电气设备的端子允许负载应大于设备引线在短路时的最大电动力。

5.2 主要电气设备的选择

断路器和隔离开关是发电厂与变电站中主系统的重要开关器件。断路器的主要功能是：正常运行时倒换运行方式，把设备或线路接入电路或推出运行，起控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，起保护作用。断路器最大特点是装有灭弧装置，能断开电气设备中的负荷电流和短路电流。而隔离开关的主要功能是保证电气设备及装置在检

第 19 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 修工作时的安全，不能用于切断、投入负荷电流或开断短路电流，仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作。

5.2.1 断路器的选择

主变压器110kV侧的断路器的选择,已知主变压器的额定容量为S=50MVA,额定电压为U110KV。所以额定电流为：

=S40000==209.95A 3U3110在系统中取过负荷系数为K1.05，则最大电流为：

max=1.05209.95=220.45A

根据主变压器的额定电压、额定电流以及断路器安装在户外的要求，查手册可选LW6-110型六氟化硫断路器，本设计中110kV采用六氟化硫断路器，因为与传统的断路器相比较，该断路器采用不可燃和有优良绝缘与灭弧性能的六氟化硫气体作为灭弧介质，具有优良的开断性能。该断路器运行可靠性高，维护工作量少，耐压高，允许的开断次数多，检修时间长，开断电流大，灭弧的时间短，操作时噪声小，寿命长等优点因此可选用LW6-110型户外高压SF6断路器。

表5-1 LW6-110型户外高压SF6断路器技术数据

极限通型号 额定电压（kV） 最高工作电压额定电流额定开断电流过电流热稳定电流固有分闸时间（s） （kA） （kA） 峰值 3s 40 （kV） （A） （kA） LW6-110/3150 110 145 tin3150 ta40 100 0.03 断路器的固有分闸时间和燃弧时间均为0.03s，取继电保护后备保护时

第 20 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 间

tpr2为2s，所以短路热稳定计算时间为：

tk=tpr2+tin+ta=2+0.03+0.03=2.06s由于效应

Qp

Qktk1s，不计及非周期热效应。短路电流的热效应等于周期分量热

，即：

22+102tk/2tkQk=2tk10.510.5.06227.115[(k)2s]12

电气设备的热效应：

2t=40=[(k)2s]

动稳定的校验：断路器的动稳定电流求。

热稳定的校验：

ies=100kish26.775kA,满足校验要

2tQk

故满足要求。

查设备手册，选择LW6-110型SF6断路器，其参数如表5-2。

表5-2 LW6-110型SF6断路器技术数据 计算数据 LW6-110型SF6断路器 110kV 275.56A 10.5kA 26.775kV 227.115[(k)2s] U max3U  brcrIt2t110kV 3150A 40kA 100kA [(k)2s] 第 21 页 共 30 页

F ish Q

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 ish 26.775kV

ies 100kA 5.2.2 隔离开关的选择

主变压器110kV侧的隔离开关的选择

选择型号为:GW4-110D/1000-80,户外型隔离开关，其技术参数如下：

表5-4 GW4-110D/1000-80技术数据

极限通过电型号 额定电压（kV） 额定电流（A） 峰值 GW4-110D/1000-80 110 1000 80 5s 21.5 流（kA） 热稳定电流（kA） 选择的隔离开关额定电压为110kV，满足要求；隔离开关的额定电流为1000A，大于最大持续工作电流，满足要求。

动稳定的校验：断路器的动稳定电流ies=80kish26.775kA,满足校验要求。

热稳定的校验：

2tQk

所以满足要求。

5.2.3 电流互感器的选择

110kV侧电流互感器的选择,根据电流互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地点的要求，查设备手册，初步选择LCWB6-110B型电流互感器，其技术参数如下：

表5-6 GN10-10T/3000-160技术数据

第 22 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 型号 额定电流比（A） 级次组合 准确度等级 1s热稳定电流（kA） 动稳定电流（kA） LCWB6-110B 2×600/5 P/P P 45 120 动稳定的校验：

2I1NKes=2=kA又169.68kAish=26.775kA所以满足要求。

2（I1NKt）=45=[(k)2s]Qt=227.115[(k)2s] 热稳定校验：

所以满足要求。

5.2.4 电压互感器的选择

110kV侧电压互感器的选择

根据电流互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地点的要求，查设备手册，110kV侧电压互感器初步选择YDR-110型，其技术参数如下：

表5-8 YDR-110技术数据

型号 额定电压(kV) 初级绕YDR-110 组 次级绕组 辅助绕组 0.1 准确等级/二次绕组额定容量(MVA) 0.5级 150 1级 220 3级 440 110/3 0.1/3

第 23 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 5.2.5 母线的选择

1.110kV母线的选择

根据已知条件，母线上短路时的短路电流为10.5kA，按照最大持续工作电流选择母线。

max=1.05S40000=1.05=220.45A 3U3110查设备手册选用LGJ-185钢芯铝绞线，在最高允许温度+70度的长期载流量为539A，满足最大工作电流的要求。

2.10kV母线的选择

母线上的最大持续工作电流为

max=1.05S40000=1.05=2424.94A 3U3105.2.6 熔断器的选择

熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。变电站110kV电压互感器和10kV电压互感器以及站用变压器都用高压熔断器保护电气设备免受过载和短路电流的损害及用来保护电压互感器。按额定电压和开断电流进行选取。

1.额定电压选择

对于一般的高压熔断器，其额定电压

USNUSN必须大于或等于电网的额定电压

。但是对于充满石英砂有限流作用的熔断器，则不宜使用在低于熔断器额定

电压的电网中。

2.额定电流的选择

熔断器的额定电流的选择，包括熔断器管的额定电流和熔体的额定电流的选择。

第 24 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 (1)熔管额定电流的选择。为了保证熔断器壳不致损坏，高压熔断器的熔管额定电流

FTN应大于或等于熔体的额定电流

FSN，则有:

FTNFSN(2)熔体额定电流选择。为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路以及电动机自启动等冲击电流时误动作，保护35kV及以下电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流应根据电力变压器回路最大工作电流来选择：

10kV侧熔断器的选择：选择RN2-10/0.5型户内熔断器，额定电压10kV，满足要求，断流容量1000MVA，主要技术数据如下：

表5-10 RN2—10/0.5型户内熔断器技术数据

型号 额定电压（kV） 额定电流（A） 额定开断容量（MVA） 最大开断电流有效值（kA） 备注 RN2 10 0.5 1000 50 保护室内TV 3.开断电流校验 校验式为：

brsh（或\"）

对于没有限流作用的熔断器，用冲击电流的有效值进行校验，且某些系列产品如屋外跌落式高压熔断器，尚需分别对开断电流的上、下限进行校验，以确保最小运行方式下的三相短路的有效开断；对于有限流作用的熔断器，在电流达到最大之前已截断，所以不计非周期分量影响，而采用进行校验。

\" 第 25 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 5.2.7 支柱绝缘子和穿墙套管的选择

1.型式选择

根据安装地点、环境选择屋内、屋外或防污性及满足使用要求的产品型式。支柱绝缘子一般屋内采用联合胶装多棱式，屋外采用棒式，需要倒装时采用悬挂式。穿墙套管一般采用铝导体，对铝有明显腐蚀的地区可用铜导体。

2.额定电压选择

无论支柱绝缘子或套管都应符合产品额定电压大于或等于所在电网电压的要求。对于330kV屋外支柱绝缘子和套管宜选用高一电压等级的产品。

3.穿墙套管的额定电流的选择

具有导体的穿墙套管额定电流应大于或等于回路中最大持续工作电流，当环境温度=4060C，导体的

al取85C，应按下式修正，即

85-max45

母线型穿墙套管无需按持续工作电流选择，只需保证套管的型式与穿过母线的窗口尺寸配合。

4.动稳定校验

无论是支柱绝缘子或套管均要进行动稳定校验。布置在同一平面内的三相导体，在发生短路时，支柱绝缘子（或套管）所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平均值。

5.热稳定的校验

具有导体的套管应对导体校验热稳定，其套管的热稳定能力等于短路电流通过套管所产生的热效应

Qk2tt，应大于或

，即

2ttQk注意：母线型穿墙套管无需热稳定校验。

第 26 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计 总 结

掌握了变电所电气一次系统的运行原理，并根据常规变电所的设计要求与步骤，完成了110kV终端变电所电气一次系统设计，内容包括电气主接线的选择与论证，主变压器的选择，短路电流的计算，电气设备的选择，配电装置设计和总平面布置，防雷及接地系统设计。另外，根据设计数据，绘制了电气主接线图一张，电气总平面布置图一张，配电装置平面图与断面三张（110kV，35kV），防雷接地图一张。本毕业设计的最终方案的可靠性较高，选用的设备不算多，因此经济性很高，适合灵活性和可靠性要求比较高的区域。另外，因为所获取的资料有限，本设计方案间的经济比较只能是粗略的比较，因此导致对于方案的可靠性与经济性的平衡方面考虑得欠缺。在以后的学习设计中，根据实际的情况和设备的选择搭配，采取更为充分有效的方法来进行比较，尽可能的满足变电所的技术经济平衡。

第 27 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计

致 谢

在老师的指导下,经过近一个月的努力下110kV变电站一次设备终于设计完成了，在此我对老师给予帮助表示衷心的感谢,并且感谢曾给予我帮助的同学。

在毕业设计过程中，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.

第 28 页 共 30 页

吉林建筑大学城建学院电气信息工程系课程设计

参考文献

[1] 贺家李·电力系统继电保护原理·天津：天津大学出版社，2000·47-56 [2] 范锡普·发电厂电气部分·北京：电力出版社，1995·88-100 [3] 袁希光·发电厂电气部分·天津：水利电力出版社，2004·47-56 [4] 李刻杰·电力工程电气设计手册·陕西：电力出版社，1995·58- [5] 黄鸿·电力工程电气设备手册·陕西：电力出版社，1995·121-136

[6] 李仕凤·变电站实用技术指南·北京：中国水利水电出版社，20001·16-29 [7] 江日红·配电网设备的特性与选型·北京：中国电力出版社，2002·33-45 [8] 程明·无人值班变电站监控技术·北京：中国电力出版社，1999·56-

第 29 页 共 30 页