变电站主接线设计

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。

根据设计任务书的要求，本次设计为110kV变电站一次主接线的设计，并绘制电气主接线图和变电站平面布置图。

该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为110kV、35kV和10kV三个电压等级。

110kV电压等级采用内桥接线，35kV和10kV电压等级都采用单母线分段接线。

首先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经济比较，淘汰较差的方案，确定了变电站电气主接线方案。

同时通过对原始资料的分析来选择变压器和无功补偿装置。

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上时，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。

设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备大部分为国家推荐的产品，技术先进、运行可靠、经济合理。

关键词：电气主接线；变压器；设备选型
Abstract
Substation as an important part of the entire power system directly affects the safety and economic operation. According to the design requirements of the mission statement, this design is a main connection 110kV substation design and draw electrical substation main wiring diagrams and layout plans. There are two main transformers in the substation in which main electrical connection can be divided into three voltage grades: 110kV, 35kV with 10kV. It deposits sectionalized single bus bar scheme per grade.
First, according to the main wiring of the reliable economy and flexible operation requirements, select the two proposed main wiring schemes for the technical and economic comparison, eliminating poor schemes, the substation main electrical wiring scheme is determined. At the same time, through the analysis of raw data to choose transformer and reactive power compensation device. Second, short-circuit current calculation, the three-phase short-circuit calculated when the short circuit occurs in each bus voltage level when the short circuit, the steady-state current and impact current value. According to the results and of the main electrical equipment selection and check the voltage level of voltage and maximum continuous working current.
The content of the design in accordance with the relevant national technical and economic policy, the selected device for most countries recommend products, advanced technology, reliable, economic and reasonable.
Key Words: Electrical main wiring, Transformer, Equipment type selection
目录
摘要 (I)
Abstract (II)
1 绪论 (1)
1.1 工程背景 (1)
1.2 设计范围 (1)
1.3 设计依据 (1)
1.4 设计目标 (1)
1.5 设计任务 (1)
2 电气主接线设计 (2)
2.1 主接线的设计原则 (2)
2.1.1 主接线的设计依据 (2)
2.1.2 主接线设计的基本要求 (2)
2.2 主接线的设计 (2)
2.2.1 设计步骤 (2)
2.2.2 初步方案设计 (2)
2.2.3 最优方案确定 (2)
3 负荷计算 (3)
3.1 负荷计算的公式 (3)
3.1.1 低压侧负荷计算的公式 (3)
3.1.2 高压侧负荷计算的公式 (4)
3.2 10kV和35kV的负荷计算 (4)
3.2.1 10kV线路负荷计算 (4)
3.2.2 35kV线路负荷计算 (5)
3.3 变压器的选择 (6)
3.3.1 确定变压器容量的公式 (6)
3.3.2 主变压器台数的选择 (7)
3.3.3 主变压器容量的确定 (7)
3.3.4 主变压器型号的确定 (7)
3.4 站用变压器的选择 (8)
3.4.1 站用变压器的选择的原则 (8)
3.4.2 站用变压器型号的选择 (8)
3.5 无功补偿装置的选择 (8)
3.5.1 补偿装置的确定 (8)
3.5.2 补偿位置的确定 (8)
3.5.3 电容器型号的选择 (8)
4 短路电流计算 (9)
4.1 短路计算规定与步骤 (9)
4.1.1 短路计算的一般规定 (9)
4.1.2 短路计算的步骤 (9)
4.2 变压器的参数计算及短路点的确定 (10)
4.2.1 变压器参数的计算 (10)
4.2.2 短路点的确定 (11)
4.3 各短路点的短路计算 (11)
4.3.1 短路点k-1的短路计算（110kV母线） (11)
4.3.2 短路点k-2的短路计算（35kV母线） (12)
4.3.3 短路点k-3的短路计算（10kV母线） (13)
4.3.4 短路点k-4的短路计算（0.4kV母线） (13)
5 电气主设备的选择及校验 (15)
5.1 各回路最大持续工作电流一览表 (15)
5.2 断路器的选择及校验 (15)
5.2.1 断路器选择的具体条件 (15)
5.2.2 断路器的选择与校验 (16)
5.3 隔离开关的选择及校验 (17)
5.4 熔断器的选择及校验 (17)
5.4.1 熔断器的选择 (17)
5.4.2 熔断器的校验 (18)
5.5 电流互感器的选择及校验 (18)
5.5.1 电流互感器选择的具体条件 (18)
5.5.2 电流互感器的选择 (18)
5.6 电压互感器的选择 (19)
5.7 母线及电缆的选择及校验 (19)
5.7.1 母线截面积的选择 (19)
5.7.2 10kV出线电缆的选择 (20)
5.7.3 10kV出线电缆的校验 (20)
结论 (21)
致谢 (22)
参考文献 (23)
1 绪论
1.1 工程背景
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，对供电质量的要求日益提高。

国家提出了加快城网和农网建设和改造，拉动内需的发展计划，110kV变电站的建设迅猛发展。

供电可靠性是城网建设改造的一个重要目标，110kV变电站设计是城网建设中较为关键的技术环节，如何设计110kV变电站，是城网建设和改造中需要研究和解决的一个重要课题。

1.2 设计范围
包括负荷计算、短路计算，主接线方式的选择、变压器的选择、电气设备的选型和校核等。

最后利用AutoCAD绘制变电所的主接线图和变电所平面布置图。

1.3 设计依据
(1) 相关专业提供的工程设计资料。

(2) 国家现行有关设计规程、规范及标准，主要包括：
①《导体和电器选择设计技术规程》(DL/T 5222-2005)
《35～110kV变电所设计规范》(GB 50059-1992)
《供配电系统设计规范》(GB 50052-2009)
《3～110kV高压配电装置设计规范》(GB 50060-2008)
②国家现行的标准图。

电气设备用图符合国家标准汇编、电气制图国家标准汇编。

1.4 设计目标
以AutoCAD作为设计平台，根据给定的地区35kV、10kV负荷情况，完成地区110kV 变电所主回路设计，以变电所对周围各集中用电负荷的可靠安全供电，设计出一个经济实用的110kV变电站。

1.5 设计任务
(1) 结合所给地区负荷性质，选择合适的主接线形式。

(2) 选择合适的计算方法，进行地区变电所负荷计算，完成变压器选择。

(3) 进行短路计算，完成设备选择与校验。

2 电气主接线设计
2.1 主接线的设计原则
2.1.1 主接线的设计依据
(1) 考虑变电站在电力系统的地位和作用。

(2) 考虑近期和远期的发展规模。

(3) 考虑负荷的重要性和出线回路多少对主接线的影响。

(4) 考虑主变台数对主接线的影响。

2.1.2 主接线设计的基本要求
主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。

2.2 主接线的设计
2.2.1 设计步骤
电气主接线设计，一般分以下几步：
(1) 拟定可行的主接线方案：根据设计任务书的要求，在分析原始资料的基础上，拟订出若干可行方案，内容包括主变压器形式、台数和容量、以及各级电压配电装置的接线方式等，并依据对主接线的要求，从技术上论证各方案的优、缺点，保留2个技术上相当的较好方案。

(2) 对2个方案进行全面的技术比较，确定最优的主接线方案。

2.2.2 初步方案设计
根据原始资料，此变电站有三个电压等级：110/35/10kV ，故可初选三相三绕组变压器。

为保证供电可靠性，可装设两台主变压器。

为保证设计出最优的接线方案，初步设计以下两种接线方案供最优方案的选择。

方案一：110kV侧采用内桥接线，35kV和10kV侧都采用单母分段接线。

方案二：110kV侧采用外桥接线，35kV和10kV侧都采用单母分段接线。

2.2.3 最优方案确定
采用内桥接线的优点是供电可靠和运行灵活性好。

适用于变压器不需要经常投切的总降压变电所。

采用外桥接线的优点：同内桥接线。

适用于变压器需要经常切换的变电所。

由以上比较可得：110kV侧采用内桥接线[1]。

3 负荷计算
负荷计算选择变压器容量和电气设备的依据[2]。

3.1 负荷计算的公式
3.1.1 低压侧负荷计算的公式
(1) 视在功率：
ca ca ca Q tan P S φ
=⎧⎪⎨=⎪⎩(3.1)
其中，ca P 为线路每回最大负荷()kW ；φ为功率因数角()︒。

(2) 线路功率损耗：
2
233ca w102
233
W ca w10310310310310P I R R L Q I X X L ∆⨯⨯⨯⨯∆⨯⨯⨯⨯----⎧⎛⎫⎪==⎪⎪⎨⎛⎫⎪==⎪⎪⎩
(3.2)
其中，ca I 为线路的计算电流()A ；w1R 为线路每相的电阻()Ω；w1X 为线路每相的电抗
()Ω。

0R 、0X 为线路单位长度交流电阻及电抗()Ω/km ；L 为线路计算长度()km 。

(3) 出线侧计算负荷：
()()
ca ca ca1ca W P k P P Q k Q Q '
'∆∆⎧=+⎪⎨=+⎪⎩ (3.3)
其中，k 为线路回路数。

(4) 低压侧总计算负荷：
ca
ca
ca ca ca P Q P Q S ''
⎧=∑⎪⎪=∑⎨⎪=⎪⎩
(3.4)
3.1.2 高压侧负荷计算的公式
(1) 变压器损耗：
T ca
T ca
0.020.08P S Q S ∆∆=⎧⎨
=⎩ (3.5)
(2) 高压侧总计算负荷：
cai ca cai ca T
P P P
Q Q Q ∆∆⎧=+⎪⎨
=+⎪⎩ (3.6)
其中，1i =，代表10kV 侧的总计算负荷；2i =，代表35kV 侧的总计算负荷。

3.2 10kV 和35kV 的负荷计算
3.2.1 10kV 线路负荷计算
(1) 10kV 负荷原始数据
10kV 负荷原始数据如表3.1表述。

表3.1 10kV 负荷原始数据表
符合名称 每回最大负(kW)
功率因数 回路数 供电方式 线路长度(km)
乡区变 1000 0.9(25.8°) 3 架空 5 纺织厂1 700 0.89(27.1°) 1 电缆 3 纺织厂2 800 0.88(28.36°) 2 架空 7 纺织厂3 600 0.88(28.36°) 1 架空 4 加工厂 700 0.9(25.8°) 1 架空 5 材料厂 800 0.9(25.8°) 2 架空 2 电视机厂 800 0.87(29.5°) 1 架空 14 配电变压A 780 0.9(25.8°) 1 架空 15 配电变压B
900
0.92(23°)
1
架空
16
(2) 10kV 负荷计算结果
由式3.1～式3.3可得10kV 负荷计算结果如表3.2表述。

表3.2 10kV 负荷计算表
符合名称 ca P (kW)
ca Q (kvar
)
P ∆(kW)
Q ∆(kvar
)
ca P ' (kW)
ca Q '(kva
r)
乡区变 1000 483.4 56.7 24.7 3170.1 1524.3 纺织厂1 700 358.2 0 0 700 358.2 纺织厂2 800 431.8 53.2 23.1 1706.4 909.8 纺织厂3 600 323.9 17.1 7.4 617.1 331.3 加工厂 700 338.4 27.8 12 727.8 350.4 材料厂 800 386.7 14.5 6.3 1629 786 电视机厂 800 452.6 108.8 47.3 908.8 500 配电变压器A 780 377 103.6 45 883.6 422 配电变压器B
900
382
140.7
61.2
1040
443.2
由式3.4得：ca P =()11382.8kW ，ca Q =()5625.2kvar ，ca S =()12697.5kVA 。

由式3.5得：T P ∆=()254kW ，T Q ∆=()1015.8kvar 。

由式3.6得：ca1P =()11637.5kW ，ca1Q =()6641kvar 。

3.2.2 35kV 线路负荷计算
(1) 35kV 负荷原始数据
35kV 负荷原始数据如表3.3表述。

表3.3 35kV 负荷原始数据表
符合名称 每回最大负荷(kW)
功率因数 回路数 供电方式 线路长度(km)
乡镇变1 6000 0.9 1 架空 15 乡镇变2 7000 0.92 1 架空 8 汽车厂 4300 0.88 2 架空 7 砖厂
5000
0.85
1
架空
11
(2) 35kV 负荷计算结果
由式3.1～式3.3可得35kV 负荷计算结果如表3.4表述。

表3.4 35kV 负荷计算表
符合名称 ca P (kW)
ca Q (kvar)
P ∆(kW)
Q ∆(kvar)
ca P '(kW)
ca Q '(kvar)
乡镇变1 6000 2900.5 500.3 217.5 6500.3 3118 乡镇变2 7000 3072.8 351.1 152.7 7351.1 3225.5 汽车厂 4300 2321 125.5 54.6 8851 4751.2 砖厂
5000
3098．9
285.9
124.3
5285.9
3223.2
由式3.4得：ca P =()27988.3kW ，ca Q =()14317.9kvar ，ca S =()31438kVA 。

由式3.5得：T P ∆=()628.8kW ，T Q ∆=()2515kvar 。

由式3.6得：ca2P =()28617.1kW ，ca1Q =()16832.9kvar 。

3.3 变压器的选择
3.3.1 确定变压器容量的公式
变压器容量的确定所需公式如下： (1) 110kV 侧的总计算负荷：
ca ca1ca2
ca
ca1ca2P P P Q Q Q =+⎧⎨
=+⎩ (3.7)
(2) 高压侧功率因数：
cos P φ=(3.8)
(3) 无功补偿容量：
()()11
ca 12tan cos tan cos C Q P φφ--⎡⎤=-⎣⎦
(3.9)
其中，1φ为补偿前的功率因数角；2φ为补偿后的功率因数角。

(4) 变压器的容量：
ca S =(3.10)
3.3.2 主变压器台数的选择
对供有大量一、二级负荷的变电站，宜采用两台主变压器，以便当一台故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。

本变电站有大量的一、二级负荷，故选择两台主变压器。

3.3.3 主变压器容量的确定
由式3.7得：ca P =()40254.6kW ，()ca 23473.9kvar Q =。

由式3.8得：cos φ=0.86。

我国相关技术导则规定，110kV 变电站高压侧功率因数，在主变最大负荷时不低于0.9[3]。

由式3.9得：()4387.9kvar C Q =。

由式3.10得：ca S = ()kVA 44550.1。

3.3.4 主变压器型号的确定
已知：变电站自用电负荷为z 0.0657S =(MVA)。

装有两台主变压器的变电站，每台变压器的容量T S 应该满足任一台变压器单独运行时，满足总计算负荷ca S 的大约70%的需要，即：
T ca 0.7S S =
(3.11)
变压器容量由式3.11得：T S 31.25=(MVA)。

由负荷计算，选择主变压器型号为SFSL 1-31500/110，其具体参数如表3.5表述。

表3.5 主变压器型号及参数
型号及容量(kVA)
额定电压(kV)
连接组
损耗(kW)
短路电压(%) 空载电流(%) 空载 负载
高中 高 低 中低 高
中 低
SFSL 1-31500/110
121±2⨯2.5%
38.5±2
⨯2.5%
10.5
YN,yn0,
d11
37.2
125
18 10.5
10.5 18
6.5 6.5
0.8 0.8
3.4 站用变压器的选择
3.4.1 站用变压器的选择的原则
《35～110kV变电所设计规范》规定，在有两台及两台以上主变压器的变电站中，宜装设两台容量相同可互为备用的站用变压器，分别接到母线的不同分段上[4]。

3.4.2 站用变压器型号的选择
选择站用变压器型号为SC9-80/10，其具体参数如表3.6表述。

表3.6 站用变压器型号及参数
型号额定容量
(kVA)
额定电压
(kV)
连接组
损耗(W)阻抗电压
(%)
空载电流
(%)
空载短路
SC9-80/108010.5/0.4Y,yn0340114042
3.5 无功补偿装置的选择
3.5.1 补偿装置的确定
由于本次设计的变电站为110kV变电站，而原始资料可知，补偿装置主要补偿负荷的无功容量及平衡主变损耗。

故一般首先考虑装设并联电容器。

3.5.2 补偿位置的确定
目前，电力系统中110kV变电站普遍采用在10kV低压侧加装并联电容器组以满足电网对无功功率的需求[5]。

3.5.3 电容器型号的选择
选择电容器型号为BFM11-1800-3W，其具体参数如表3.7表述。

表3.7 电容器参数
电容器型号额定电压(kV)额定容量(kvar)额定电流(A)
BFM11-1800-3W10180094.78
4 短路电流计算
4.1 短路计算规定与步骤
4.1.1 短路计算的一般规定
(1) 计算的基本情况：
① 每一个电压级采用平均额定电压。

② 以供电电源为基准的电抗标幺值大于3，可认为电源容量为无限大的系统，短路电流的周期分量在短路全过程中保持不变。

(2) 短路种类：一般按三相短路计算。

4.1.2 短路计算的步骤
(1) 按照供电系统图绘制等效电路图，要求在图上标出各元件的参数，对复杂的供电系统，还要绘制出简化的等效图。

(2) 选定基准容量和基准电压，并按照公式求出基准电流和基准电抗。

(3) 求出供电系统中各元件电抗标幺值。

(4) 求出电源至短路点的总电抗*ΣX 。

(5) 当所选取的基准容量与电源的总额定容量不相等时，必须将总电抗标幺值换算成以电源总额定容量为基准的计算电抗。

即：
**
N Σ
ΣΣ
B
S X X S '= (4.1)
其中，B S 为基准容量；N ΣS 为全部发电机的总额定容量。

(6) 按此式可求出短路电流标幺值。

即：
*Σ
1I X *'= (4.2)
(7) 若电源是无限大容量，则短路电流周期分量保持不变。

即：
**0.2I I I *∞
== (4.3)
(8) 求出基准电流。

即：
B I =
(4.4)
(9) 按此式求出实际电流。

即：
N Σ
N B
B
S I I S (4.5)
(10) 求出稳态短路电流。

即：
N I I I *∞=⋅
(4.6)
(11) 求出短路冲击电流sh i 和短路全电流最大有效值sh I 。

即：
sh sh 2.551.52i I I I ∞
∞
=⎧⎨
=⎩ (4.7)
(12) 求出短路容量。

即：
N S U ∞"
(4.8)
4.2 变压器的参数计算及短路点的确定
4.2.1 变压器参数的计算
(1) 基准值的选取：B 100MVA S =，B U 取各侧平均额定电压[6]。

各绕组短路电压百分数如下：
()()()
112132321223133231312121212U U U U U U U U U U U U =+-⎧⎪
=+-⎨⎪
=+-⎩%%%%%%%%%%%% (4.9)
各绕组电抗标幺值如下：
*T X =U %B N 100S S
(4.10)
由表3.5得：12U %10.5=，13U %18=，23U % 6.5=。

由式4.9得：1U %=11，2U %=-0.5<0，3U %=7。

由式4.10得：*T10.349X =，*T20.016X =，*
T30.222X =。

由表3.6得：d U %4=。

由式4.10得：*T450X =。

(2) 系统等值电抗：
*2
Σ11B B X rl S U =
(4.11)
由式4.11得：*
Σ
X 0.454=。

4.2.2 短路点的确定
根据变电站选定的主接线形式、设备参数和短路点选择，等值网络如图4.1所示。

K-2
K-4
图4.1 短路等值网络图
4.3 各短路点的短路计算
4.3.1 短路点k-1的短路计算（110kV 母线）
短路点k-1的等值网络如图4.2所示。

图4.2 k-1点短路等值图
由式4.1得：*Σ 4.54X '
=。

由于*Σ3X '>，则此系统为无限大系统。

由式4.2得：0.22I *=。

由式4.3得：**0.20.22I I I ∞===*。

由式4.4得：()B 0.502kA I =。

由式4.5得：()N 5.02kA I =。

由式4.6得：()1.1kA I ∞=。

由式4.7得：()sh 2.8kA i =，()sh 1.672kA I = 。

由式4.8得：()MVA 209.58S ="。

4.3.2 短路点k-2的短路计算（35kV 母线）
短路点k-2的等值网络如图4.3所示。

*
X X
图4.3 k-2点短路等值图
等值电阻如下：
()()()*****
2ΣT1T2T1T20.4540.3490.01620.6285X X X X X X =++||+=++=
由式4.1得：*Σ 6.285X '
=。

由于*Σ3X '>，则此系统为无限大系统。

由式4.2得：0.159I *=。

由式4.3得：**0.20.159I I I ∞===*。

由式4.4得：()B 1.56kA I =。

由式4.5得：()N 15.6kA I =。

由式4.6得：()2.48kA I ∞=。

由式4.7得：()sh 6.32kA i =，()sh 3.77kA I =。

由式4.8得：()MVA 150.34S ="。

4.3.3 短路点k-3的短路计算（10kV 母线）
短路点k-3的等值网络如图4.4所示。

X X
图4.4 k-3点短路等值图
等值电阻如下：
()()()*****
3ΣT1T3T1T30.4540.3490.2220.7395X X X X X X =++||+=++=
由式4.1得：*Σ7.395X '
=。

由于*Σ3X '>，则此系统为无限大系统。

由式4.2得：0.135I *=。

由式4.3得：**0.20.135I I I ∞===*。

由式4.4得：()B 5.5kA I =。

由式4.5得：()N 55kA I =。

由式4.6得：()7.44kA I ∞=。

由式4.7得：()sh 18.97kA i =，()sh 11.3kA I = 。

由式4.8得：()MVA 128.86S ="。

4.3.4 短路点k-4的短路计算（0.4kV 母线）
短路点k-4的等值网络如图4.5所示。

图4.5 k-4点短路等值图
等值电阻如下：
()()()******
4ΣT1T3T1T3T4
0.4540.3490.22225050.74X X X X X X X =++||++=+++= 由式4.1得：*Σ507.4X '=。

由于*Σ3X '>，则此系统为无限大系统。

由式4.2得：0.00197I *=。

由式4.3得：**0.20.00197I I I ∞===*。

由式4.4得：()B 144.34kA I =。

由式4.5得：()N 1443.4kA I =。

由式4.6得：()2.84kA I ∞=。

由式4.7得：()sh 7.24kA i =，()sh 4.32kA I =。

由式4.8得：()MVA 1.87S ="。

5 电气主设备的选择及校验
5.1 各回路最大持续工作电流一览表
各回路最大持续工作电流一览表如表5.1所述。

表5.1 各回路持续工作电流结果表
回路名称 计算公式及结果
35kV 母线
(
)g.max N N 1.05 1.0531500/38.5)495.996A I S ==⨯= 35kV 出线
乡镇变1
)
()N g.max N /6000/370.9104.03A )cos I P ϕ==⨯=
乡镇变2
)()
N
g.max N /7000/370.92118.73)A cos I P ϕ==⨯= 汽车厂(2回)
)()
N
g.max N
N //4300/3)70.8876.25A cos I P P ϕ==⨯= 砖厂
)()N
g.max N
/5000/370.8591.7)9A cos I P ϕ==⨯=
10kV 母线
()g.max N
N 1.05 1.0531500/10.5)1818.65A I S ==⨯= 10kV 出线
乡区变(3回)
)
()N g.max N /1000/10.5)0.961.19A cos I P ϕ==⨯=
纺织厂1
)(
)N
g.max N
/700/10.50.8943.25)A cos I P ϕ==⨯=
纺织厂2(2回)
)
()N
g.max N /800/10.50.8849.99)A cos I P ϕ==⨯= 纺织厂3
)()N
g.max N /600/10.50.8837.49)A cos I P ϕ==⨯= 加工厂
)()
N
g.max N
/700/10.50.9)42.77A cos I P ϕ==⨯=
材料厂(2回)
)()N
g.max N /800/10.50.9)48.88A cos I P ϕ==⨯= 电视机厂
)()N
g.max N /800/10.50.8750.56)A cos I P ϕ==⨯= 配电变压器A
)()N
g.max N
/780/10.50.9)47.65A cos I P ϕ==⨯=
配电变压器B
)()N
g.max N
/900/10.50.9253.79)A cos I P ϕ==⨯=
0.4kV 母线
()g.max N N 1.05/ 1.0580/0.38)104.17A I S ==⨯=
5.2 断路器的选择及校验
5.2.1 断路器选择的具体条件
(1) 电压：g N U U ≤ 其中，g U 为电网工作电压。

(2) 电流：g.max N I I ≤ 其中，g.max I 为最大持续工作电流。

(3) 开断电流：pt Nbr I I ≤
其中，pt I 为断路器实际开断时间t 秒的短路电流周期分量； Nbr I 为断路器额定开断电流。

(4) 动稳定： sh es
i i ≤
其中，es i 为断路器通过电流峰值。

(5) 热稳定：2
2ima t I t I t ∞≤
其中，ima t 为假想时间。

5.2.2 断路器的选择与校验
断路器的选择与校验如表5.2和表5.3表述。

表5.2 断路器的型号及参数 位置
型号
额定
电压 (kV)
额定 电流 (A) 额定开断电流(kA) 动稳定电 流(kA) 热稳定 电 流 (kA)(s) 固有分闸时间(s)
合闸 时间 (s)
变压器110kV 侧 SW3-110G/1200 110 1200 15.8 41 15.8(4) ≤0.07 ≤0.06 变压器35kV 侧 SN10-35/1250 35 1250 16 40 16(4) ≤0.06 ≤0.12 35kV 出线侧 SN10-35/1250 35 1250 16 40 16(4) ≤0.06 ≤0.12 变压器10kV 侧 SN10-10Ⅲ
/2000 10
2000
43.3
130
43.3(4)
≤0.06 ≤0.2
10kV 出线侧
SN10-10Ⅰ/630
10
630
16
40
16(2)
≤0.06
≤0.2
表5.3 断路器的校验表
型号
电压(kV)
电流(A)
开断电流(kA)
动稳定(kA)
热稳定(kA)(s)
是否满足要求 g U
N U
g.max I
N I
pt I
Nbr I
sh i
es i
2
ima I t ∞
2t
I t
SW3-110G/1200 110 110 166.05 1200 1.1 15.8 2.8 41 2.057 516.75 是 SN10-35/1250 35 35 495.99 1250 2.48 16 6.324 40 10.58 527.4 是 SN10-35/1250 35 35 118.73 1250 2.48 16 6.324 40 10.58 527.4 是 SN10-10Ⅲ/2000 10 10 1818.65 2000 7.44 43.3 18.97
130 95.2
3880
是 SN10-10Ⅰ/630
10
10
61.1
630
7.44
16
18.97
40
94.65 527.4
是
5.3 隔离开关的选择及校验
隔离开关没有专门的灭弧结构，所以不能用来切断和接通负载电流和短路电流，使用时应与断路器配合[7]。

隔离开关的选择与校验如表5.4和表5.5表述。

表5.4 隔离开关的型号及参数
开关编号 型号 额定电压(kV) 额定电流(A) 动稳定电流(kA) 热稳定电流 (kA)(s) 110kV 侧 GW4-110 110 630 50 20(4) 35kV 变压器侧 GN1-35/600 35 600 50 20(5) 35kV 出线侧 GN1-35/600 35 600 50 20(5) 变压器10kV 侧 GN1-10/2000 10 2000 85 36(5) 10kV 出线侧
GN5-10T/200
10
200
25.5
10(5)
表5.5 隔离开关的校验表
型号
电压(kV)
电流(A)
动稳定(kA)
热稳定(kA)(s)
是否满足要求 g U
N U
g.max I
N I
sh i
es i
2
ima I t ∞
2t
I t
GW4-110 110 110 166.05 630 2.8 50 2.057 1600 是 GN1-35/600 35 35 495.99 600 6.324 50 10.58 2000 是 GN1-35/600 35 35 118.73 600 6.324 50 10.58 2000 是 GN1-10/2000 10 10 1818.65 2000
18.97 85 95.2 6480 是 GN5-10T/200
10
10
61.1
200
18.97
25.5
94.65
500
是
5.4 熔断器的选择及校验
5.4.1 熔断器的选择
熔断器的选择如表5.6所述。

表5.6 熔断器的型号及参数
型号 额定电压(kV) 额定电流(A) 断流容(MVA)
最大开断电流 有效值（kA ）
备注 RN2-10 10 0.5 1000 50 保护屋内TV RN2-35
35
0.5
2000
17
保护屋外TV
5.4.2 熔断器的校验
(1) 10kV 母线短路容量()()d MVA MVA "128.861000S S ＝＜＝ (2) 35kV 母线短路容量()()
d MVA MVA "150.342000S S ＝＜＝
5.5 电流互感器的选择及校验
5.5.1 电流互感器选择的具体条件
(1) 一次回路电压：g N U U ≤ (2) 一次回路电流：g.max 1N I I ≤
(3)
动稳定校验：sh 1N es i K 其中，es K 为电流互感器动稳定倍数。

(4) 热稳定校验：()2
2
ima t 1N I t K I ∞
≤ 其中，I ∞为稳态短路电流；ima t 为短路电流发热等值时间；t K 为t 秒时的热稳定倍数。

5.5.2 电流互感器的选择
电流互感器的选择与校验如表5.7和表5.8表述。

表5.7 电流互感器的型号及参数
参数
型号
额定电 流比(A)
准确 级
二次负荷
(Ω) 10%倍数 热稳定倍数
动稳定倍数
0.5级
1 级
二次 负荷(Ω) 倍数 110kV 进线侧 LCWD-110
(2×50)~(2×600)/5 D 1/D 2 /0.5 1.2 1.2 1.2 20 15 75 15
变压器35kV 侧 LCW-35 15~1000/
5 0.5/3 2 4 2 28 65 100 35kV 出线侧
LB-35
300/5 0.5/B1 /B2 2.0 2.0 15 55 140 变压器10kV 侧 LAJ-10 2000/5 0.5 1/D 0.5 <10 40 90 10kV 出线侧
LA-10
300/5
0.5/1/3 0.4
10
75
135
表5.8 电流互感器的校验表
型号
电压(kV)
电流(A)
动稳定(kA)
热稳定(kA)(s)
是否满足
g U
1N U
g.max I
1N I
sh i
1N es K 2
ima I t ∞
()
2
t 1N K I
LCWD-110 110 110 166.05 180 2.8 3.8 2.057 182.3
是 LCW-35 35 35 495.99 600 6.324 84.8 10.58 1521 是 LB-35 35 35 118.73 300 6.324 59.4 10.58 272.3 是 LAJ-10 10 10 1818.65 2000 18.97
254.6 95.2 6400 是 LA-10
10
10
61.1
300
18.97
57.3
94.65
506.3
是
5.6 电压互感器的选择
电压互感器的选择如表5.9表述。

表5.9 电压互感器型号及参数
型式
额定变比
额定容量(VA)
最大容量(VA)
(屋外式)
JDJ-35 35000/100 250
1200 JDZ-10
10000/100
80
400
5.7 母线及电缆的选择及校验
5.7.1 母线截面积的选择
(1) 按长期发热允许电流选择，即：
al
g.max I KI K ≤⎧⎪⎨
=⎪⎩(5.1)
其中：al I 为在环境温度为25o C 母线的长期允许电流，K 为温度修正系数。

0θ为母线的额定温度，通常0θ=25o C ，θ为母线安装地点的实际环境温度，al θ为母线的长期允许温度，通常al θ=70o C 。

(2) 母线选择 ① 35kV 母线选择
由表5.1可知35kV 母线中()g.max 495.996A I = 由式5.1得：
al 586552.6KI ==
>495.996
所以选50×4矩形铝母线截面积为200mm 2，平放，al 586A I = ② 10kV 母线选择
由表5.1可知10kV 母线中()g.max 1818.65A I =
al 0.94320891967KI ==⨯>1818.65
所以选125×10矩形铝母线截面积为1250mm 2
，平放，al 2089A I = 5.7.2 10kV 出线电缆的选择
按允许载流量选择电缆的截面积：
al
g.max t t I K I K ≤⎧⎪⎨
=⎪⎩(5.2)
其中，t K 为温度修正系数，0θθ、分别为电缆安装处的实际环境温度和导体额定载流量的基准温度，al θ为电缆长期发热允许最高温度。

纺织厂1：g.max 43.25A I =，选缆心截面70mm 2，al 150A I = 由式5.2得：
t al 150138.7543.25K I =
=>
5.7.3 10kV 出线电缆的校验
按最大持续工作电流选择电缆面积S ，查表5.1得：g.max 43.25A I = 选择270mm S =电缆，N 25=θo C 时，N 150A I =、al 60=θo C 。

由式4.2得：t K =1.29。

土壤热阻修正系数0.13=K ,直埋两根并列敷设系数92.04=K 。

al t 34N 1.29 1.00.92150178.0243.25(A)I K K K I ==⨯⨯⨯=>
满足长期发热要求。

结论
本次设计完成了变电站主接线的设计。

结合相关规范和设计要求，对该变电站的主接线和变压器做了设计和选择，同时进行了短路电流的计算，进而绘制相应的主接线图和平面布置图。

论文主要内容包括：主接线设计，这部分主要是根据主接线的设计依据和基本要求，查阅相关规范标准，确定主接线的最佳接线方式；变压器的选择，根据原始数据进行了负荷计算，确定了变压器的型号；短路计算，其计算结果是各种高压电气设备选择的重要依据；电气设备的选择与校验。

本设计在可靠、灵活、经济的基础上，较好地体现出主接线的设计特点，整个设计符合国家相关标准和规范。

本设计还存在不足之处，首先，本次的设计的是一个110kV变35kV和10kV的降压变电站，主要涉及的变电站内部电气部分的设计，其中并未涉及到出线线路具体应用到什么用户，所以负荷统计表相对比较简洁，也减少了电气主接线图的制作难度。

另外，由于本专业对继电保护知识学习的还不够全面，加上继电保护涉及的内容很多，所以没有对变电站继电保护作更深的设计分析。

致谢
本设计（论文）的工作是在我的导师徐金阳老师细心的帮助下完成的。

徐老师严谨的治学态度和细致的工作方法给了我极大的帮助和影响，并指导完成了论文。

在此表示深深的谢意。

在图书馆查找资料时，图书馆的老师也给了我很多方便，在此向帮助和指导过我的各位老师表示衷心的感谢！
感谢这篇设计所涉及到的各位学者。

本文引用了数位学者的研究文献，如果没有各位学者的研究成果的帮助和启发，我将很难完成本篇设计。

感谢我的同学、朋友和各位学长学姐，在我设计过程中给予我很多资料和建议，还在论文的撰写和排版过程中提供热情的帮助。

由于我的学术水平有限，所写论文难免有错误和不足之处，恳请各位老师和同学批评和指正。

参考文献
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社,1989:214-476.
[4] 张钧.110kV变电站部分电气一次设计[J].城市建设理论研究,2012,16(1):30-33.
[5] 陈拓新,徐玉琴,张丽.110kV变电站无功补偿电容器组优化设计[J].江西电
力,2011,35(6):53-55.
[6] 于永源,杨绮雯.电力系统分析[M].北京:中国电力出版社,2007:14-32.
[7] 王邦林.电气工程一次部分[M].北京:中国水利水电出版社,2010:283-302.
. .。