毕业设计-110kV变电站设计

110kV 变电站设计
摘要
本次毕业设计以110kV 变电站为主要设计对象，该110kV变电站是地区重要变电站，是电力系统110kV电压等级的重要部分。

该变电站设有2 台主变压器，站内主接线分为110kV、35 kV、和10 kV 三个电压等级。

本设计的第一章为绪论，主要阐述了变电站在电力系统中的地位。

设计变电站的原则和目的以及变电站的基本情况。

第二章是负荷计算及变压器的选择，根据已知变电站的负荷资料对变电站进行负荷计算。

通过得出的负荷确定了主变的容量和台数、主变的型式及主变阻抗。

第三章是变电站电气主接线的设计，分别通过对110kV、35kV、10kV侧电气主接线的拟定，选择出最稳定可靠的接线方式。

第四章是短流计算，首先确定短路点，计算各元件的电抗，然后对各短路点分别进行计算，得出各短路点的短路电流。

第五章是电气设备的选择，电气设备包括母线、断路器、隔离开关、电流和电压互感器、熔断器。

第六章是配电装置，主-要对变电站的配电装置进行设计。

通过对110kV变电站设计，使我对电气工程及其自动化专业的主干课程有一个较为全面，系统的掌握，增强了理论联系实际的能力，提高了工程意识，锻炼了我独立分析和解决电力工程设计问题的能力。

关键词：电气主接线，短路计算，电气设备
目录
第一章：绪论
---------------------------------------------------------------------
---2
第二章: 原始资料分析----------------------------------------2
第三章: 110KV148团变电站接入系统设计------------------------3
第四章: 110KV148团变电站地方供电系统设计--------------------5
第五章: 110KV148团变电站主变选择----------------------------10
第六章: 主接线设计-------------------------------------------18
第七章: 短路电流计算-----------------------------------------22
第八章: 变电站电气设备选择-----------------------------------31
第九章: 站用变选择-------------------------------------------50
第十章: 继电保护配置---------------------------------------- 50
参考文献-----------------------------------------------------52
致谢---------------------------------------------------------53
第一章绪论
此设计任务旨在体现我对本专业各科知识的掌握程度，培养我对本专业各科知识进行综合运用的能力，同时检验本专业学习三年以来的学习结果。

首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。

从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了110kV 电气一次部分的设计。

根据现有的条件《电气工程及其自动化》专业（函授）毕业设计任务书的要求，设计110KV148团变电站。

110KV148团变电站，采用双回110KV线路接入系统。

35KV、10KV配电线路均采用双回线供电。

110KV采用内桥接线，安装两台SFPSZ9-75000/110三相三线圈变压器。

35KV、10KV母线采用单母线分段接线。

第二章原始资料分析
1.1 原始资料
1、待建110KV148团变电站从相距30km的110KV石河子城东变电站受电。

2、待建110KV148团变电站年负荷增长率为5%，变电站总负荷考虑五年发展规划。

3、地区气温:
﴾1﴿年最高气温35℃，年最低气温–25℃。

﴾2﴿年平均气温17℃。

4、待建110KV148团变电站各电压级负荷数据如下表:
2.1 对原始资料的分析计算
为满足电力系统对无功的需要，需要在用户侧装设电容器，进行无功补偿，使用户的功率因数提高，35kV线路用户功率因数提高到0.9为宜，10kV线路用户功率因数应不低于0.9。

根据原始资料中的最大有功及调整后的功率因数，算出最大无功，可得出以下数据:
第三章 110KV148团变电站接入系统设计
1.1 确定电压等级
输电线路电压等级的确定应符合国家规定的标准电压等级。

选择电压等级时，应根据输送容量和输电距离，以及接入电网的额定电压的情况来确定，输送容量应该考虑变电所总负荷和五年发展规划。

因此待建110KV148团变电站的最高电压等级应为110kV。

2.1 确定回路数
110KV148团变电站建成后，所供用户中存在Ⅰ、Ⅱ类重要负荷，因此
110KV148团变电站应采用双回110KV线路接入系统。

3.1 确定110KV线路导线的规格、型号
由于待建110KV148团变电站距离受电110KV盐城东郊变电站30KM，处于农田地区，因此应采用架空线路，导线选择LGJ型。

4.1 110KV线路导线截面选择
导线截面积选择的一般方法是：先按经济电流密度初选导线标称截面积，然后进行电压损失的校验
1、待建110KV148团变电站总负荷的计算
~S
35 =P
35
+jQ
35
=20＋20＋15＋15＋11＋j(9.19+9.19+7.27+7.27+5.33)
=81+j38.25
~S
35
（1+5%）5＝（81+j38.25）×1.28＝103.7+j49
S
35
＝114.8
~S
10 =P
10
+jQ
10
=3+0.5+2+1.5+1+2+j(1.46+0.92+0.49+0.58+0.39+0.92) =10+j4.76
~S
10
（1+5%）5＝（10+j4.76）×1.28＝12.8+j6.1
S
10
=14.2
~S
110=K
110
[K
35
~S
35
+K
10
~S
10
]（1+5%）5
=0.95[0.9(81+j38.25)+0.85(10+j4.76)]*1.055
=98.7+j46.65
S
110
=√(98.72 + 46.652 )= 109.2
COSΦ= P
110 / S
110
=98.7/109.2 = 0.9
2、根据T
max 查图3－1，软导线经济电流密度表，确定J
ec
P
35*T
max35
+P
10
*T
max10
81*5000+10*3500
T
max
= —————————— = —————————— = 4835(小时)
P
35+P
10
81+10
查图3－1得J
ec
＝1.15（A/mm2）
3、计算导线的经济截面积S
J ，查附表1－21找出S
选
I
J 0.5S
110
/（√3 U
N
）(0.5*109.2/1.732*110)*103
S
J
=—— = ———————— = ———————————— =249.2(mm2) J J 1.15
4、结论：选取导线规格为2回LGJ－240/40
5、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S
选
=LGJ-240/40 大于 LGJ-35 ，符合要求。

(2)、接电晕校验
S
选
=LGJ-240/40 大于 LGJ-70 ，符合要求。

（3）、按电压降校验
①正常运行时：n=2
PR+QX98.7×0.12×30＋46.65×0.4×30
△U％=————= —————————————————×100％
2U
N
2 2×1102
＝3.8% < 10% ，符合要求。

②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电
PR+QX98.7×0.12×30＋46.65×0.4×30
△U％=————= —————————————————×100％
U
N
2 1102
＝7.6% < 15% ，符合要求。

结论：本变电所经上述计算、校验，决定采用2回LGJ－240/40导线接入系统。

第四章 110KV148团变电站地方供电系统设计
1.135KV 149团线路设计
1、确定回路数
35KV 149团线路所供用户为Ⅰ类重要负荷，因此应采用双回线路供电。

2、确定线路导线的规格、型号
由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。

3、线路导线截面选择
(1)35KV 149线路总负荷的计算
~S
35 =P
35
+jQ
35
=(20＋j9.19)*(1+5%)5 = 25.5+ j11.7
S
35
=√(25.52 + 11.72 )= 28.1
COSΦ= P
110 / S
110
=25.5/28.1 = 0.9
(2)根据T
max 查图3－1，软导线经济电流密度表，确定J
ec
T
max
= 5000(小时)
查图3－1得J
ec
＝1.12（A/mm2）
(3)计算导线的经济截面积S
J ，查附表1－21找出S
选
I
J 0.5S
35
/（√3 U
N
）(0.5*28.1/1.732*35)*103
S
J
=—— = ———————— = ——————————— =209(mm2) J J 1.12
(4)结论：选取导线规格为2回LGJ－185/30
4、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S
选
= LGJ－185/30大于 LGJ-35 ，符合要求。

(2)、接电晕校验
S
选
= LGJ－185/30 大于 LGJ-70 ，符合要求。

（3）、按电压降校验
①正常运行时：n=2
PR+QX25.5×0.17×10＋11.7×0.38×10
△U％=————= —————————————————×100％
2U
N
2 2×352
＝3.5% < 10% ，符合要求。

②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 PR+QX25.5×0.17×10＋11.7×0.38×10
△U％=————= —————————————————×100％
U
N
2 352
＝7% < 15% ，符合要求。

2.135KV 150团线路设计
1、确定回路数
35KV 150团线路所供用户为Ⅰ类重要负荷，因此应采用双回线路供电。

2、确定线路导线的规格、型号
由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。

3、线路导线截面选择
(1)35KV 150线路总负荷的计算
~S
35 =P
35
+jQ
35
=(20＋j9.19)*(1+5%)5 = 25.5+ j11.7
S
35
=√(25.52 + 11.72 )= 28.1
COSΦ= P
110 / S
110
=25.5/28.1 = 0.9
(2)根据T
max 查图3－1，软导线经济电流密度表，确定J
ec
T
max
= 5000(小时)
查图3－1得J
ec
＝1.12（A/mm2）
(3)计算导线的经济截面积S
J ，查附表1－21找出S
选
I
J 0.5S
35
/（√3 U
N
）(0.5*28.1/1.732*35)*103
S
J
=—— = ———————— = ——————————— =209(mm2)
J J 1.12
(4)结论：选取导线规格为2回LGJ－185/30
4、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S
选
= LGJ－185/30大于 LGJ-35 ，符合要求。

(2)、接电晕校验
S
选
= LGJ－185/30 大于 LGJ-70 ，符合要求。

（3）、按电压降校验
①正常运行时：n=2
PR+QX25.5×0.17×10＋11.7×0.38×10
△U％=————= —————————————————×100％
2U
N
2 2×352
＝3.5% < 10% ，符合要求。

②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 PR+QX25.5×0.17×10＋11.7×0.38×10
△U％=————= —————————————————×100％
U
N
2 352
＝7% < 15% ，符合要求。

3.1 35KV 纱厂线路设计
1、确定回路数
35KV 纱厂线路所供用户为Ⅰ类重要负荷，因此应采用双回线路供电。

2、确定线路导线的规格、型号
由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。

3、线路导线截面选择
(1)35KV 纱厂线路总负荷的计算
~S
35 =P
35
+jQ
35
=(15＋j7.27)*(1+5%)5 =19.1+ j9.3
S
35
=√(19.12 + 9.32 )= 21.2
COSΦ= P
110 / S
110
=19.1/21.2 = 0.9
(2)根据T
max 查图3－1，软导线经济电流密度表，确定J
ec
T
max
= 5000(小时)
查图3－1得J
ec
＝1.12（A/mm2）
(3)计算导线的经济截面积S
J ，查附表1－21找出S
选
I
J 0.5S
35
/（√3 U
N
）(0.5*21.2/1.732*35)*103
S
J
=—— = ———————— = ——————————— =156.1(mm2)
J J 1.12
(4)结论：选取导线规格为2回LGJ－150/25
4、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S
选
=LGJ-150/25 大于 LGJ-35 ，符合要求。

(2)、接电晕校验
S
选
=LGJ-150/25 大于 LGJ-70 ，符合要求。

（3）、按电压降校验
4正常运行时：n=2
PR+QX19.1×0.21×12＋9.3×0.387×12
△U％=————= —————————————————×100％
2U
N
2 2×352
＝3.7% < 10% ，符合要求。

②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 PR+QX19.1×0.21×12＋9.3×0.387×12
△U％=————= —————————————————×100％
U
N
2 352
＝7.4% < 15% ，符合要求。

4.1 35KV 化工厂线路设计
1、确定回路数
35KV B线路所供用户为Ⅰ类重要负荷，因此应采用双回线路供电。

2、确定线路导线的规格、型号
由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。

3、线路导线截面选择
(1)35KV 化工厂线路总负荷的计算
~S
35 =P
35
+jQ
35
=(15＋j7.27)*(1+5%)5 =19.1+ j9.3
S
35
=√(19.12 + 9.32 )= 21.2
COSΦ= P
110 / S
110
=19.1/21.2 = 0.9
(2)根据T
max 查图3－1，软导线经济电流密度表，确定J
ec
T
max
= 5000(小时)
查图3－1得J
ec
＝1.12（A/mm2）
(3)计算导线的经济截面积S
J ，查附表1－21找出S
选
I
J 0.5S
35
/（√3 U
N
）(0.5*21.2/1.732*35)*103
S
J
=—— = ———————— = ——————————— =156.1(mm2)
J J 1.12
(4)结论：选取导线规格为2回LGJ－150/25
4、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S
选
=LGJ-150/25 大于 LGJ-35 ，符合要求。

(2)、接电晕校验
S
选
=LGJ-150/25 大于 LGJ-70 ，符合要求。

（3）、按电压降校验
5正常运行时：n=2
PR+QX19.1×0.21×12＋9.3×0.387×12
△U％=————= —————————————————×100％
2U
N
2 2×352
＝3.7% < 10% ，符合要求。

②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 PR+QX19.1×0.21×12＋9.3×0.387×12
△U％=————= —————————————————×100％
U
N
2 352
＝7.4% < 15% ，符合要求。

5.1 35KV 加工厂线路设计
1、确定回路数
35KV 加工厂线路所供用户为Ⅱ类重要负荷，因此采用双回线路供电。

2、确定线路导线的规格、型号
由于待建110KV148团变电站处于平原农田地区，因此采用架空线路，导线选择LGJ型。

3、线路导线截面选择
(1)35KV 加工厂线路总负荷的计算
~S
35 =P
35
+jQ
35
=(11＋j5.33)*(1+5%)5 =14+ j6.8
S
35
=√(142 + 6.82 )= 15.56
COSΦ= P
110 / S
110
=14/15.56 = 0.9
(2)根据T
max 查图3－1，软导线经济电流密度表，确定J
ec
T
max
= 5000(小时)
查图3－1得J
ec
＝1.12（A/mm2）
(3)计算导线的经济截面积S
J ，查附表1－21找出S
选
I
J 0.5S
35
/（√3 U
N
）(0.5*15.56/1.732*35)*103
S
J
=—— = ———————— = ——————————— =114.6(mm2)
J J 1.12
(4)结论：选取导线规格为2回LGJ－120/25
4、对所选导线进行校验；
(1)、按机械强度校验
S
选
=LGJ-120/25 大于 LGJ-35 ，符合要求。

(2)、接电晕校验
S
选
=LGJ-120/25 大于 LGJ-70 ，符合要求。

（3）、按电压降校验
①正常运行时：n=2
PR+QX14×0.22×8＋6.8×0.39×8
△U％=———— = ———————————————×100％
U
N
2 352
＝3.7% < 10% ，符合要求。

②故障运行时，考虑一条回路因故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电 PR+QX14×0.22×8＋6.8×0.39×8
△U％=————= ———————————————×100％
2 352
U
N
＝7.4% < 15% ，符合要求。

第五章 110KV148团变电站主变选择
主变压器的型式、容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。

它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5～10年发展规划、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。

在选择主变压器容量时对重要变电所，应考虑当一台主变器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的60%~70%。

本变电所主变容量按远景负荷选择，并考虑到正常运行和事故时过负荷能力。

1.1主变方案选择
方案一：单台三相三绕组变压器，型号SFSZ9-120000/110，电压等级110/35/10。

方案二：两台三相双绕组变压器，其中一台型号为SFSZ9-90000/110，电压等级110/35；另一台为SFSZ9-20000/110，电压等级110/10。

方案三：四台三相双绕组变压器，其中两台型号为SFSZ9-90000/110，电压等级110/38.5；另两台型号为SFSZ9-12000/110，电压等级110/10。

方案四：两台三相三绕组变压器，型号为SFSZ9-75000/110，电压等级110/35/10。

2.1
110KV148团变电站有重要的Ⅰ、Ⅱ类负荷，为满足运行的可靠性和灵活性，应选择两台以上变压器，因此选择方案三、方案四进行经济比较分析。

3.1主变容量、参数选择
1、方案三，如图
35KV负荷由两台电压为110KV/35KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证35KV用户的一级和二级全部负荷的供电。

35KV用户的一级和二级全部总容量： S
35
= 89.57 (MVA), 因此可选择两台SFPSZ9-90000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN, d11。

10KV负荷由两台电压为110KV/10KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证10KV用户的一级和二级全部负荷的供电。

10KV用户的一级和二级全部总容量： S
10
= 11.08 (MVA), 因此可选择两台SFSZ9-12500/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN, d11。

2、方案四，如图
所有负荷均由两台电压为110KV/35KV/10KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证所有用户的70％全部负荷的供电。

用户的70％全部总容量： S
110
= 76.3 (MVA), 因此可选择SFPSZ9-75000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：YN,yn0, d11。

由于15％S
110 = 15％×109.2 (MVA)＝16.38(MVA) > S
10
= 11.08 (MVA)，
15％S
110 = 15％×109.2 (MVA)＝16.38(MVA) < S
35
= 89.57 (MVA)，
因此主变110KV、35KV、10KV三侧容量分别为100％ / 100％ / 50％。

3、主变主要技术参数选择
（1）方案三：
主变额定
电压空载
电流
空载损
耗
负载
损耗
阻抗
电压
参考价
（万元）
4.1 主变方案经济比较
3、主变及其附属设备综合投资比较
(1)方案三：SFPSZ9-90000/110主变两台，2×440＝880万元
SFSZ9-12500/110主变两台，2×110＝220万元
110KV SF6断路器户外间隔四个，4×58.1=232.4万元
35KV SF6断路器户外间隔两个，2×18.8=37.6万元
10KV 真空断路器户内间隔两个，2×9.1=18.2万元综合投资：1388.2万元。

(2)方案四：SFPSZ9-75000/110主变两台，2×400＝800万元
110KV SF6断路器户外间隔两个，2×58.1=116.2万元
35KV SF6断路器户外间隔两个，2×18.8=37.6万元
10KV 真空断路器户内间隔两个，2×9.1=18.2万元综合投资：972万元。

2、主变年运行费用比较
年运行费μ＝[（α
1 ＋α
2
）×Z / 100]+β×ΔA
式中μ—年运行费，元/年；
α
1
—基本折旧费，取4.8％；
α
2
—大修费，取1.4％；
Z —投资费，元；
ΔA—年电能损耗，KW.H/年；
β—电价，元/KW.H，取0.52元/KW.H。

(1)方案三
ΔA＝330×8760×2＋70×8760×2＝7008000KW.H
μ＝[（4.8%＋1.4%）×1388.2 / 100]+0.52×700.8＝365.3(万元)
(2)方案四
ΔA＝（356＋333＋304）×8760/2＝4349340KW.H
μ＝[（4.8%＋1.4%）×972 / 100]+0.52×434.9＝226(万元)
3、结论
方案三方案四
综合投资1388.2万元972万元
年运行费用365.3万元226万元
从上表比较可知，方案四比较方案三不管在综合投资方面，还是在年运行费用都要经济，因此决定选用方案四两台SFPSZ9-75000/110三相三线圈变压器。

5.1 主变110KV侧分接头选择
按《电力系统电压和无功电力导则（试行）》的规定，各级变压器的额定变比、调压方式、调压范围及每档调压值，应满足发电厂、变电所母线和用户受电端电压质量的要求。

各电压等级变压器分接开关的运行位置，应保证系统内各母线上的电压满足要求，并在充分发挥无功补偿的技术经济效益和降低线损的原则下予以确定。

确定分接头范围分以下几个步骤：
首先在最大运行方式下：
（1）从系统母线电压推算到盐北变主变压器高压侧电压。

（2）将35KV、10KV侧最大负荷距线路末端允许最低电压反推到变压器高压侧电压。

（3）参考《电气工程专业毕业设计指南－电力系统分册》中的电压调整：35KV用户的电压允许偏差值应在系统额定电压的90％～110％；10KV用户的电压允许偏差值为系统额定电压的＋7％。

其次在最小运行方式下（考虑70％的容量）：
（1）从系统母线电压推算到盐北变主变压器高压侧电压。

（1）将35KV、10KV侧最大负荷距线路末端允许最低电压反推到变压器高压侧电压。

（2）参考《电气工程专业毕业设计指南－电力系统分册》中的电压调整：35KV用户的电压允许偏差值应在系统额定电压的90％～110％；10KV用户的电压允许偏差值为系统额定电压的＋7％。

最后比较6组数据，取最大、最小的数据确定分接头范围。

1、系统大方式
(1)从系统潮流推算到148团变电站110KV母线电压
如图所示，U1＝113KV为系统大方式下南热电厂110KV母线电压。

南热电厂至110KV城东变线路长5KM、2×LGJ-300导线
R
12
=0.105×5/2＝0.26
X
12
=0.395×5/2＝0.99
110KV城东变至110KV148团变线路长30KM、2×LGJ-240导线
R
23
=0.131×30/2＝1.965
X
23
=0.401×30/2＝6.02
①南热电厂至110KV城东变潮流S＝(51+51+98.7)+j(31.6+31.6+46.65)
＝200.7＋j109.85
则南热电厂至110KV城东变线路压降：
PR
12+QX
12
200.7×0.26＋109.85×0.99
△U
12
＝————＝——————————————＝1.42
U
1
112
PX
12－QR
12
200.7×0.99－109.85×0.26
δU
12
＝—————＝—————————————＝1.51
U
1
112
________________________
U 2＝√（U
1
－△U
12
）2＋（δU
12
）2
________________________
＝√（112－1.42）2＋（1.51）2
＝110.6(KV)
②110KV城东变至110KV148团变潮流S＝98.7+j46.65则110KV城东变至110KV148团变线路压降：
PR
23+QX
23
98.7×1.965＋46.65×6.02
△U
23
＝————＝—————————————＝4.25
U
2
110.6
PX
23－QR
23
98.7×6.02－46.65×1.965
δU
23
＝—————＝—————————————＝4.50
U
2
110.6
________________________
U 3＝√（U
2
－△U
23
）2＋（δu
23
）2
________________________
＝√（110.6－4.25）2＋（4.50）2
＝106.4(KV)
(2)从35KV、10KV最大负荷距推算到148团变110KV母线电压
①从35KV最大负荷距推算到148团变110KV母线电压
根据已知条件，35KV最大负荷距为35KV A线路，S＝25.5+j11.7，供电距离10KM。

一般应保证用户端电压不小于35KV。

线路长10KM、2×LGJ-185导线R
23
=0.17×10/2＝0.85
X
23
=0.38×10/2＝1.9
PR
23+QX
23
25.5×0.85＋11.7×1.9
△U
23
＝————＝————————————＝1.25
U
3
35
PX
23－QR
23
25.5×1.9－11.7×0.85
δU
23
＝—————＝———————————＝1.1
U
3
35
________________________
U 2＝√（U
3
+ △U
23
）2＋（δu
23
）2
______________________＝√（35+1.25）2＋（1.1）2
＝36.3(KV)
U 1＝K×U
2
＝(110/35)×36.3＝114.1(KV)
②从10KV最大负荷距推算到148团变110KV母线电压
根据已知条件，10KV最大负荷距为10KV B线路，S＝2.55+j1.17，供电距离2.5KM。

一般应保证用户端电压不小于10KV。

线路长2.5KM、2×LGJ-70导线
R
23
=0.45×2.5/2＝0.56
X
23
=0.368×2.5/2＝0.46
PR
23+QX
23
2.55×0.56＋1.17×0.46
△U
23
＝————＝————————————＝0.2
U
3
10
PX
23－QR
23
2.55×0.46－1.17×0.56
δU
23
＝—————＝———————————＝0.05
U
3
10
________________________
U 2＝√（U
3
+ △U
23
）2＋（δu
23
）2
______________________＝√（10+0.2）2＋（0.05）2
＝10.2(KV)
U 1＝K×U
2
＝(110/10)×10.2＝112.2(KV)
2、系统小方式(70％的总容量)
(1)从系统潮流推算到148团变110KV母线电压
如图所示，U1＝113KV为系统小方式下南热电厂110KV母线电压。

南热电厂至110KV城东变线路长5KM、2×LGJ-300导线
R
12
=0.105×5/2＝0.26
X
12
=0.395×5/2＝0.99
110KV城东变至110KV148团变线路长30KM、2×LGJ-240导线
R
23
=0.131×30/2＝1.965
X
23
=0.401×30/2＝6.02
①南热电厂至110KV城东变潮流
70％S＝[(51+51+98.7)+j(31.6+31.6+46.65)]×70％
＝140.5＋j76.9
则南热电厂至110KV城东变线路压降：
PR
12+QX
12
140.5×0.26＋76.9×0.99
△U
12
＝————＝——————————————＝1
U
1
113
PX
12－QR
12
140.5×0.99－76.9×0.26
δU
12
＝—————＝—————————————＝1.06
U
1
113
________________________
U 2＝√（U
1
－△U
12
）2＋（δU
12
）2
______________________
＝√（113－1）2＋（1.06）2
＝112(KV)
②110KV城东变至110KV1487团变潮流70%S＝(98.7+j46.65)×70％
＝69＋j32.7则110KV城东变至110KV148团变线路压降：
PR
23+QX
23
69×1.965＋32.7×6.02
△U
23
＝————＝—————————————＝3
U
2
111.6
PX
23－QR
23
69×6.02－32.7×1.965
δU
23
＝—————＝—————————————＝3.15
U
2
111.6
________________________
U 3＝√（U
2
－△U
23
）2＋（δu
23
）2
________________________
＝√（112－3）2＋（3.15）2
＝109(KV)
(2)从35KV、10KV最大负荷距70％容量推算到148团变110KV母线电压
①从35KV 70％的最大负荷距推算到148团变110KV母线电压
根据已知条件，35KV最大负荷距为35KV A线路，70％S＝17.85+j8.19，供电距离10KM。

线路长10KM、2×LGJ-185导线
R
23
=0.17×10/2＝0.85
X
23
=0.38×10/2＝1.9
PR
23+QX
23
17.85×0.85＋8.19×1.9
△U
23
＝————＝————————————＝0.88
U
3
35
PX
23－QR
23
17.85×1.9－8.19×0.85
δU
23
＝—————＝———————————＝0.77
U
3
35
________________________
U 2＝√（U
3
+ △U
23
）2＋（δu
23
）2
______________________＝√（35+0.88）2＋（0.77）2
＝35.9(KV)
U 1＝K×U
2
＝(110/35)×35.9＝113(KV)
②从10KV 70%最大负荷距推算到148团变110KV母线电压
根据已知条件，10KV最大负荷距为10KV 团直东线线路，S＝1.79+j0.82，供电距离2.5KM。

线路长2.5KM、2×LGJ-70导线
R
23
=0.45×2.5/2＝0.56
X
23
=0.368×2.5/2＝0.46
PR
23+QX
23
1.79×0.56＋0.82×0.46
△U
23
＝————＝————————————＝0.14
U
3
10
PX
23－QR
23
1.79×0.46－0.82×0.56
δU
23
＝—————＝———————————＝0.035
U
3
10
________________________
U 2＝√（U
3
+ △U
23
）2＋（δu
23
）2
______________________＝√（10+0.14）2＋（0.035）2＝10.14(KV)
U 1＝K×U
2
＝(110/10)×10.14＝111.5(KV)
结论：从上述计算得到六个电压数据分别是106.4KV、114.1KV、112.2KV、109KV、113KV、111.5KV，选取一个最高电压114.1KV和一个最低电压106.4KV 就是主变的110KV侧分接头电压调节范围，因此选择110 ± 3×2.5%的分接开关就完全可以满足要求。

第六章主接线设计
1.1 选择原则
电气主接线得设计原则，应根据变电所在电力系统中得地位，负荷性质，出线回路数，设备特点，周围环境及变电所得规划容量等条件和具体情况，并满足供电可靠性，运行灵活，操作方便，节约投资和便于扩建等要求。

具体如下:
1、变电所的高压侧接线，根据技术设计规程应尽量采用断路器较少或不用
断路器的接线方式。

2、在35kV配电装置中，当线路为3回及以上时，根据规程一般采用单母线或单母线分段接线。

3、在10kV配电装置中，当线路在6回及以上时，根据规程一般采用单母线分段接线方式。

4、如果线路不允许停电检修，则应增设相应的旁路设施。

2.1110KV主接线设计
4、方案选择
(1)方案一：线路－变压器单元接线
(2)方案二：单母线接线
(3)方案三：单母线分段接线(3)方案四：内桥接线
外桥接线的特点与内桥接线相反，连接桥断路器在线路侧，其他两台断路器在变压器回路中，线路故障和进行投入和切除操作时，操作较复杂，且影响一台正常运行的变压器。

所以外桥接线用于输电线路短，检修和倒闸操作以及设备故障几率均较小，而变压器需要经常切换或电网有穿越功率经过的变电所。

分析148团变电站可以看出这是一座终端变电所。

110KV只有两回进线，进线输电距离较长。

综合四个要求的考虑，选择内桥接线方式。

3.135KV主接线设计
35KV共有10回出现，根据《毕业设计指导资料》P67页，35KV出线有8回及以上时，宜采用双母线，单母分段或者双母线带旁路接线方。

比较以上三种接线，双母线及双母线带盘路接线，供电可靠想高，任一回路开关故障或检修，或任一回线故障或检修，都步影响用户停电，但是倒闸操作复杂，造价高，单母线风断接线，接线简单，操作方便，便于扩建，在一定程度上也能提高供电可靠性，但是当一段母线上刀闸检修时，该段母线上全部出线都要长时停电，对于本所35KV出线用户均为一级，二级负荷，为保证对这些重要用户得供电，采用双母线接线方式。

4.1 10KV主接线设计
本所10KV出线共12回线路，对于10KV系统，出线回路数在6回及以上时，宜采用单母线分段接线，本变电所10KV用户负荷较轻，负荷性质为一级，二级负荷，宜采用单母线分段接线。

5.1 110KV盐北变一次主接线
第七章 短路电流计算
1.1 选择短路电流计算点
按通过电气设备的短路电流最大地点为短路计算点的原则，分别选出三个短路计算点：
即：d-1：110KV148团变电站主变110KV 侧 d-2：110KV148团变电站主变35KV 母线
d-3：110KV148团变电站主变10KV 母线
2.1列出发电厂发电机各种数据及短路电流流经的变电所，主变的各种数据
3.1发电机、变电所电抗的归算：选取S B ＝100MVA ；U B ＝U av
1、发电机电抗归算： (1)
东热电厂：1"*"*
12.0118
100
143.02X S S X X N B de d ⇒=⨯== (2) 西热电厂：13
"*
"
*
0564.0250
100
141.04X S S X
X
N B de d ⇒=⨯==
(3) 南电厂：10"
*
"*12.0118
100
143.02X S S X X N B de d ⇒=⨯== 2、变压器电抗归算：
(1)东热电厂升压变压器2台60MVA ，并列运行：
2*0875.060
1002100
5.101002%X S S U X N B K T ⇒=⨯⨯⨯=⨯⨯=
(2)西热电厂升压变压器4台60MVA ，并列运行：
12*
04375.060
10041005.101004%X S S U X N B K T ⇒=⨯⨯⨯=⨯⨯= (3)南热电厂升压变压器2台60MVA ，并列运行：
9*0875.060
1002100
5.101002%X S S U X N B K T ⇒=⨯⨯⨯=⨯⨯=
(4)城西变电站降压变压器2台120MVA ，并列运行： 55.7)7.105.163.9(21
%]%%[21%)32()31()21(1=-+=-+=---K K K K U U U U
75.155.73.9%%%1)21(2=-=-=-K K K U U U
95.855.75.16%%%1)31(3=-=-=-K K K U U U 141*10315.0120
1002100
55.71002%X S S U X N B K T ⇒=⨯⨯⨯=⨯⨯=
152*20073.0120
1002100
75.11002%X S S U X N B K T ⇒=⨯⨯⨯=⨯⨯=
193*30373.0120
1002100
95.81002%X S S U X N B K T ⇒=⨯⨯⨯=⨯⨯=
(5)110KV148团变电站降压变压器2台120MVA ，并列运行： 11)5.6185.10(2
1
%]%%[21%)32()31()21(1=-+=
-+=---K K K K U U U U 5.0115.10%%%1)21(2-=-=-=-K K K U U U 71118%%%1)31(3=-=-=-K K K U U U 16
1*10458.0120
1002100
111002%X S S U X N B K T ⇒=⨯⨯⨯=⨯⨯=
172*20021.0120
1002100
5.01002%X S S U X N B K T ⇒-=⨯⨯⨯-=⨯⨯=
183*30292.0120
1002100
71002%X S S U X N B K T ⇒=⨯⨯⨯=⨯⨯=
4.1各段线路电抗归算：S B =100MVA ，对于220V 系统U B =U av =230V, 110kV 系统U B =U av =115kV
1、东热电厂至城西变电站：2LGJ-300，L=10km ，X=0.395Ω/km 32
21*015.0115
2100
10395.02X U S L
X X av B L ⇒=⨯⨯⨯== 2、城西变电站至南热电厂：LGJ-300，L=60km ，X=0.395Ω/km 42
2
1*179.0115100
60395.0X U S L
X X av B L ⇒=⨯⨯== 3、系统至城西变：2LGJQ-400，L=200km ，X=0.416Ω/km 82
21*0786.0230
2100
200416.02X U S L
X X av B L ⇒=⨯⨯⨯== 4、南热电厂至城东变：LGJ-300，L=5km ，X=0.395Ω/km 52
21*0149.0115
100
5395.0X U S L
X X av B L ⇒=⨯⨯== 5、城东变至148团变：2LGJ-240，L=30km ，X=0.401Ω/km 72
2
1*0455.01152100
30401.02X U S L
X X av B L ⇒=⨯⨯⨯== 6、东热电厂至城北变：LGJ-300，L=45km ，X=0.395Ω/km 62
21*1258.0115
100
30401.0X U S L
X X av B L ⇒=⨯⨯== 7、城北变至城西变：2LGJ-300，L=80km ，X=0.395Ω/km 112
21*1195.01152100
80395.02X U S L X X av
B
L ⇒=⨯⨯
⨯==
5.1电抗等值图化简
1、系统等值电抗图
2、化简
再化简：
)1174.01
1152.01179.014533.01(
179.04533.026+++⨯⨯=X
=2.03
)1174.01
1152.01179.014533.01(
179.01174.027+++⨯⨯=X
=0.53
)1174
.01
1152.01179.014533.01(
179.01152.028+++⨯⨯=X
=0.52
如图：
继续化简，如下图：
)52
.01
53.0103.210604.012079.01(0604.02079.029++++⨯⨯=X
=0.32
)52.01
53.0103.210604.012079.01(
0604.003.230++++⨯⨯=X
=3.14
)52
.01
53.0103.210604.012079.01(
0604.053.031++++⨯⨯=X
=0.82
)52
.01
53.0103.210604.012079.01(
0604.052.032++++⨯⨯=X
=0.8
3、当d2点短路时，化简等值电抗
再化简：
)8
.01
82.0114.310437.0132.01(
0437.032.033++++⨯⨯=X =0.4
)8.01
82.0114.310437.0132.01(
0437.014.335++++⨯⨯=X =3.95
)8
.01
82.0114.310437.0132.01(
0437.082.036++++⨯⨯=X =1.03
)8
.01
82.0114.310437.0132.01(
0437.08.037++++⨯⨯=X =1
4、当d3点短路时，化简等值电抗
再化简：
)8.01
82.0114.31075.0132.01(
075.032.039++++⨯⨯=X =0.46
)8.01
82.0114.31075.0132.01(
075.014.340++++⨯⨯=X =4.53
)8
.01
82.0114.31075.0132.01(
075.082.041++++⨯⨯=X =1.18
)8
.01
82.0114.31075.0132.01(
075.08.042++++⨯⨯=X =1.15
6.1 计算短路点的短路电流
1、当d-1点短路时： ①南热电厂：
376.0100
6
.11732.029
=⨯==∑B
N
js S S
X X
查曲线得：I (0)*=2.83
I (4)*=2.22
I (0)=2.83×[117.6/(115√3)]=1.67 KA I (4)=2.22×[117.6/(115√3)]=1.31 KA ②东热电厂：
69.3100
6
.11714.330
=⨯
==∑B
N
js S S
X X 则： I (0)*=0.27 I (4)*=0.27
I (0)=0.27×[117.6/(115√3)]=0.16 KA
I (4)=0.27×[117.6/(115√3)]=0.16 KA
③西热电厂：
2100
250
8.032
=⨯
==∑B
N
js
S S X X 查曲线得：I (0)*=0.5 I (4)*=0.5
I (0)=0.5×[250/(115√3)]=0.63 KA
I (4)=0.5×[250/(115√3)]=0.63 KA ④系统：
I *=1/X 31=1/0.82=1.22
I (0)= I (4)= 1.22×[100/(115√3)]=0.61
总的短路电流ΣI (0)=1.67+0.16+0.63+0.61=3.07 KA
ΣI (4)=1.31+0.16+0.63+0.61=2.71 KA i ch =2.55ΣI (0)=2.55×3.07=7.83 KA
2、当d-2点短路时： ①南热电厂：
47.0100
6
.1174.033
=⨯
==∑B
N
js S S
X X 查曲线得：I (0)*=2.33
I (4)*=2.05
I (0)=2.33×[117.6/(37√3)]=4.26 KA I (4)=2.05×[117.6/(37√3)]=3.76 KA ②东热电厂：
65.4100
6
.11795.335
=⨯
==∑B
N
js
S S X X 则： I (0)*=0.22 I (4)*=0.22
I (0)=0.22×[117.6/(37√3)]=0.4 KA
I (4)=0.22×[117.6/(37√3)]=0.4 KA ③西热电厂：
58.2100
250
03.136
=⨯
==∑B
N
js
S S X X 查曲线得：I (0)*=0.4 I (4)*=0.4
I (0)=0.4×[250/(37√3)]=1.56 KA
I (4)=0.4×[250/(37√3)]=1.56 KA ④系统：
I *=1/X 37=1/1=1
I (0)= I (4)= 1×[100/(37√3)]=1.56
总的短路电流ΣI (0)=4.26+0.4+1.56+1.56=7.78 KA
ΣI (4)=3.76+0.4+1.56+1.56=7.28 KA
i ch =2.55ΣI (0)=2.55×7.78=19.84 KA
3、当d-3点短路时： ①南热电厂：
54.0100
6
.11746.039
=⨯
==∑B
N
js S S
X X 查曲线得：I (0)*=1.9
I (4)*=1.95
I (0)=1.9×[117.6/(10.5√3)]=12.29 KA I (4)=1.95×[117.6/(10.5√3)]=11.97 KA ②东热电厂：
33.5100
6
.11753.440
=⨯
==∑B
N
js
S S X X 则： I (0)*=0.19 I (4)*=0.19
I (0)=0.19×[117.6/(10.5√3)]=1.23 KA
I (4)=0.19×[117.6/(10.5√3)]=1.23 KA ③西热电厂：
95.2100
250
18.141
=⨯
==∑B
N
js
S S X X 查曲线得：I (0)*=0.34 I (4)*=0.32
I (0)=0.34×[250/(10.5√3)]=4.67 KA
I (4)=0.32×[250/(10.5√3)]=4.4 KA ④系统：
I *=1/X 42=1/1.13=0.88
I (0)= I (4)= 0.88×[100/(10.5√3)]=4.84
总的短路电流ΣI (0)=12.19+1.23+4.67+4.84=22.93 KA
ΣI (4)=11.97+1.23+4.4+4.84=22.44 KA i ch =2.55ΣI (0)=2.55×22.93=58.47KA
第八章 变电所电气设备选择
电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。

正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。

在进行电气设备选择时必须符合国家有关经济技术政策。

技术要先进，经济要合理，安全要可靠，运行要灵活，而且要符合现场的自然条件要求。

所选设备正常时应能可靠工作，短路时应能承受多种短路效应。

电气设备的选择应遵循以下两个原则：
1.按正常工作状态选择；
2.按短路状态校验。

按正常工作状态选择的具体条件：
（1）.额定电压：电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。

一般220KV 及以下的电气设备的最高允许工作电压为1.15U
e。

所以一般可以按照电气设备的额定电压U e 不低于装设地点的电网的额定电压U ew : U e ≥U ew
（2）.额定电流：所选电气设备的额定电流I e 不得低于装设回路最大持续工作电流I max : I e ≥I max 。

计算回路的I max 应该考虑回路中各种运行方式下的在持续工作电流：变压器回路考虑在电压降低5％时出力保持不变，所以I max ＝1.05 I et ;母联断路器回路一般可取变压器回路总的I max ；出线回路应该考虑出线最大负荷情况下的I max 。

按短路状态校验的具体条件：
（1）.热稳定校验：当短路电流通过所选的电气设备时，其热效应不应该超过允许值：Q y ≥Q d
（2）.动稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏：i ch ≦i dw
1.1选择设备的基本原则
1、设备按照主接线形式进行配置
2、按装置位置及系统正常运行情况进行选择，按短路情况进行校验
3、所选择设备在系统中最恶劣运行方式下仍能可靠工作，动作。

4、同类设备尽量同一型号，便于设备的维护，订货和相互备用
5、考虑近期5年发展的要求
2.1断路器的选择
高压断路器是主系统的重要设备之一。

它的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备和线路接入电路或退出运行，起着控制作用；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，能起保护作用。

断路器选择和校验的原则就是：按正常工作状态选择，按短路状态校验。

1、110kV 断路器的选择 (1)额定电压：U e =110kV
(2)额定电流：I e >148团变电站最大长期工作电流I gmax
A U S I e
g 1102110
310%)401(75233
max =⨯⨯+⨯⨯== （考虑变压器事故过负荷的能力
40%）
(3)根据有关资料选择LW25-110/1250型断路器
(4)校验：
①U e =110kV=U N ②I=1250A>1102A
③ 额定开断电流校验：
110kV 母线三相稳态短路电流ΣI (4) =2.71 KA LW25-110/1250断路器的额定开断电流＝25KA 符合要求。

④动稳定校验 ：
110kV 母线短路三相冲击电流：i ch =7.83(kA)
LW25-110/1250断路器的极限通过电流I gf =25(kA) i ch <I gf 符合动稳定要求 ⑤热稳定校验：
β//=ΣI (0) /ΣI (4)=3.07 / 2.71=1.13 查曲线：t ep ＝3.6秒
110kV 母线短路热容量：Q dt =I （4）2t ep =26.4(kA 2S)
LW25-110/1250断路器的4秒热稳定电流：I t =25(kA) I t 2t=252×4=2500(kA 2S)
I （4）2t ep <I t 2t 符合热稳定要求 ⑥温度校验：
LW25-110/1250断路器允许使用环境温度：-40℃～40℃ 148团变电站地区气温：-25℃～39℃，符合要求。

通过以上校验可知，110kV 侧所选LW25-110/1250断路器完全符合要求。

2、主变35kV 侧断路器及分段断路器的选择 （1） 额定电压：U e =35kV （2） 额定电流：按70％的35KV 最大负荷考虑
A U S I N g 132635
3108.114%703%703
35max
=⨯⨯⨯==
（4） 校验：
①U e =35kV=U N
②I=1600A>I gmax =1326A ③额定开断电流校验：
35kV 母线三相稳态短路电流ΣI (4) =7.28 KA LW8-35/1600断路器的额定开断电流＝25KA 符合要求。

④动稳定校验 ：
35kV 母线短路三相冲击电流：i ch =19.84(kA) LW8-35/1600断路器的极限通过电流I gf =25(kA)
i ch <I gf 符合动稳定要求 ⑤热稳定校验：
β//=ΣI (0) /ΣI (4)=7.78 / 7.28=1.07 查曲线：t ep ＝3.55秒
35kV 母线三相短路热容量：Q dt =I (4)2t ep =188(kA 2S) LW8-35/1600断路器的4秒热稳定电流：I t =25(kA) I t 2t=252×4=2500(kA 2S)
I (4)2t ep <I t 2t 符合热稳定要求 ⑥温度校验：
LW8-35/1600断路器允许使用环境温度：-40℃～40℃ 148团变电站地区气温：-25℃～39℃，所以符合要求。

通过以上校验可知，主变35kV 侧断路器及分段断路器的选择完全符合要求。

3、35kV 出线断路器的选择 （1） 额定电压：U e =35kV
（2） 额定电流：按35KV 出线最大负荷考虑
A U S I N g 46435
3101.2833
35max =⨯⨯==
（3） 根据有关资料选择断路器如下
(4)校验：
①U e =35kV=U N
②I=630A>I gmax =464A ③额定开断电流校验：
35kV 母线三相稳态短路电流ΣI (4) =7.28 KA LW8-35/1600断路器的额定开断电流＝25KA 符合要求。

④动稳定校验 ：
35kV 母线短路三相冲击电流：i ch =19.84(kA) LW8-35/1600断路器的极限通过电流I gf =25(kA) i ch <I gf 符合动稳定要求 ⑤热稳定校验：
β//=ΣI (0) /ΣI (4)=7.78 / 7.28=1.07 查曲线：t ep ＝3.55秒
35kV 母线三相短路热容量：Q dt =I (4)2t ep =188(kA 2S)。