第一章 变所的总体布置简图
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第一章变电所的总体布置简图
变电所的总体布置应根据所处的地理位置等外部条件决定，根据《35-110kV变电所设计规范》中关于“节约用地，不占或少占耕地，变电所总体平面布置应紧凑合理。”的规定，拟定本设计变电所35kV配电装置和10kV配电装置采用室内布置，110kV若采用双层结构，这样110kV配电室造价较高，从投资利益上考虑，110kV拟定户外布置。
第二章主变及所用变的选择
第一节主变压器的选择
一、负荷统计分析
1、35kV侧
Q1max=
Q2max=
Q3max =
Q4max =
Q5max =
=P1max+P2max+P3max+P4max+P5max=10000+10000+6000+6000+6000=38000(KW)
=Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max
一、110kV主接线的选择：
从原始资料可知，110kV母线有2回进线，2回出线。根据设计规范第3.2.3条规定，主接线若采用双母线，必然供电可靠性较高，但占地大、投资大、操作易出差错，故不考虑；外桥接线虽然设备少，但线路没有跨越功率，倒闸操作很不方便，亦不考虑。现采用以下二种主接线进行比较：即内桥接线、单母线分段，分析表如下页。
6.1 35kV系统：
Ic＝ = ＝26(A)
由电气专业资料可知：当35kV系统对地电容电流大于等于10A，应采用中性点经消弧线圈接地，所以本所35kV系统中性点采用经消弧线圈接地。
6.2 10kV系统
架空线：Ic1＝ = ＝5.2(A)
电缆线：Ic2＝0.1 UN 2=0.1 10 (10×2+5+10×2)=45(A)
0.24
1.25
第三章电气主接线的确定
第一节电气主接线选择
主接线设计依据：《35-110kV变电所设计规范》有以下几条规定
第3.2.1条：变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。
第3.2.2条当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.4条规定“具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达该变压器容量的15％以上，主变压器宜采用三线圈变压器。”上述两式均大于15％，故选择主变为三圈变压器
3、本设计110kV主网电压采用中性点直接接地方式（大电流接地系统），而中压电网为35kV（采用小电流接地系统）由于中性点具有不同的接地方式，而自耦变压器高低压侧之间有电的直接联系，要求高、低压绕组的中性点运行方式须一致，所以本所不宜采用自耦变压器，选择普通的三绕组变压器。
2、占地面积较小
共用五台开关，10台隔离刀闸，投资较大
倒闸操作
变压器停电检修时，如＃1主变检修，需断开DL1及DL3，拉开G1，＃1变才能检修，需要线路投入，则配合上DL1及DL3
主变检修时，断开相应的DL及拉开相应刀闸即可，不会影响线路的运行
110kV主接线图如下：
二、35kV母线接线的选择
35kV共有5回出线，有三路负荷采用双回路供电，依设计规范第3.2.3条规定，可采用双母线或单母分段式接线，35kV出线双回出线较多，变电所C、变电所D应有其它进线，若采用双母线设备多，投资大，继电保护复杂，倒闸操作易出现误操作，故单母线分段已满足要求，而重要负荷已有双回路供电，故不用增设旁路母线。
型号
额定
容量
电压组合
联结源自文库
标号
阻抗
电压
(％)
空载电流(％)
空载损耗（KW）
负载损耗（KW）
高压
低压
S9－1000/10
1000KVA
10kV
0.4kV
Ｙ,yn11
4.5
0.7
1.70
10.30
7、接线组别
《电气设计手册》规定：变压器绕组的连接方式必须与系统电压相位一致，否则不能并列运行。
由于110kV系统采用中性点直接接地，35kV系统采用中性点经消弧线圈接地，10kV系统采用中性点经接地变压器接地，故主变的接线方式采用Y0/Yn0－11
=Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max+Q6max+Q7max+Q8max+Q9max+Q10max
=1549.36+1239.49+1125+1239.49+1500+619.74+750+620+1125+929.62=10697.7（KVar）
S10MAX= = =19246.84（KVA）
6、中性点接地方式的确定
中性点直接接地系统主要优点是发生三相短路时，未故障相对地电压不升高，因此，电网中设备各相对地绝缘水平取决于相电压，使电网的造价在绝缘方面的投资越低，当电压越高，其经济效益越明显，因此我国规定电压大于或等于110kV的系统采用中性点直接接地。本变电站为终端变，中性点是否接地，由系统决定，所以在中性点加隔离刀闸接地。
4、容量比
由上述计算可知：主变压器额定为40000KVA，35kV侧负荷占主变容量的97％，大于50％，为满足35kV侧负荷的要求与需要，故35kV侧容量取100％的额定容量。10kV侧负荷占额定容量的41％，小于50％，故10kV侧绕组容量取50％。从以上分析得出主变压器各绕组的容量比为100/100/50。
第3.2.3条 35－110kV线路为两回及以下时，宜采用挢形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大挢形、单母线的接线。35－63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。
第3.2.4条在采用单母线、分段单母线或双母线的35－110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。
故本设计满足两个条件：1、两台总容量∑S≧
2、S≧（60－75）％
本变电所按建成后5年进行规划，预计负荷年增长率为5%，因此：
∑S＝ （1+m）t=46815 （1+0.05）5=59749(KVA)
式中t为规划年限，m为增长率
S=60%∑S＝0.6 59749=35849.4(KVA)
查产品目录，选择两台变压器容量一样，每台容量为40000KVA。
Q1max=
Q2max =
Q3max =
Q4max =
Q5max =
Q6max =
Q7max =
Q8max =
Q9max =
Q10max =
=P1max+P2max+P3max+P4max+P5max+P6max+P7max+P8max+P9max+P10max
=2500+2000+1500+2000+2000+1000+1000+1000+1500+1500＝16000（KW）
单台所用变容量S所N=0.1％∑SN＝0.1％80000＝80（KVA）
查产品目录，选所用变型号为Ｓ9－80/10，装于室内
其主要技术参数如下：
型号
额定
容量
电压组合
联结
标号
阻抗
电压
(％)
空载电流(％)
空载损耗（KW）
负载损耗（KW）
高压
低压
S9－80/10
80KVA
10kV
0.4kV
Ｙ,yn0
4
1.8
二、主变台数的确定
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.2条规定“在有一、二级负荷的变电所宜装设两台及以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。”
三、主变容量的确定：
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.3条规定“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60％的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。”
5、调压方式的选择
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.5条规定“变压器的有载调压是改善电压质量，减少电压波动的有效手段，对电力系统，一般要求110kV及以下变电所至少采用一级有载调压变压器。”而本设计110kV变电所110kV及35kV侧负有化工厂、变电所、医院等重要负荷，对电能的质量和可靠性的要求较高，为保证连续供电和满足对电能质量的要求，并能随时调压，扩大调压幅度而不引起电网的波动，故应采用有有载调压方式的变压器，以满足供电要求。
接线简图如下：
三、10kV母线接线选择
10kV侧通常采用单母线或单母线分段接线，单母线虽使用设备少，经济性好，但可靠性差，本变电所10kV有化工厂等重要负荷，且出线多，故采用单母线分段接线，可靠性较好，操作方便，重要负荷已有双回线，故不考虑设置旁路母线，综上所述：本变电所最终选用单母分段。
接线简图如下：
额定容量：40000KVA
性能水平代号
有载调压方式
绕组数：三绕组
冷却方式：风冷
相数：三相
第二节所用变选择
为保证所用电的可靠性，采用两台所用变互为备用，分别接于两台主变的两组10kV母线上，互为暗备用。
一般选主变容量的（0.1－0.5）％为其容量，考虑到用电负荷不大，本设计以0.1％来选择，采用Y/Yn0接线组别
=6197.44+6197.44+3718.47+4500+4500=25113.35（KVar）
S35MAX= = =45548.66（KVA）
= = =0.83
考虑到负荷的同时率，35kV侧最大负荷应为：
S’35MAX=S35MAX =45548.66 0.85=38716.36(KVA)
2、10kV侧:
从以下分析可知,1、虽然内桥接线经济性优于单母分段，但可靠性、灵活性均不如单母线分段。从原始资料可知，本变电所是终端变，两回进线，只有两回出线，且110kV侧为双电源双回线供电，采用分段单母线接线其供电可靠性基本能满足要求，为了倒闸操作方便，同时提高本设计的经济性，考虑长期发展，应以单母线分段接线能基本满足要求。
四、主变型式
1、优先考虑选三相变压器
依设计原则，只要不受运输条件限制，应优先考虑三相变压器。该变电所主变压器为110kV降压变，单台容量不大（40000KVA），不会受到运输条件限制，故选用三相变压器。
2、具有三个电压等级
/ ＝38716.36/46815＝0.83＞0.15
/ ＝16359.81/46815＝0.35＞0.15
＝Ic1+Ic2=5.2+45=50.2(A)
由于 ＞30A，由电气专业资料可知：当10kV系统对地电容电流大于30A，中
性点必须接地，本所10kV系统对地电容电流大于30A，因此中性点需采用经接
地变压器接地。
6.3接地变选择：
S＝U Ic＝10 ×50.2＝869.49KVA
因此选择接地变压器为S＝1000KVA（Y/Yn11）
变电站主接线简图如下：
计算说明书
一、短路电流计算短路点选择
短路点选择（只选择六点）
1、最大运行方式时，在110kV母线上发生三相短路d1
2、最大运行方式时，在35kV母线上发生三相短路d2
3、最大运行方式时，在10kV母线上发生三相短路d3
4、最大运行方式时，在10kV配电站B线路末端发生三相短路d4
本变电所回路不多，且电源侧为双回路供电，不用增设旁路母线。
其接线简图如下页：
内桥接线
单母线分段
可靠性
1、当出线开关检修时，线路需要较长时间停电，影响线路供电
2、运行方式改变，对桥开关的继电保护整定不利
3、桥开关检修时，两个回路解列运行
1、当一段母线发生故障时，分断断路器自动将故障切除，保证正常母线不间断供电
8、绕组排列方式
由原始资料可知，变电所主要是从高压侧向中压侧供电为主，向低压侧供电为辅。因此选择降压结构，能够满足降压要求，主要根据的依据的《电力系统分析》，其绕组排列方式如下图所示：
低中高
根据以上分析结果，最终选择型号如下：SFSZ7－40000/110，其型号意义及技术参数如下：
高压绕组额定电压等级：110kV
2、当出线开关检修，该回路停电
3、继电保护简化，动作可靠性高
灵活性
1、线路停电时，操作简单，主变停电时，操作复杂，需动作两台开关，影响一回路的暂时运行
2、可以扩建，扩建后接线型式发生变化
1、任一台开关检修或故障，操作都较简单，且操作过程不影响其它出线正常运行
2、扩建裕度大，容易扩建
经济性
1、共用三台开关，10台隔离刀闸，投资较小
5、最小运行方式时，在10kV配电站B线路末端发生两相短路d5
6、最小运行方式时，在10kV配电站B线路首端发生两相短路d6
= = =0.83
考虑到负荷的同时率，10kV侧最大负荷应为：
=S10MAX =19246.84 0.85=16359.81(KVA)
3、110kV侧:
S110MAX=
=
=55076(KVA)
考虑到负荷的同时率，110kV侧最大负荷应为：
=S110MAX =55076 0.85=46815(KVA)
变电所的总体布置应根据所处的地理位置等外部条件决定，根据《35-110kV变电所设计规范》中关于“节约用地，不占或少占耕地，变电所总体平面布置应紧凑合理。”的规定，拟定本设计变电所35kV配电装置和10kV配电装置采用室内布置，110kV若采用双层结构，这样110kV配电室造价较高，从投资利益上考虑，110kV拟定户外布置。
第二章主变及所用变的选择
第一节主变压器的选择
一、负荷统计分析
1、35kV侧
Q1max=
Q2max=
Q3max =
Q4max =
Q5max =
=P1max+P2max+P3max+P4max+P5max=10000+10000+6000+6000+6000=38000(KW)
=Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max
一、110kV主接线的选择：
从原始资料可知，110kV母线有2回进线，2回出线。根据设计规范第3.2.3条规定，主接线若采用双母线，必然供电可靠性较高，但占地大、投资大、操作易出差错，故不考虑；外桥接线虽然设备少，但线路没有跨越功率，倒闸操作很不方便，亦不考虑。现采用以下二种主接线进行比较：即内桥接线、单母线分段，分析表如下页。
6.1 35kV系统：
Ic＝ = ＝26(A)
由电气专业资料可知：当35kV系统对地电容电流大于等于10A，应采用中性点经消弧线圈接地，所以本所35kV系统中性点采用经消弧线圈接地。
6.2 10kV系统
架空线：Ic1＝ = ＝5.2(A)
电缆线：Ic2＝0.1 UN 2=0.1 10 (10×2+5+10×2)=45(A)
0.24
1.25
第三章电气主接线的确定
第一节电气主接线选择
主接线设计依据：《35-110kV变电所设计规范》有以下几条规定
第3.2.1条：变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。
第3.2.2条当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线。
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.4条规定“具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达该变压器容量的15％以上，主变压器宜采用三线圈变压器。”上述两式均大于15％，故选择主变为三圈变压器
3、本设计110kV主网电压采用中性点直接接地方式（大电流接地系统），而中压电网为35kV（采用小电流接地系统）由于中性点具有不同的接地方式，而自耦变压器高低压侧之间有电的直接联系，要求高、低压绕组的中性点运行方式须一致，所以本所不宜采用自耦变压器，选择普通的三绕组变压器。
2、占地面积较小
共用五台开关，10台隔离刀闸，投资较大
倒闸操作
变压器停电检修时，如＃1主变检修，需断开DL1及DL3，拉开G1，＃1变才能检修，需要线路投入，则配合上DL1及DL3
主变检修时，断开相应的DL及拉开相应刀闸即可，不会影响线路的运行
110kV主接线图如下：
二、35kV母线接线的选择
35kV共有5回出线，有三路负荷采用双回路供电，依设计规范第3.2.3条规定，可采用双母线或单母分段式接线，35kV出线双回出线较多，变电所C、变电所D应有其它进线，若采用双母线设备多，投资大，继电保护复杂，倒闸操作易出现误操作，故单母线分段已满足要求，而重要负荷已有双回路供电，故不用增设旁路母线。
型号
额定
容量
电压组合
联结源自文库
标号
阻抗
电压
(％)
空载电流(％)
空载损耗（KW）
负载损耗（KW）
高压
低压
S9－1000/10
1000KVA
10kV
0.4kV
Ｙ,yn11
4.5
0.7
1.70
10.30
7、接线组别
《电气设计手册》规定：变压器绕组的连接方式必须与系统电压相位一致，否则不能并列运行。
由于110kV系统采用中性点直接接地，35kV系统采用中性点经消弧线圈接地，10kV系统采用中性点经接地变压器接地，故主变的接线方式采用Y0/Yn0－11
=Q1max+Q2max+Q3max+Q4max+Q5max+Q6max+Q7max+Q8max+Q9max+Q10max
=1549.36+1239.49+1125+1239.49+1500+619.74+750+620+1125+929.62=10697.7（KVar）
S10MAX= = =19246.84（KVA）
6、中性点接地方式的确定
中性点直接接地系统主要优点是发生三相短路时，未故障相对地电压不升高，因此，电网中设备各相对地绝缘水平取决于相电压，使电网的造价在绝缘方面的投资越低，当电压越高，其经济效益越明显，因此我国规定电压大于或等于110kV的系统采用中性点直接接地。本变电站为终端变，中性点是否接地，由系统决定，所以在中性点加隔离刀闸接地。
4、容量比
由上述计算可知：主变压器额定为40000KVA，35kV侧负荷占主变容量的97％，大于50％，为满足35kV侧负荷的要求与需要，故35kV侧容量取100％的额定容量。10kV侧负荷占额定容量的41％，小于50％，故10kV侧绕组容量取50％。从以上分析得出主变压器各绕组的容量比为100/100/50。
第3.2.3条 35－110kV线路为两回及以下时，宜采用挢形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大挢形、单母线的接线。35－63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。
第3.2.4条在采用单母线、分段单母线或双母线的35－110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。
故本设计满足两个条件：1、两台总容量∑S≧
2、S≧（60－75）％
本变电所按建成后5年进行规划，预计负荷年增长率为5%，因此：
∑S＝ （1+m）t=46815 （1+0.05）5=59749(KVA)
式中t为规划年限，m为增长率
S=60%∑S＝0.6 59749=35849.4(KVA)
查产品目录，选择两台变压器容量一样，每台容量为40000KVA。
Q1max=
Q2max =
Q3max =
Q4max =
Q5max =
Q6max =
Q7max =
Q8max =
Q9max =
Q10max =
=P1max+P2max+P3max+P4max+P5max+P6max+P7max+P8max+P9max+P10max
=2500+2000+1500+2000+2000+1000+1000+1000+1500+1500＝16000（KW）
单台所用变容量S所N=0.1％∑SN＝0.1％80000＝80（KVA）
查产品目录，选所用变型号为Ｓ9－80/10，装于室内
其主要技术参数如下：
型号
额定
容量
电压组合
联结
标号
阻抗
电压
(％)
空载电流(％)
空载损耗（KW）
负载损耗（KW）
高压
低压
S9－80/10
80KVA
10kV
0.4kV
Ｙ,yn0
4
1.8
二、主变台数的确定
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.2条规定“在有一、二级负荷的变电所宜装设两台及以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。”
三、主变容量的确定：
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.3条规定“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60％的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。”
5、调压方式的选择
根据《35-110kV变电所设计规范》3.1.5条规定“变压器的有载调压是改善电压质量，减少电压波动的有效手段，对电力系统，一般要求110kV及以下变电所至少采用一级有载调压变压器。”而本设计110kV变电所110kV及35kV侧负有化工厂、变电所、医院等重要负荷，对电能的质量和可靠性的要求较高，为保证连续供电和满足对电能质量的要求，并能随时调压，扩大调压幅度而不引起电网的波动，故应采用有有载调压方式的变压器，以满足供电要求。
接线简图如下：
三、10kV母线接线选择
10kV侧通常采用单母线或单母线分段接线，单母线虽使用设备少，经济性好，但可靠性差，本变电所10kV有化工厂等重要负荷，且出线多，故采用单母线分段接线，可靠性较好，操作方便，重要负荷已有双回线，故不考虑设置旁路母线，综上所述：本变电所最终选用单母分段。
接线简图如下：
额定容量：40000KVA
性能水平代号
有载调压方式
绕组数：三绕组
冷却方式：风冷
相数：三相
第二节所用变选择
为保证所用电的可靠性，采用两台所用变互为备用，分别接于两台主变的两组10kV母线上，互为暗备用。
一般选主变容量的（0.1－0.5）％为其容量，考虑到用电负荷不大，本设计以0.1％来选择，采用Y/Yn0接线组别
=6197.44+6197.44+3718.47+4500+4500=25113.35（KVar）
S35MAX= = =45548.66（KVA）
= = =0.83
考虑到负荷的同时率，35kV侧最大负荷应为：
S’35MAX=S35MAX =45548.66 0.85=38716.36(KVA)
2、10kV侧:
从以下分析可知,1、虽然内桥接线经济性优于单母分段，但可靠性、灵活性均不如单母线分段。从原始资料可知，本变电所是终端变，两回进线，只有两回出线，且110kV侧为双电源双回线供电，采用分段单母线接线其供电可靠性基本能满足要求，为了倒闸操作方便，同时提高本设计的经济性，考虑长期发展，应以单母线分段接线能基本满足要求。
四、主变型式
1、优先考虑选三相变压器
依设计原则，只要不受运输条件限制，应优先考虑三相变压器。该变电所主变压器为110kV降压变，单台容量不大（40000KVA），不会受到运输条件限制，故选用三相变压器。
2、具有三个电压等级
/ ＝38716.36/46815＝0.83＞0.15
/ ＝16359.81/46815＝0.35＞0.15
＝Ic1+Ic2=5.2+45=50.2(A)
由于 ＞30A，由电气专业资料可知：当10kV系统对地电容电流大于30A，中
性点必须接地，本所10kV系统对地电容电流大于30A，因此中性点需采用经接
地变压器接地。
6.3接地变选择：
S＝U Ic＝10 ×50.2＝869.49KVA
因此选择接地变压器为S＝1000KVA（Y/Yn11）
变电站主接线简图如下：
计算说明书
一、短路电流计算短路点选择
短路点选择（只选择六点）
1、最大运行方式时，在110kV母线上发生三相短路d1
2、最大运行方式时，在35kV母线上发生三相短路d2
3、最大运行方式时，在10kV母线上发生三相短路d3
4、最大运行方式时，在10kV配电站B线路末端发生三相短路d4
本变电所回路不多，且电源侧为双回路供电，不用增设旁路母线。
其接线简图如下页：
内桥接线
单母线分段
可靠性
1、当出线开关检修时，线路需要较长时间停电，影响线路供电
2、运行方式改变，对桥开关的继电保护整定不利
3、桥开关检修时，两个回路解列运行
1、当一段母线发生故障时，分断断路器自动将故障切除，保证正常母线不间断供电
8、绕组排列方式
由原始资料可知，变电所主要是从高压侧向中压侧供电为主，向低压侧供电为辅。因此选择降压结构，能够满足降压要求，主要根据的依据的《电力系统分析》，其绕组排列方式如下图所示：
低中高
根据以上分析结果，最终选择型号如下：SFSZ7－40000/110，其型号意义及技术参数如下：
高压绕组额定电压等级：110kV
2、当出线开关检修，该回路停电
3、继电保护简化，动作可靠性高
灵活性
1、线路停电时，操作简单，主变停电时，操作复杂，需动作两台开关，影响一回路的暂时运行
2、可以扩建，扩建后接线型式发生变化
1、任一台开关检修或故障，操作都较简单，且操作过程不影响其它出线正常运行
2、扩建裕度大，容易扩建
经济性
1、共用三台开关，10台隔离刀闸，投资较小
5、最小运行方式时，在10kV配电站B线路末端发生两相短路d5
6、最小运行方式时，在10kV配电站B线路首端发生两相短路d6
= = =0.83
考虑到负荷的同时率，10kV侧最大负荷应为：
=S10MAX =19246.84 0.85=16359.81(KVA)
3、110kV侧:
S110MAX=
=
=55076(KVA)
考虑到负荷的同时率，110kV侧最大负荷应为：
=S110MAX =55076 0.85=46815(KVA)