110kV高家变电站一次部分初步设.doc

电力系统自动化毕业设计论文摘 要 变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）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，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。 本文根据设计任务书的原始数据及要求，从安全、经济和可靠性方面考虑，进行线路导线选择、主变容量确定、电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验、各电压等级配电装置设计及防雷保护配置，并对继电保护的配置进行了说明，并绘制电气主接线图等，从而完成了本次毕业设计。关键词：110kv 变电站 电气一次 初步设计目 录前 言3第一章 原始资料分析4第二章 高家变电站110kV线路接入系统设计6第三章 高家变电站10kV供电系统设计11第四章 110KV高家变电站主变压器选择18第五章 站用变选择21第六章 消弧线圈的确定23第七章 无功补偿量的确定25第八章 电气一次主接线设计26第九章 短路电流计算32第十章 变电站一次电气设备选择及校验3810.1 按正常工作状态选择的具体条件3810.2 按短路状态校验的具体条件3810.3 选择设备的基本原则3810.4 断路器的选择及校验3910.5 隔离开关的选择及校验4210.6 电流互感器的选择及校验4410.7 电压互感器的选择4710.8 避雷器的选择4810.9 主母线的选择及校验48第十一章 继电保护及自动装置配置51总结53参考文献53前 言随着市场经济的不断深入和发展，电力这一特殊商品不但是老百姓的日用品，也是国家和社会的经济动脉。要把源源不断的电力送到我们需要的地方，那离不开变电站，可见变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，直接影响整个系统的安全与经济运行。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟定直接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，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计为110kV变电站电气一次部分初步设计，分为设计说明书、设计计算书、设计图纸等三部分。所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本文从主接线、短路电流计算、主要电气设备选择等几方面对变电站设计进行了阐述，并绘制了电气主接线图等相关设计图纸。因水平和时间有限，可能本次设计中还存在着一些问题，希望各位老师及同仁们提出宝贵的意见和建议。第一章 原始资料分析某供电局为保证供电需要，需要建成一座110kV降压无人值班变电站。1.1 待设计变电站的类型：本变电站电压等级为110KV，属于地区一般变电站。1.2 待设计变电站规划情况：一次设计建成，待建110KV高家变电站年负荷增长率为5%，总负荷考虑5年发展规划。1.3 待设计变电站进出线回路数：1.3.1 110KV进线2回。由距本厂变电站10km处的一220KV某甲变电站110kV 双回架空线路向待设计的变电站供电。1.3.2 10KV出线共计24回。且本变电站10KV母线各出线均用电缆供电。1.4 待设计变电站系统情况：本变电站为一次降压变电站，在系统中的地位比较重要。在最大运行方式下，220KV某甲变电站的110KV母线三相短路阻抗标幺值为0.046（基准容量：100MVA，基准电压：115kV）。1.5 待设计变电站负荷情况：本变电站各馈出线为铁路、集装箱码头、城市商业中心用电、居民区生活用电、学校、自来水厂等一、二类负荷，供电可靠性要求较高，其中高美、高电、高水、高铁彩双回线供电。Tmax=5000h，各馈线负荷如下表：电压等级负荷名称最大负荷（MW）cos线长(km)同时率线损10kV高九320.88180%3%高和30.871高滩310.881.5高粉3.30.871.5高华30.911高毛2.60.9高语180.892高家20.91高美一210.92.5高美二1.60.9高电一1.60.892.5高电二1.40.92.5高水一220.853高水二1.40.863高铁一40.841.5高铁二350.881.5高集一320.852高集二30.862高辉1208308高桥1092321.6 待设计变电站环境条件：1.6.1 当地最热月平均最高温度35.5，极端最低温度-1.0,最热月地面温度0.8处土壤平均温度31.7。电缆出线净距100mm。1.6.2 当地海拔高度261.5m。雷暴日36.9日/年；无空气污染。变电站地处在400m的土地上。第二章 高家变电站110kV线路接入系统设计2.1 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站总负荷和五年发展规划。因此待建110KV高家变电站的最高电压等级应为110kV。线路额定电压输送容量（）输送距离（）110KV10050.0150502.2 确定回路数110KV高家变电站建成后，所供用户中存在、类重要负荷，因此110KV高家变电站应采用双回110KV线路接入系统。2.3 确定110KV线路导线的规格、型号距本厂变电站10km处有一220KV某甲变电站，由该变电站110kV 双回架空线路向待设计的变电站供电，因此导线选择LGJ型。2.4 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。当负荷电流通过导线时，在导线上将产生电能损耗，这种电能与负荷电流大小和导线截面有关，在相同的负荷电流下，导线截面积越大，其电能损耗越小，但相应的导线投资与维修的费用也增大。经济电流密度就是考虑以上综合因素后，使导线运行较为经济合理的单位截面积上的电流值。按经济电流密度的要求确定导线的截面积公式如下： 式中：线路传输的最大有功功率，KW。 线路通过的最大电流,A。 导线的经济电流密度,。 线路额定电压,KV。根据计算结果选取最接近的标称截面的导线。2.4.1 待建110KV高家变电站总负荷的计算：对于10KV线路： 则对于110KV侧总负荷：所以 2.4.2根据Tmax查图，软导线经济电流密度表，确定J。最大负荷利用小时数与经济电流密度的关系线路电压（KV）导线型号最大负荷利用小时数200030004000500060007000800010LJ1.481.191.000.860.750.670.60LGJ1.721.401.171.000.870.780.7030220LGJ，LGJQ1.871.531.281.120.960.840.76已知Tmax=5000h，查图得J1.12（A/mm2）2.4.2 计算导线的经济截面积Sj，查附表121找出S=选取的导线型号LGJ-300，2回线路。结论：选取导线规格为2回LGJ300/40（这与给定的线路参数吻合）2.5 对所选导线进行校验 2.5.1导线校验标准按经济电流密度初步选定导线截面积，然后分以下几种情况进行校验。（1）按机械强度校验导线截面积。（2）按电晕校验导线截面积。（3）按允许载流量校验导线截面积。允许载流量是根据热平衡条件确定的导线的长期允许通过的电流。因此，所有线路都必须根据所能出现的长期运行情况做允许载流量的校验。（4）按电压降校验导线截面积。2.5.1.1按机械强度校验导线截面积为了保证架空线路具有必要的机械强度，相关规程规定，对于跨越铁路、通航河流、公路、通信线路以及居民区的电力线路，其导线面积为不得小于。通过其他地区的允许最小截面积为：35KV以上线路，35KV以下线路。=LGJ-300 大于 LGJ-35 ，符合要求。2.5.1.2按电晕校验导线截面积当海拔不高于1000m时，在常用的相间距情况下，导线的面积不小于下表所示的型号，可不进行电晕校验。 不必验算电晕的临界电压的导线最小值和相应的型号额定电压（KV）110220330500管型导线外径（mm）203040软导线型号LGJ-70LGJ-300LGJ-630LGJK-500LGJ-2300LGJ-4300 =LGJ-300 大于 LGJ-70 ，符合要求。2.5.1.3按允许载流量校验导线截面积导线长期允许通过的电流截面 积标号35507095120150185240300400LJ170215265325375440500610680830LGJ170220275335380445515610700800允许载流量是根据热平衡条件确定的导线长期允许通过的电流。因此，所有线路都必须根据可能出现的长期运行情况作允许载流量校验。相关规程规定，进行这种校验时，钢芯铝绞线的允许温度一般取70，按此规定并取导线周围环境温度为25时，各种导线的长期允许通过电流如上表所示。如果最高气温的最高平均温度不同于25，则还应该按下表所列的修整系数对上表中的数据进行修正。表2-5 不同温度环境下的修正系数环境温度-505101520253035404550修正系数1.291.241.201.151.111.051.000.940.880.810.7450按经济电流密度选择的导线截面积一般都比按正常运行情况下的允许载流量计算的截面积大，所以不必作校验。只有在故障情况下，例如环式网络近电源端线路断开或双回路一回断开时，才可能使导线过热。本变电所所在地区的最高气温月平均温度为35.5，应用直线查值法得到温度修正系数为0.88。2.5.1.4按电压降校验导线截面积已知,，则且所选导线参数为：,正常运行时：，符合要求。 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 ，符合要求。 结论：本变电站经上述计算、校验，决定采2回LGJ300/40导线接入系统。 第三章 高家变电站10kV供电系统设计3.1 导线截面积选择的基本要求为了保证电力用户正常工作，选择导线必须满足以下条件：（1）导线截面积应满足经济电流密度的要求，保证线路有较好地经济运行状态。（2）导线截面必须满足电压损耗的要求，保证有较好的供电电压质量要求。（3）导线截面必须满足导线长期载流量；（4）导线截面必须满足机械强度的要求，保证运行有一定的安全性。（5）满足保护条件的要求，以保证自动空气开关或熔断器能对导线起到保护作用。3.2 10KV各侧线路设计本变电站10KV母线各出线均用电缆供电，共设计24回出线。本变电站各馈出线为铁路、集装箱码头、城市商业中心用电、居民区生活用电、学校、自来水厂等一、二类负荷，供电可靠性要求较高，其中高美、高电、高水、高铁彩双回线供电。 3.2.1 10KV高九线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用单回路供电，即n=12) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为：查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线一条。3.2.2 10KV高和线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用单回路供电，即n=12) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为：查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线一条。3.2.3 10KV高滩线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用单回路供电，即n=12) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3） 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为：查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线一条。3.2.4 10KV高粉线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用单回路供电，即n=12) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为：查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线一条。3.2.5 10KV高华线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用单回路供电，即n=12) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为：查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线一条。3.2.6 10KV高毛线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用单回路供电，即n=12) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为：查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线一条。3.2.7 10KV高语线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用单回路供电，即n=12) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为：查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线一条。3.2.8 10KV高家线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用单回路供电，即n=12) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为：查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线一条。3.2.9 10KV高美线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用双回路供电。2) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为： 查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线两条。3.2.10 10KV高电线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用双回路供电。2) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为： 查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线两条。3.2.11 10KV高水线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用双回路供电。2) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为： 查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线两条。3.2.12 10KV高铁线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用双回路供电。2) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为： 查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-400的导线。结论：选取型号为YJV22-400的导线两条。3.2.13 10KV高集线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用双回路供电。2) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为： 查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-300的导线。结论：选取型号为YJV22-300的导线两条。3.2.14 10KV高辉线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用单回路供电，即n=12) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为：查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线一条。3.2.15 10KV高桥线路设计1) 回路数的确定根据原始资料给定条件，10KV高九线路采用单回路供电，即n=12) 导线的选型根据原始资料给定条件，采用电缆供电，导线选择YJV22型电力线缆。3) 线路导线截面选择考虑五年的发展需要，线路最大负荷电流为：查10KV电力电缆型号参数表，选取型号为YJV22-185的导线。结论：选取型号为YJV22-185的导线一条。第四章 110KV高家变电站主变压器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，如选用适当不仅可减少投资，减少占地面积，同时也可减少运行电能损耗，提高运行效率和可靠性，改善电网稳定性能。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站，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，应满足类及类负荷的供电；对一般性变电站，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%。本变电站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。4.1 相数的确定330KV以下的电力系统，在不受运输条件限制时，应用三相变压器。4.2 绕组数的确定本次所设计的变电站电压等级位110KV、10KV，选用双绕组变压器。4.3 主变压器台数的确定在这次变电站设计中,可以采用一台或两台主变压器,下面对单台变压器和两台变压器进行比较：比 较单台变压器两台变压器技术指标供电安全比基本满足要求满足要求供电可靠性不满足要求满足要求供电质量电压损耗略大电压损耗略小灵活方便性灵活性差灵活性好扩建适用性稍差好从上表格可以明显看出，单台变压器是不可选的，所以选用两台变压器。4.4 接线组别的确定连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统常采用的绕组连接方式有星形和三角形两种，一般110KV及以上系统采用连接，所以，本变电站主变的连接组标号为 ,d11。4.5 主变压器容量的确定从经济性、可靠性等方面考虑，选用容量为40000KVA的变压器。4.6 主变压器额定电压的确定甲变电站110KV向待设计变电站供电，所以本变电所高压侧额定电压为110KV，低压侧视为短线路，额定电压选为10.5KV。4.7 调压方式的确定普通型的变压器调压范围小，仅为5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。4.8 冷却方式的确定主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性，要求及维护工作量，首选自然风冷冷却方式。主变额定电压连接组标号空载电流空载损耗负载损耗阻抗电压SFZ9-40000/110110/10.5 ,d110.5%40.4KW156.6KW10.5SFZ10-40000/110110/10.5 ,d110.45%35.35KW147.90KW10.54.9 主变主要技术参数选择110kv双绕组变压器技术参数表4.10主变方案经济比较由于用型号为SFZ9-40000/110的变压器两台费用约等于用型号为SFZ10-40000/110的变压器两台，且用型号为SFZ10-40000/110的变压器两台完全满足系统需要，且损耗更小，所以选用型号为SFZ10-40000/110的变压器两台。结论：综上所述，选用型号为SFZ10-40000/110的变压器两台。该变压器参数为：额定电压：11032.5%/10.5KV连接组标号： ,d11空载损耗：35.35KW负载损耗：147.90KW空载电流：0.45%阻抗电压：10.5%第五章 站用变选择5.1 站用变台数的确定一般的变电所，均装设两台站用的变压器，以满足直流电源、变压器冷却系统电源、制冷设备电源、站用照明及无人值班等的需要，所以确定用两台变压器。5.2 站用变容量的确定所用电容量得确定，根据规范一般考虑所用负荷为变电站总负荷的0.1%0.5%，因110kV变电站一般为无人值班，站用负荷不会太高，因此这里取变电站总负荷的0.1%计算。S0.1%80000KVA80KVA。5.3 绕组连接方式的确定变压器三相绕组的接线组别和系统电压相互一致，否则不能并列运行。电力系统常采用的接线方式有星形和三角形两种，所以本站用变压器的连接组标号为Y，yn0。5.4 站用变额定电压的确定 因为站用变低压侧视为短线路，所以站用变压器高压侧额定电压为10.5kV，低压侧额定电压为0.4kV,分接头范围为5%。5.5 站用变压器电源引接方式的确定当变电所内有较低电压母线时，一般从这类母线引接电源，这种引接方式具有经济性和可靠性较高的特点。该变电所低压侧为10kV,所以采用这种引接方式接入电源。总结：根据上述条件，选用两台型号为DKSC-630-80/10的两绕组变压器作为110KV高家变电站站用变，该变压器参数如下： 额定电压：10/0.4 额定容量：540/80KVA接线方式：Y/yn0 额定中性点电流：90A/2h零序阻抗：10.25 /相阻抗电压：2.55%绝缘等级：F冷却方式：AN使用条件：户内式绝缘水平：LI75AC35/LI0AC3两台所用变分别接于10kV母线的段和段，互为暗备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承但变电站的全部负荷。380V站用屏选择两块，其接线方式为单母分段，且联络开关装设备自投装置，当某台站用变故障或其它原因失电时，自动合上联络开关，保证另一站用屏正常供电。第六章 消弧线圈的确定在610kV电网中，若采用中性点不接地形式，其电容电流不能超过30A，否则接地电弧不易熄灭，易产生较高的弧光间歇接地过电压，波及整个电网。当接地电容电流超过上述允许值时，可采用消弧线圈抵消电容电流，从而保证接地电弧瞬时熄灭，以消除弧光间歇接地过电压。6.1 中性点运行方式的确定本所10KV出线共24回路，均为电缆线路。电缆线路的电容电流可估算为： (A)根据原始资料得，所以，中性点需要加消弧线圈接地。6.2 消弧线圈的选择6.2.1 型式的确定 消弧线圈一般选用油浸式。装设在屋内相对湿度小于80%场所的消弧线圈，也可以选用干式。在此选用SYEC环氧浇注干式消弧线圈。6.2.2 容量的确定消弧线圈的补偿容量可计算为：式中 K系数，过补偿去1.35.所以，6.2.3 分接头的选择消弧线圈应避免在谐振点运行。一般需将分接头调谐到接近谐振点的位置，以提高补偿成功率。消弧线圈的分接头数量应满足调节脱谐度的要求，接于变压器的一般不小于5个。结论：选择型号为XHDCZ540/10.5的消弧线圈接于变压器中性点。参数如下：标准：GB10229 IEC289产品代号：ISY.700.540额定容量：540KVA额定电压：10500/3V额定频率：50Hz辅助绕组：100V/10A绝缘等级：F使用条件：户内式绝缘水平：LI75AC35冷却方式：AN/AN总重量：1530kg分接电流运行时间130长期232.5长期335长期437.5长期540长期642.5长期745长期847.5长期950长期1052.5长期11558h1257.58h13605h1462.55h15655h1667.55h17705h1872.53h19753h2077.53h21802h2282.52h23852h2487.52h25902h第七章 无功补偿量的确定根据国家电网公司相关规程规定，一般变电站无功补偿容量为主变总容量的10%-30%，本变电站主变总容量为80000KVA，如取10%无功补偿容量，则全站无功补偿总容量为8000kVar，设计10kV每段母线装设一组4200KVar的电容器。电容器组型号为TBB10-4200/200AK该设备参数为：额定容量：4200Kvar额定电压：10KV额定电流：220A（3、4号电容器为220.5A）额定频率：50Hz额定电抗率：5%温度类别：25/B第八章 电气一次主接线设计 电气主接线的确定对电力系统整体及发电厂，变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电气设备的选择，配电装置的选择，继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此，必须正确处理各方面的关系，全面分析有关因数，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。8.1 选择原则以下达的设计任务书为依据，根据国家现行的“安全可靠、经济适用、符合国情”的电力建设与发展方针，严格按照技术规定和标准，结合工程实际的具体特点，准确地掌握原始资料，保证设计方案的可靠性、灵活性和经济性。变电所主接线选择的主要原则有以下几点：8.1.1 供电可靠性：如何保证可靠地（不断地）向用户供给符合质量的电能是发电厂和变电站的首要任务，这是第一个基本要求。8.1.2灵活性：其含义是电气主接线能适应各种运行方式（包括正常、事故和检修运行方式）并能方便地通过操作实现运行方式的变换而且在基本一回路检修时，不影响其他回路继续运行，灵活性还应包括将来扩建的可能性。8.1.3操作方便、安全：主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。8.1.4经济性：即在满足可靠性、灵活性、操作方便安全这三个基本要求的前提下，应力求投资节省、占地面积小、电能损失少、运行维护费用低、电器数量少、选用轻型电器是节约投资的重要措施。根据以上的基本要求对主接线进行选择。 另外，电气主接线得设计原则，还应根据变电站在电力系统中得地位，负荷性质，出线回路数，设备特点，周围环境及变电站得规划容量等条件和具体情况进行选择，具体如下:(1) 变电站的高压侧接线，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。8.2 110KV主接线设计8.2.1 方案选择（1）方案一：四角形接线此接线的优点是在接线中不存在母线以及相应的母线故障，每个回路都由两台断路器供电，任何一台断路器检修时，所有回路仍可继续工作，任何一个回路故障时都不影响其他回路，所有隔离开关仅在检修时或停运时隔离电压，并不作为操作电器，运行可靠性与灵活性较高，利于实现远动或自动操作。但运行方式改变时，各支路的工作电流的变化可能较大，使得相应的继电保护整定也比较复杂，任何一台断路器检修时，多角形接线都将开环运行，供电可靠性明显降低，并且多角形接线不利于配电装置的扩建。（2）方案二：外桥接线此接线当线路故障和进行投入或切除操作时，需操作与之相连的两台断路器，并影响一台未故障变压器的运行。但当变压器故障和切除操作时，不影响其他回路运行。故外侨接线只适用于线路短，检修和倒闸操作以及设备故障率均小，而变压器由于按照经济运行的要求需要经常切换的情况。此外。当电网有穿越功率经过变电所时，也要采用外桥接线，因为穿越性功率仅经过连接桥上的一台断路器。（3）方案三：内桥接线此接线线路的投入和切除比较方便，并且当线路发生短路故障时，仅故障线路的断路器跳闸，不影响其它回路运行。但是，当变压器故障时，则与该变压器连接的两台断路器都要跳闸，从而影响了一回未发生故障线路的运行。此外，变压器的投入与切除操作比较复杂，需投入和切除与该变压器连接的两台断路器，也影响了一回未故障线路的运行。（4）方案四：单母线接线此接线方式的优点是接线简单、清晰。采用设备少，操作方便，便于扩建，造价低。缺点是供电可靠性低，母线及母线隔离开关等任一元件故障或检修时，均需使整个配电装置停电，且110kV级回路不超过两回时使用。（5）方案五：单母线分段接线此接线可进行轮换检修，对于重要用户，可以从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障时，由于分段断路器在继电保护作用下自动将故障段迅速切除，从而保证了正常母线段不间断供电和不致使重要用户停电。110kV级连接回路数为4回时可使用。8.2.2 方案技术比较 设备台数接线方案断路器隔离开关四角形接线412外桥接线36内桥接线38单母线接线46单母线分段接线58以上几种方案，由于该变电站进线仅为两回，考虑到经济性，故采用桥形接线。其优点为接线简单清晰，调度灵活，便于试验。而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站。分析高家变电站可以看出这是一座终端变电站。110KV只有两回进线，进线输电距离较长且两回进线间不存在穿越功率。综合四个要求的考虑，选择内桥接线方式。8.3 10KV主接线设计8.3.1 方案选择（1）方案一：单母线分段接线既具有单母线接线简单明显，方便经济的优点，又在一定程度上提高了供电的可靠性。但它的缺点是当一段母线隔离开关故障或检修时，该段母线上的所有回路都要长时间停电，所以其连接的回路数一般可以比单母线增加一倍，610kV线路为6回及以上。（2）方案二：双母线接线双母线接线可轮换检修母线或母线隔离开关而不致供电中断，检修任一回路的母线或母线隔离开关时，只停该回路。母线故障后，能迅速恢复供电。各电源和回路负荷可任意分配到某一组母线上，可灵活调度以适应系统各种运行方式和潮流变化，并且，便于向母线左右任意一个方向扩建。但是双母线接线造价高，当母线检修或故障时，隔离开关作为操作电器，在倒换操作时容易误操作。（3）方案三：单母线分段带旁母接线简单清晰，在一定程度上提高了供电的可靠性，增设的旁母可保证在断路器检修或调试保护装置时，不中断对用户供电。但此接线投资大，不经济。8.3.2 方案技术比较 设备台数接线方案断路器隔离开关单母线分段接线2752双母线接线2778单母线分段带旁母2780本所10KV出线共24回路，均为电缆线路。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，本变电站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，且经济性和供电可靠性较高。8.4 110kV高家变电站一次主接线图（见附图1）。第九章 短路电流的计算9.1 短路电流极端的主要目的 （1）电气主接线的比较与选择。 （2）选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求。 （3）为继电保护的设计以及调试提供依据。 （4）评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。 （5）分析计算送电线路对通讯设施的影响。9.2 计算的基本情况 （1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。 （2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。 （3）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 （4）所有电源的电动势相位角相同。 （5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。9.3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-1：110KV高家变电站主变10KV侧d-2：110KV高家变电站主变110 KV母线9.4 阻抗计算系统参数： ； ； ；根据前面所选的导线知： ，且由任务书已知得由前面所选变压器参数知：110kV母线三相阻抗标幺值：线路三相阻抗标幺值：变压器阻抗标幺值： 9.5 短路电流的计算9.5.1 线路、变压器均单独运行 9.5.1.1 当d1点短路时：总阻抗标幺值：短路电流标幺值：短路电流：冲击电流：9.5.1.2 当d2点短路时：总阻抗标幺值：短路电流标幺值：短路电流：冲击电流：9.5.2 线路单独运行，变压器并联运行9.5.2.1 当d1点短路时：总阻抗标幺值：短路电流标幺值：短路电流：冲击电流：9.5.2.2 当d2点短路时：总阻抗标幺值：短路电流标幺值：短路电流：冲击电流：9.5.3 线路并联运行，变压器单独运行9.5.3.1 当d1点短路时：总阻抗标幺值：短路电流标幺值：短路电流：冲击电流：9.5.3.2 当d2点短路时：总阻抗标幺值：短路电流标幺值：短路电流：冲击电流：9.5.4 线路、变压器均并联运行9.5.4.1 当d1点短路时：总阻抗标幺值：短路电流标幺值：短路电流：冲击电流：9.5.4.2当d2点短路时：总阻抗标幺值：短路电流标幺值：短路电流：冲击电流：短路电流计算结果： 运行类型数据类型线路、变压器均单运行线路单独运行，变压器并联运行线路并联运行，变压器单独运行线路、变压器均并联运行短路点d1点d2点d1点d2点d1点d2点d1点d2点短路电流（KA）16.2246.60626.5316.60616.9978.23028.6028.230冲击电流（KA）41.34416.81467.52816.81443.26120.94772.79820.947第十章 变电站一次电气设备选择及校验电气设备的选择是发电厂和变电站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。10.1 按正常工作状态选择的具体条件额定电压：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1.15Ue。所以一般可以按照电气设备的额定电压Ue不低于装设地点的电网的额定电压Uew: UeUew额定电流：所选电气设备的额定电流Ie不得低于装设回路最大持续工作电流Imax: IeImax。计算回路的Imax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Imax1.05 Iet;母联断路器回路一般可取变压器回路总的Imax；出线回路应该考虑出线最大负荷情况下的Imax。10.2 按短路状态校验的具体条件热稳定校验：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：QyQd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：ichidw10.3 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10.4 断路器的选择及校验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）型式。除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。一般635kV选用真空断路器，35500kV选用SF6断路器。（2）额定电压的选择为。（3）额定电流的选择为。（4）额定开断电流的检验条件为：。（5）热稳定校验应满足：。（6）动稳定校验应满足：。10.4.1 110kV断路器的选择（1）额定电压：（2）额定电流：高家变电站最大长期工作电流 （考虑变压器过负荷的能力10%）（3）根据有关资料选择LW-110I/2500型断路器型号数量技术参数额定