郑州大学110kV变电所毕业设计

1、摘要电能是能量的一种表现形式，是现代社会中最重要的能源。电能的生产和消费具有同时性，且电能生产运行方式变化的过度过程十分短暂，电能与国民经济各部门和人民生活关系密切。变电站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。为此，建设可靠性高、经济性好的变电所成为此次课题研究的主题。本设计要求设计TX市近郊区的变电所，向市区工业区、生活区及郊区乡镇工业与农业用户供电，现有的变电所建设存在着资金和土地资源浪费、重复建设、改造困难以及影响周围环境等问题，不符合我国的可持续发展战略。为此，此次设计就这些方面提出了一些改进，以达到节约资源供电可靠效益最大化的目的。 关键词 变电所，变压器，可持续发

2、展，可靠性 AbstractElectric is one of the expression shape for energy.it's the most important energy in modern society,and the process of producing electric is brief,so is its change of running pattern. Electricity are closely related to national economic sectors and people's lives。Power plants a

3、nd substations is to contact the user in the middle part, plays a role in transformation and distribution of electric energy。To this end, building high reliability, economy and good substation become part of the research topic.This design requires design TX substation in suburbs to urban industrial

4、areas, living areas and rural township industrial and agricultural users supply, there is an existing substation construction waste of money, waste of land resources, redundant construction, renovation difficulties and affect the surrounding environment and other issues, do not meet our country'

5、s sustainable development strategy. For this reason, the design is made some improvements in these areas in order to achieve maximum efficiency and reliable power resource conservation purposes.Keywords substations, transformers, sustainable development, reliability 目录摘要.IAbstract.I1绪论11.1 变电站的基本类型1

6、1.2 变电站所址选择和所区分布21.3 选题目的及意义22 任务书42.1 毕业设计（论文）原始资料42.2 电力系统接线简图42.3负荷资料42.4 所址地址、气象等条件52.5设计计算任务52.6设计绘图任务62.7毕业设计(论文)应达到的主要指标62.8设计(论文)成品要求72.9参考资料73 总体分析84电气主接线设计104.1电气主接线应满足的基本要求104.2影响主接线设计方案的因素104.3主接线设计的基本内容114.4各电压级主接线设计114.5主接线设计比较114.6总结155主变压器选择165.1主变选择165.2主变压器型式选择175.3主变压器选择结果176无功补偿1

7、86.1无功补偿的意义186.2无功补偿的原则187中性点接地方式的确定207.1 110kV电压级中性点接地方式207.2 35kV与10kV电压级中性点接地方式207.3消弧线圈选择218所用变压器的设计239短路电流计算249.1 短路的危害249.2 短路电流计算的目的249.3 短路电流计算的一般规定249.4 短路形式的确定259.5 短路计算点的确定259.6 短路电流的计算2510电气设备选择2810.1 电气设备选择的一般原则与技术条件2810.2 导体的选择3210.3 高压电器的选择3311防雷保护设计3711.1 电力系统过电压及变电所防雷保护设计的必要性3811.2

8、直击雷保护设计3911.3 雷电侵入波保护设计4012 配电装置与电气总平面设计4112.1 配电装置基本要求4212.2 配电装置分类4212.3 配电装置的最小安全净距4312.4 电气总平面设计4513电气二次部分4613.1 继电保护的意义4713.2 电力系统对继电保护的要求4713.3 选择保护装置以及构成方案是的基本原则4813.4本设计线路继电保护的类型4913.5计算结果4914变压器保护5014.1 变压器保护概述5114.2 变压器保护配置5214.3主变压器保护计算（微机保护）54结论61致谢.62参考文献.63附录一 外文资料.64A1.1 原文 Urban netw

9、ork development mode of 110 kV Substation.64A1.2 译文 城网110 kV 变电所发展模式探讨.69附录二 图纸.72附录三 计算书.801 绪论1.1 变电站的基本类型1枢纽变电所 枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，汇集着电力系统多个大电源和多回大容量的联络线，连接着电力系统的多个大电厂和大区域系统。这类变电所的电压一般为330kV以上。枢纽变电所在系统中的位置非常重要，若发生全所停电事故，将引起系统解列，甚至系统崩溃的灾难局面。2中间变电所 中间变电所的电压等级多为220330kV，高压侧与枢纽变电所链接，以穿越功率为主，在系统中起交换功率的作用

10、，或使高电压长距离输电线路分段。它一般汇集23个电源，其中压侧一般是110220kV，供给所在地区的用电并接入一些中小型电厂。这样的变电所主要起中间环节作用，当全所停电时，将引起区域电网解列，影响面也比较大。3地区变电所 地区变电所主要任务是给地区的用户供电，它是一个地区或城市的主要变电所，电压等级一般为110220kV。全所停电只影响本地区或城市的用电。4终端变电所 终端变电所位于输电线路的末端，接近负荷点，高压侧多为110kV或者更低（如35kV），经过变压器降压为610kV电压后直接向用户供电，其全所停电的影响只是所供电的用户，影响面较小。5开关站 在超高压远距离输电线路的中间，用断路器

11、将线路分段或者增加分支线路的工程设施成为开关站。开关站与变电所的区别在于：没有主变压器；进出线属于同一电压等级；站用电的电源引自站外其他高电压或中压线路。开关站的主要功能是：将长距离输电线路分段，以降低工频过电压水平和操作过电压水平；当线路发生故障时，由于在开关站的两侧都装有断路器，所以仅使一段线路被切除，系统阻抗增加不多，既提高了系统的稳定性，又缩小了事故范围；超/特高压远距离交流输电，空载时线路电压随线路长度增加而增高，为了保证电能质量，全线需分段并设开关站安装无功补偿装置（电抗器）来吸收容性充电无功功率；开关站可增设主变压器扩建为变电站。 1.2 变电站所址选择和所区分布变电站所址的选择

12、，应根据以下要求，综合考虑确定： 一、靠近负荷中心 二、节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地 三、与城乡或工矿企业规划相协调，便于架空和电缆线路的引入和引出 四、交通运输方便 五、周围环境宜无明显污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污染影响最小处 六、具有适宜的地质、地形和地貌条件（例如避开断层、滑坡、坍塌区、溶洞地带、山区风口和有危岩或者易发生滚石的场所），所址宜避免选在有重要文物或开采后对变电所有影响的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意 七、所址标高宜在50年一遇高水度上，否则，所区应有可靠的防洪措施或与地区的防洪标准相一致，但仍应高于内涝水位 八、 应考虑职工生活上的方便和水源条件 九

13、、应考虑变电所与周围环境、临近设施的相互影响变电所宜设置不低于2.2米的实体围墙。城网变电所、工业企业变电所围墙的高度和形式，应与周围环境相协调。变电所内为满足消防要求的主要宽度要求，应为3.5m道宽，主要设备运输道路的宽度可根据运输要求设定，并应具备回车条件，变电所内的建筑物标高、基础埋深、路基和管线埋深，应相互配合；建筑物内地面标高宜高出屋外地面0.3m；屋外电缆沟壁，宜高出地面0.1m1.3 选题目的及意义本次设计旨在掌握变电站设计的基本流程。这既是对平时理论知识的考察，更是对所学专业知识的一次实践。通过本次设计，巩固和加深专业课知识，掌握发电厂部分初步设计和继电保护设计的过程，而且也可

14、以拓宽知识面，增强工程观念，培养变电站设计的能力，逐步提高解决问题的能力。同时对能源、发电、变电、和输电的电气部分有了详细的概念，能熟练地运用所学专业知识，如短路计算的基本理论和方法，继电保护整定的基本理论和方法，主接线的设计，导体和电气设备的选择以及变压器的选择，防雷接地保护等。2 任务书2.1 毕业设计（论文）原始资料变电所性质及基本数据（1）设计的变电所位于近郊区，向市区工业区、生活及郊区乡镇工业与农业用户供电，电压等级，110/35/10kV；（2）线路回数：110kV近期2回， 远景发展2回；35kV 近期4回， 远景发展2回；10kV 近期8回， 远景发展2回。2.2 电力系统接线

15、简图200MVAXs2=0.71000MVAXs1=0. 6110kVV2×110kV 待设计变电所110kVV附注：1. 图中，系统容量，系统阻抗均相当于最大运行方式；2. 最小运行方式下：S1=800MVA, Xs1=0.65；S2=170MVA, Xs2=0.753. 系统电力潮流变化较大，电压偏移也较大。2.3负荷资料表2.1各电压级负荷资料电压等级负荷名称最大负荷（MW）cos线路长度（km）Tmax重要负荷所占比例（）近远110kV机械厂13150.818500065市甲线10180.815400050备用110备用21335kV钢厂230.8511500050水泥厂2.

16、53.50.8510400060铁矿厂1.520.8513400055冶炼厂1.520.8512500055备用12.5备用22.510kV市区22.50.83.5350035针织厂1.520.854.5400025食品厂220.92.5400025医院11.50.853350035机修厂11.50.83400035棉纺厂1.520.93450025农机厂1.520.82350035纺织厂1.31.50.851.5400045备用11.5备用21.52.4 所址地址、气象等条件所处地区地势平坦，海拔高度为200m，年最高气温+40，年最低气温-20，年平均气温+15, 最热月平均最高温度+32

17、。最大风速25m/s,最大覆冰厚度b10mm。土壤热阻系数120.cm/W，土温+20。2.5设计计算任务2.5.1 电气一次部分电力系统分析 变电所总体分析电气主接线设计 无功补偿设计短路电流计算 电气设备选择配电装置设计 电气总平设计防雷保护设计2.5.2 电气二次部分SW-变110kV线路保护的整定计算 SW-变10kV线路保护的整定计算变压器保护的整定计算 站用变保护的整定计算高压母线保护的整定计算 电容器组保护的整定计算2.6设计绘图任务2.6. 1电气一次部分电气主接线图 电气总平布置图（机绘）110kV主变进线间隔断面图 10kV配电装置平面布置图避雷针平面布置图（草图） 防雷保

18、护图（草图）2.6.2 电气二次部分变压器保护归总式原理图 变压器保护展开式原理图变压器保护控制回路图 变压器保护信号回路图中央信号图（机绘） 变压器保护测量回路图变电站保护总体配置图（草图） 变压器保护总体配置图（草图）2.7毕业设计(论文)应达到的主要指标毕业设计是本专业教学计划中的重要环节，本次设计的目的是通过变电站设计，综合运用所学的知识，理论联系实际，培养和提高独立分析和解决实际问题的能力，培养工程意识，为将来的实际工作奠定基础。毕业设计应达到的主要指标是：1. 通过电气一次设计计算，进一步巩固和学习电力系统分析和发电厂电气部分的基本理论和基本计算方法，了解变电站设计计算的基本内容和

19、方法。2. 通过电气二次设计计算，进一步巩固和学习电力系统继电保护原理的基本理论和基本计算方法，初步掌握常规保护和微机保护的整定计算原则，了解变电站保护的配置原则和设计计算的基本内容和方法。3. 通过绘制变电站设计的一次、二次相关图纸，学习和掌握工程制图的基本方法、基本要求和手绘的基本技能，学会使用AutoCAD绘图软件。2.8设计(论文)成品要求1. 毕业设计说明书（论文）1份；说明书用A4纸打印完成，计算书须手工书写完成。2. 专业外文翻译资料1份（不少于3000汉字）；3. 图纸：一次6张，二次6张。2.9参考资料1.电力系统继电保护； 2.电气部分设计参考图册3.电气工程设计手册； 4

20、.常用电气设备手册；3 总体分析 该变电所属于110kV地方降压变电站，供给城市和近郊工业、农业及生活用电，有三个电压等级（110/35/10kV）。负荷的大小和类型影响主接线形式和主变容量选择，计算负荷是变电站设计的基本依据，其直接影响电器和电缆的选择经济性和可靠性。该变电站主要为机械厂、钢厂、水泥厂、铁矿厂、市区、针织厂等工业供电，主要负荷为一、二级负荷，该变电站位于两个电源中间，有两个发电厂提供电能，进而经过该变电站降压后用于工业、农业等负荷用电，需要一定可靠性。 对于变电所，应根据电力系统5-10年发展规划及本所负荷资料，系统逐年电力电量平衡确定主变压器台数、容量和分期装设计划。对于一

21、类负荷必须要由两个独立的电源供电，并且当任何一个电源失去作用后，能保证对全部一类负荷不间断供电；对于二类负荷，一般要有两个独立电源供电，并且当任何一个电源失去作用后，能保证对大部分二类负荷的供电，对于三类负荷，一般只需要一个电源供电。 最大综合计算负荷的计算影响主变的选择，主变选择影响主接线形式和变电站设计的选择。最大综合计算负荷可通过下式进行计算： Smax=Kt（）（1+%） （3.1）式中Pimax各出线的远景最大负荷； 各出线的自然功率因数； Kt同时系数，其大小由出线回路数决定，出线回路数越多其值越小，一般在0.80.95之间； % 线损率，取5% 此次设计为三绕组变压器，三绕组变压

22、器还应该考虑中、低压侧间的负荷同时系数，中、低压侧的最大综合计算负荷分别按上式计算，总的最大综合计算负荷为它们之和再乘以中、低压侧间负荷的同时系数。最大综合计算负荷计算过程见“附录二”，计算结果表3.1最大综合计算负荷综合最大负荷Smax（MVA）重要负荷S（MVA）近期远期远期110kV25.65962.47536.3235kV7.87216.2798.9810kV12.47719.0646.0735kV和10kV合计20.34935.343 15.054电气主接线设计 发电厂和变电所的电气主接线是指由发动机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表示

23、生产、汇集和分配电能的电路，电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电站电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护装置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。4.1电气主接线应满足的基本要求可靠性 （1）断路器检修时，能否不影响供电。 （2）断路障器或母线故以及母线或母线隔离开关检修时，停运的回路数的多少和停电的时间的长短，能否保证对I类负荷和大部分II类负荷的供电。 （3）发电厂、变电所全部停运的可能性。 （4）大机组和超高压的电气主接线能否满足对可靠性的特殊要求。4.1.2灵活性 （1）调度灵活 （2）检修安全、方便 （3）扩建方

24、便4.1.3经济性节约投资，限制短路电流措施、占地面积小和年运行费用小。4.2影响主接线设计方案的因素 （1）变电所在系统中所处的地位、作用、规模 （2）负荷性质及要求 （3）电压等级及线路回数 （4）主要设备特点(如六氟化硫断路器) （5）厂（所）址条件 （6）配电装置选型(屋内或屋外) 4.3主接线设计的基本内容 （1）初期与远景工程的主变压器配置 （2）各电压级主接线的形式 （3）610kV电压级的限流措施变电所限制短路电流的措施有：变压器分列运行；在变压器回路装设电抗器或分裂电抗器；装设出线电抗器。 （4）所用电的选择 （5）中性点接地方式的确定 （6）无功补偿 4.4各电压级主接线设

25、计 在进行电气主接线设计时，一般根据设计任务书的要求，综合分析有关基础资料，拟定出23个技术上能满足要求的较好方案进行详细技术经济比较，最后确定最佳方案。 经济比较中，一般只比较各个方案的不同部分，因而不必计算出各方案的全部费用。4.5主接线设计比较4.5.1 110kV侧主接线的选择根据设计任务书的要求及对电力系统的分析，本设计变电站的110kV侧可选择单母线分段接线和桥形接线。因110kV侧以双回路与系统相连，而变电站最常操作的是切换变压器，而与系统连接的线路不易发生故障或频繁切换，故可采用内桥形接线，这也有利于以后变电站的扩建。表4.1 110kV接线比较方案一方案二接线名称内桥形接线单

26、母线分段接线接线简图可靠性可靠性差：任一出线断路器检修时该回路停电；当联络断路器或隔离开关检修时两出线都将成为单电源供电；全场所停运的可能性较大可靠性较好：任一段接线检修或故障时，该母线上所偶回路均停电；任一母线断路器检修时，该断路器所带用户将停电；全厂停运的可能性较低灵活性灵活性较差：无母线，只适用于两台变压器和两条出线的场合；可以发展过度为单母线分段接线灵活性较高：有单母线运行，各段并列运行和各段分别运行各种运行方式；有母线，各主变增加或出线增加时，易于扩散经济性接线简单清晰，无母线，投资小；变压器出口可以不设断路器，只设一组隔离开关有母线，投资及维护费用较高；主变压器出口需装设断路器 经

27、过两个方案的比较分析以及110kV侧近期两回远景发展两回的实际情况分析得出结论：近期按桥形接线运行，远景发展时可扩建为单母线分段接线形式4.5.2 35kV侧主接线形式设计35kV侧近期发展4回，远景发展两回主要为钢厂、水泥厂、铁矿场、市炼厂供电，可选择单母线接线和单母线分段接线形式。 表4.2 35kV接线比较方案一方案二接线名称单母线接线单母线分段接线接线简图可靠性可靠性低：母线故障，所有回路均需停电；任一断路器检修时，该断路器所带用户也将停电；全场停运的可能较大可靠性较好：任一段接线检修或故障时，该母线上所偶回路均停电；任一母线断路器检修时，该断路器所带用户将停电；全厂停运的可能性较低灵

28、活性只有一种运行方式，运行方式单一灵活性较高：有单母线运行，各段并列运行和各段分别运行各种运行方式；有母线，各主变增加或出线增加时，易于扩散经济性经济性较好，占地面积窄，比单母线分段少用一台联络断路器和两台隔离开关有母线，投资及维护费用较高；主变压器出口需装设断路器 单母线接线可靠性较低，当母线故障时，各出线需全部停电，不能满足、II类负荷供电可靠性的要求，单母线分段接线将、II类负荷的双回电源线接入到不同分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而保证供电可靠性。故采用单母线分段接线方式。4.5.3 10kV侧主接线方式设计610kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用

29、单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。表4.3 10kV接线比较方案一方案二接线名称单母线分段手车式单母线分段接线简图可靠性1、一组母线检修时停检修段2、任一母线短路时停故障段3、出线断路器检修该检修线路停电4、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电1、一组母线检修时停检修段2、任一母线短路时停故障段3、出线断路器检修仅短时停电4、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电灵活性1、单母线运行2、各段并列运行3、各段分列运行4、扩建时需向两个方向均衡扩建1、单母线运

30、行2、各段并列运行3、各段分列运行4、扩建时需向两个方向均衡扩建经济性设备少、投资小投资略大 参照GB_50059-1992 35kV-110kV变电所设计规范第3.2.5条约定：当变电所有两台主变压器时，6-10kV侧宜采用单母线分段接线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。 本所采用手车式高压开关柜，故不设旁路母线。10kV采用手车式单母线分段接线。4.6总结综上所述，110kV、35kV侧均选择单母线分段连接方式，10kV侧选择手车式单母线分段连接方式。5主变压器选择5.1主变选择选择内容：台数、容量、型式5.1.1台数选择 变电所中一般装设两

31、台主变压器，以免一台主变故障或检修时中断供电。对大型超高压枢纽变电所，可根据具体情况装设34台主变压器，以便减小单台容量。对个别的终端变电所只一个电源供电可只装一台。5.1.2容量选择 选择条件（按远景负荷选择），所选择的n台主变压器的容量nSN ，应该大于等于变电所的最大综合计算负荷Smax ，即 nSNSmax （5.1）5.1.3校验条件（按远景负荷校验）装有两台及以上主变压器的容量一般应满足60%（220kV及以上电压等级的变电所中，当其中一台主变压器停运时，其余主变压器的变电所应满足（60%70%）的全部最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷SI和大部分II类负荷SII（ 220kV

32、及以上电压等级的变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应满足全部I类负荷SI和II类负荷SII）即 (n-1)SN(0.60.7)Smax 和(n-1)SN SI + SII （5.2）5.1.4近期只上一台的校验 SNSmax近5.2主变压器型式选择主变压器型式的选择主要包含有：相数、绕组数、电压组合、容量组合、绕组结构、冷却方式、调压方式、绕组材料、全绝缘还是半绝缘、连接组别、是否选择自耦变、主变中性点接地方式等。 相数：330kV及以下的变电所，一般选用三相变压器 绕组数：本设计三个电压等级，变压器应选择三绕组变压器 绕组连接方式：变压器绕组的联结方式必须和系统电压相位一致，否则不能并

33、列运行。电力系统中变压器绕组采用的联结方式有星形和三角形两种。高压绕组为星形联结时，用符号Y表示，如果将中性点引出则用表示，对于中低压绕组则用及表示；高压绕组为三角形联结时，用符号表示，低压绕组用表示。三角形联结的绕组可以消除三次谐波的影响，而采用全星形的变压器用于中性点不直接接地系统时，三次谐波没有通路，将引起正弦波电压畸变，使电压的峰值增大，危害变压器的绝缘，还会对通信设备产生干扰，并对继电保护整定的准确性和灵敏度有影响。 调压方式：变电所的变压器一般选择有载调压方式。 主变选择计算书见“附录二”5.3主变压器选择结果表5.1 主变选择型号额定容量/kVA高压（kV）中压（kV）低压（kV

34、）空载损耗/KW高低短路损耗/KW阻抗电压（%）空载电流（%）连接组别SFSZ9-25000/11025000/25000/25000110±8*1.25%38.5±2*2.5%10.521.8112.5降压型 高中10.5 高低17.5 中低6.50.53YN y0d116无功补偿6.1无功补偿的意义电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力网络安全经济运行，对保证用户的安全用电和产品质量是非常重要的，根据统计，用户消耗的无功功率是它的有功功率的50100%，同时电力系统本身消耗的无功功率可达到用户的2575%。无功功率的不足，将造成电压的下降，电能损耗增大，电力系统稳定的

35、破坏，所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡，系统的无功电源不仅靠发电机供给，而且调相机、并联电容器组均可提供无功电源，电力系统的无功电源可以采用分散补偿的方式，具体的无功补偿方式就是在高压网上的低压侧并联电容器，利用阶梯式调节的容性无功补偿感性无功，而配电所装设的并联电容器装置的目的是为了改善电网的功率因数，并联电容器装置向电网提供阶梯式调节的容性无功，以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电压。总之，补偿变压器的无功损耗，补偿高压网的无功缺额。在进行主接线设计时，应确定为了平衡无功功率而需要在变电所中装设无功补偿装置的类型、台数和容量。6.2无功补偿的原则根据并联电容器装置设计技术

36、规程SDJ25-85：第1.02条 电容器装置的设计须执行国家的技术经济政策，并根据安装地点的电网条件、谐波水平、自然环境、运行和检修要求等合理地选择接线方式，布置型式和控制、保护方式，做到安全可靠、经济合理和运行检修方便。第1.03条 电容器装置的总容量应根据电力系统无功规划设计，调相调压计算及技术经济比较确定，对35110kV变电所中电容器装置的总容量，按照无功功率就近平衡的原则，可按主变压器容量的10%30%考虑。第条 电容器装置宜设在主变的低压侧或主变主要负荷侧。第2.1.1条 小电流接地系统的电容器装置应采用中性点不接地的星形或双星形接地。 对无功电源与无功负荷采取在各级电压电网中分

37、级补偿、就地平衡的原则。在220kV及以下电压级变电所常用并联电容器补偿 并联电容器容量的选择：对35-110kV变电站中的电容器总容量，按无功功率就地平衡原则，可按主变容量的10%30%考虑，分在610kV两段母线上安装。（此设计选取10%）。 并联电容器型式及其接线方式的选择：无功补偿的并联电容器可以选择密集型电容器或者由单个的电容器组成的电容器组（单个容量选100kVar），电容器组的数量由上述计算出的总容量和单个电容器的容量计算而得，还要将他们分成两部分，接在变电所的两个低压母线上。他们的接线方式有三角形（一般用于较小容量的电容器组）和星形接线两种方式，星形接线的电容器额定电压应该为所

38、接母线电压的相电压，而三角形接线的电容器额定电压应该为所接母线电压的线电压。在星形接线方式中，一般还采用双星形接线方式，以便采用中性线不平衡电流保护，双星形台数为6的倍数，单星形台数为3的倍数。 在本所设计中，将采用高压集中补偿的方式，在10kV母线上装设补偿电容器，采用双星形连接方式。 查发电厂电气部分设计计算资料可选择型号为BGF11/-100-3W的电容器，其技术参数为：表6.1 电容器选择型号额定电压（kV）额定容量（kVar）额定电容（uF）相数重量（kg）BGF11/-100-3W11/1007.9365 台数计算：n=25000*2*0.1kVar/100kVar=50（台），因

39、为本所采用双星形连接，而且要在10kV单母线分段的两端各接入一组，电容器个数应为12的倍数，应选60台。7中性点接地方式的确定 电力系统三相交流发电机、变压器接成星形绕组的公共点，称为电力系统的中性点。电力系统的中性点的接地方式有中性点直接接地方式（大电流接地系统）和中性点不接地方式（小电流接地系统）或经消弧线圈及高阻抗接地方式。根据我国电力系统的实际情况，110kV及以上电力系统为降低绝缘水平和费用而采用中性点直接接地方式；而63kV及以下电力系统采用中性点不接地方式或经消弧线圈及高阻抗接地方式。所以，变压器不同电压等级绕组的中性点接地方式由相应的电力系统中性点接地方式决定。 根据电气设计手

40、册I第2.7节中关于“主变压器中性点接地方式”的规定，电力网中性点的接地方式，决定了主变压器的中性点的接地方式。（1）变压器中性点接地点的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比X0/X1<3，以使单相接地时全相上工频电压不超过阀型避雷器的灭弧电压；X0/X1<1.5以使单相接地时短路电流不超过三相短路电流。（2）所有普通变压器的中性点都经隔离开关接地，以使运行调度灵活选择接地点。（3）选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成中性点不接地的系统。7.1 110kV电压级中性点接地方式110kV及以上电压级系统为大电流接地系统，所以主变压器110kV电压级中性点

41、接地方式，应选择中性点直接接地方式。7.2 35kV与10kV电压级中性点接地方式在我国63kV、35kV和610kV系统均为小电流接地系统，它们的中性点应选用中性点不接地、经消弧线圈接地或高电阻接地的方式。在中性点不接地系统中，当发生单相接地故障时，不能构成短路回路，故短路电流不大，但故障点与导线对地分布电容形成回路，故障点又不太大的容性电流通过，有可能使故障点的电弧不能自行熄灭并引起弧光接地过电压，甚至发展成相间短路故障，使事故扩大。在变压器的中性点装设消弧线圈，使消弧线圈产生的感性电流与接地容性电流相抵消，减小了接地故障点的电流，提高了供电可靠性。中性点经消弧线圈接地时，有完全补偿、过补

42、偿与欠补偿之分，为防止部分线路停运且合并运行线路出现单相接地故障时，欠补偿可能出现电弧谐振，一般采用过补偿方式。3563kV系统接地电容电流大于10A，610kV系统若接地电容电流大于30A时，应选择经消弧线圈接地的接地方式。具体电容电流计算公式如下：架空线路 （7.1）式中 L线路的长度（km）； 架空线路的电容电流（A）； 2.7、3.3系数，前者适用于无架空地线的线路，后者适用于有架空地线的线路（有些35kV架空线路全长无架空地线，仅在靠近变电所的12km有架空地线，称为进线保护段）； 线路的额定线电压（kV）。Ic=3.3*35*70*0.001*1.13=9.69A<10A,不

43、接地电缆线路 （7.2）式中 L线路的长度（km）； 架空线路的电容电流（A）；线路的额定线电压（kV）。Ic=0.1*10*30*1.16=34.8>30A,选择经消弧线圈接地。 由于变电所本身母线对地也有分布电容电流，所以在上述计算的基础上还应该增加一个百分数。6kV系统增加18%、10kV系统增加16%、35kV系统增加13%、63kV系统增加12%、110kV系统增加10%。 由计算结果知道，110kV侧选择直接接地方式，35kV侧选择不接地方式，10kV选择经消弧线圈接地。7.3消弧线圈选择用消弧线圈接地时应注意：（1）消弧线圈应由系统统筹规划，分散布置，应避免整个电网中只装一

44、台消弧线圈，也应避免在一个变电所中装设多台消弧线圈，在任何运行方式下，电网不得失去消弧线圈的补偿。（2）在变电所中，消弧线圈一般装在变压器中性点上610kV消弧线圈也可装在调相机的中性点上。（3）当两台主变压器合用一台消弧线圈时，应分别经隔离开关与变压器中性点相连。消弧线圈容量选择公式为Q=KIcUN/ （7.3）K系数，过补偿时取1.35；610kV系统需要加装消弧线圈时，由于主变的610kV侧一般是三角形接线，没有中性点，故对610kV侧需要加装专用接地变压器，因接地变压器高压绕组为星形接线，可以利用接地变610kV侧的中性点接入消弧线圈。接地变的容量应该大于消弧线圈的容量，一般应该在61

45、0kV的每一段母线上都安装型号一样、相同容量的接地变。接地变的低压侧可以兼做所用电。8所用变压器的设计 参考设计手册I第3-10，35110kV设计规范第3-3，发电厂电气部分第3-3。根据发电厂电气部分第3-3节中关于变电所所用电接线的介绍：变电所的所用电负荷，一般都比较小，变电所的主要所用电负荷是变压器冷却装置（包括风扇、油泵、水泵），支流系统中的充放电装置和硅整流设备、空气压缩机、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等，当变电所装有同步调相机时，还有调相机的空气冷却器和润滑系统的油泵和水泵等负荷。这些负荷容量都不太大，因此变电所的所用电只需0.4kV一级，采用动力和照明混合供电

46、方式。 根据35110kV设计规范第条 在有两台及以上主变压器的变电所中，宜装设两台容量相同、可互为备用的所用变压器，分别接到母线的不同分段上。根据设计手册I第3-10，所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，所用低压侧多采用单母线接线，当有两台所用变时，采用单母线分段接线方式，平时分列运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。所以综合考虑各种因素，装设两台S11-100/10电力变压器作为本变电所的所用变压器，并将它们分别接在主变压器低压侧母线的不同分段上。这种所用电源引接方式具有经济性好和供电可靠性高的特点。表8.1 所用变压器选择型号额定容量/kVA额定电压/kV损耗/KW

47、阻抗电压（%）空载电压（%）联接组别总体质量/t高压低压空载短路S11-100/1010010.50.40.21.541Y yn0D yn110.6459短路电流计算9.1 短路的危害1、通过故障点的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。2、短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起他们的损坏或缩短他们的使用寿命。3、电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。4、破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至整个系统瓦解。9.2 短路电流计算的目的1、电气主接线比选比较与选择2、选择断路器等的电器设备，或对这些设备提出技术要求3、为继电保护的设计以

48、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9.3 短路电流计算的一般规定 为了所选到合适的高压电器，为了能合理选择轻型电器，在主接线设计时，应考滤限电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。短路电流计算应包括以下规定：第3.2.1条 验算导体的稳定性和电器的动稳定热稳定以及电器开断电流的能力，应按本设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的510年发展规划（一般应按本工程的建成之后的510年）。在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方式。第3.2.2条 选择导体和电器时所用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。第3.2.3条 选择导体和电器时，对不带电抗的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器610kV出线与厂用分支回路，除其母线