110kv变电站工程电气部分设计大学论文

昆明理工大学成人高等教育

毕 业 设 计（论文）

姓 名： 尹忠魁

学 号： 54

专 业： 电气工程及自动化

年 级： 2013级

学习形式：函 授 夜 大□ 脱 产□

学习层次：高起本 专升本□ 高起专□

函 授 站： 楚雄





昆明理工大学 设计（论文）专用纸

昆明理工大学成人高等教育

毕业设计（论文）任务书

毕业设计（论文）题目： 110kV变电站工程电气部分设计

学生姓名： 尹忠魁 学 号： 54

专业班级：电气工程及其自动2013级 学习形式：函授 夜大 脱产

学历层次：高起本 专升本 高起专 函 授 站： 楚雄

毕业设计（论文）内容：

1、设计参数：

序号 T

4 区域变 110 6 0.44 45 4200 2000 45 1.75

序 距离

号 km

4 0.4 -- 8 12 20 30 10 -- 1 2.5 -- 35 -- 0.8

变电站 电压 进出线所用电率电源距离系统容量穿越功率

类 型 (kV) 回数 (%) (km) (MVA) (MVA)

max

X

d*

X

l

/km

负荷数(条) 总负荷（MW） 距离km 电缆

110 35 10 110 35 10 110 35 10 35 10

cos

2、设计条件：海拔2500m ，污秽等级3，地震裂度8级，最高气温35C，最低

气温-5C，平均温度16.5C，最热月平均温度25C，其他条件不限。

3、设计任务：变电站电气主接线设计，绘制电气主接线图；短路电流计算；变电

站主要导体和电气设备选择校验；变电站屋外高压配电装置设计，绘制屋外配电装置平

面布置图、断面图；变电站过电压及防雷保护规划设计，绘制变电站直击雷保护范围图；

变电站继电保护配置规划设计，绘制变电站继电保护配置规划配置图；编制设计说明书

（含计算书）。

专题（子课题）题目： 无

内 容： 无

设计（论文）指导教师（签字）：

主管教学院长（签字）：

2017年1月10日

电气工程及其自动化（函授）2013级高起本：尹忠魁 第2页 (共 83 页)

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题 目：

设计作者

学 校：

班 次：

姓 名：

110kV变电站电气部分设计

昆明理工大学

2013级

尹忠魁

指导教师：

单 位：

姓 名：

职 称：

昆明理工大学

高 级 工 程 师

电气工程及其自动化（函授）2013级高起本：尹忠魁 第3页 (共 83 页)

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目 录

摘 要 ................................................................ 6

第一章 绪 论 ......................................................... 7

第二章 变电站电气主接线设计 ......................................... 11

2.1电气主接线设计概述 .............................................. 11

2.2电气主接线的初步方案选择设计 .................................... 15

2.3电气主接线方案的经济技术比较 .................................... 17

2.4最优电气主接线方案的确定 ........................................ 18

2.5变电站主变和厂用变选择 .......................................... 18

2.6变电站所用电设计 ................................................ 20

2.7最优电气主接线图绘制 ............................................ 21

第三章 短路电流计算 ................................................. 22

3.1短路电流计算概述 ................................................ 22

3.2短路电流计算过程 ................................................ 24

3.3短路电流计算成果 ................................................ 31

第四章 变电站主要导体和电气设备选择检验 ............................... 33

4.1导体和电气设备选择设计概述 ...................................... 33

4.2导体的选择和校验 ................................................ 37

4.3电气设备的选择和校验 ............................................ 40

4.4无功补偿装置选择设计 ............................................ 52

4.5导体和设备选择成果汇总表 ........................................ 54

第五章 变电站屋外高压配电装置选择设计................................ 57

5.1变压配电装置概述 ................................................ 57

5.2高压配电装置的优化设计 .......................................... 60

5.3高压配电装置平面布置图和断面图的绘制 ............................ 61

电气工程及其自动化（函授）2013级高起本：尹忠魁 第4页 (共 83 页)

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第六章 变电站过电压及防雷保护规划设计................................ 64

6.1变电站过电压及防护概述 .......................................... 64

6.2变电站避雷器的配置规划与选择 .................................... 65

6.3变电站避雷针配置规划及保护范围计算 .............................. 67

6.4变电站接地设计 .................................................. 68

第七章 变电站继电保护配置规划设计 ................................... 70

7.1变电站继电保护的配置规划概述 .................................... 70

7.2继电保护配置规划设计 ............................................ 70

7.3变电站继电保护配置图绘制 ........................................ 77

结 论 ............................................................... 78

总结与体会 ........................................................... 79

谢 辞 ............................................................... 81

参考文献 ............................................................. 81

附 录 ................................................................ 83

电气工程及其自动化（函授）2013级高起本：尹忠魁 第5页 (共 83 页)

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摘 要

本文主要进行110kV变电站设计，对象模拟“110kV**输变电工程”（在建项目），

变电站类型为区域变电站。

本次设计中进行了电气主接线的论证、短路电流计算、主要电气设备的选择及校验

（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器）。分为任务书和说明书两部分，

同时附有变电站电气主接线图、变电站高压配电装置平面图、变电站高压配电装置断面

图、变电站继电保护配置规划图、变电站直击雷保护范围图。该站内主接线分为110kV、

35kV和10kV三个电压等级。

首先根据任务书所给系统及线路和所有负荷的有关技术参数，通过对所建变电站及

出线的考虑和对负荷资料的分析，满足安全性、经济性及可靠性的要求，确定110kV、

35kV、10kV侧主接线的形式，然后通过负荷计算及供电范围确定主变台数、容量及型号，

从而得出各元件的参数，进行等值网络化简，然后选择短路点进行短路计算，根据短路

电流计算结果及最大持续工作电流，对包括母线、断路器、隔离开关、电压互感器、电

流互感器在内地电气设备进行选择和校验，并确定配电装置。根据负荷及短路计算，为

线路、变压器、母线配置继电保护并进行整定计算。本文同时对防雷接地及补偿装置进

行简单的分析，最后给出电气主接线图。

关键词：变电站 主接线 短路电流 装置选择 继电保护 防雷保护

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第一章 绪 论

一、毕业设计目的和意义

毕业设计是检验几年来所学专业知识的一个重要手段，是培养综合素质和工程实

践能力的教育过程，是完成教学计划、实现培养目标的重要教学环节。

毕业设计可以培养独立工作、独立思考并运用已学的知识解决实际工程技术问题的

能力，结合课题的需要可培养独立获取新知识的能力；可以通过毕业设计加强对文献检

索与翻译、计算、绘图、实验方法、数据处理、编辑设计文件、使用规范化手册、规程

等最基本的工作实践能力的培养。

成人教育学生具有社会实践优势，通过毕业设计的训练，可以使自己进一步巩固

加深所学的基础理论、基本技能和专业知识，使之系统化、综合化。

经过毕业设计，所学专业理论知识将得到相当的运用和实践，设计过程与日常工作

开展实践的充分结合将使自己所学的理论知识提升到更高的运用层次，为完成实际工程

设计奠定扎实的基本功和基本技能，最终达到学以致用的目的。

二、毕业设计选题原由

电力系统是由变压器、输电线路、用电设备组成的网络，它包括通过电的或机械的

方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力

元件，它们对电能进行生产（发电机）、变换（变压器、整流器、逆变器）、输送和分配

（电力传输线、配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，

如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。而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，依据我国的国情，以及我国多年来积累的关于变

电站设计的实践和经验，目前我国变电站建设系统容量越来越大，短路电流不断增大，

对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高，而随着科学技术的高速发展，

制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，综自程度越来越高，遥控遥信

技术在广大范围内得到了应用，电力系统的变电技术也有了新的飞跃，我国变电站设计

出现了一些新的趋势。

目前，结合地域特点和供电可靠性的要求，一乡（镇）一站（变电站）的变电站设

置方式得到了广泛推广应用。

本人的工作岗位为电网规划，主要从事区域配电网规划和配电网建设项目前期管理

工作（项目可研、设计组织管理），结合实际工作实践，参考目前正在实施“110kV**输

电气工程及其自动化（函授）2013级高起本：尹忠魁 第7页 (共 83 页)

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变电工程”（在建项目），本次毕业设计选题为“110kV变电站电气部分设计”，旨在深入

掌握110kV变电站设计的基本流程，变电站电气主接线的选定、主要设备选型、短路计

算、防雷接地保护等相关知识，这既是对几年来所学专业知识的一次实践，又能结合工

作实际需求，提高自身专业理论水平和实际工作能力。

三、设计任务要求

1.本次设计任务的要求

根据设计任务书的要求，分析原始数据资料后，基本明确本次变电设计任务，即在

规定的时间内完成 110kV 变电站初步设计。最终得出以下成果：初步设计说明书、计

算书合订本一份；完成以下设计图：推荐方案电气主接线图一张、配电装置平面布置图

一张、配电装置断面图一张、防雷布置图一张。

2.本次设计的题目及参数

（1）设计参数

变电站 电压 进出

类 型 kV 线数

所用 电源 系统 穿越

电率 距离 容量 功率 序号 T

% km MVA MVA

max

X

d*

4 110 6 0.44 45 4200 2000 1.75 45

地区

变电站

负荷数(条) 总负荷（MW） 距 离km 电缆

序 距离

号 km

cos

X

l

/km

110 35 10 110 35 10 110 35 10 35 10

4 0.4 --- 8 12 --- 35 20 --- 30 10 1 2.5 0.8

（2）设计条件：海拔2500m ，污秽等级3，地震裂度 8级，最高气温35C，最

低气温 -5C，平均温度 16.5C，最热月平均温度25C，其他条件不限。

（3）设计任务：变电站电气主接线设计，绘制电气主接线图；短路电流计算；变

电站主要导体和电气设备选择校验；变电站屋外高压配电装置设计，绘制屋外配电装置

平面布置图、断面图；变电站过电压及防雷保护规划设计，绘制变电站直击雷保护范围

图；变电站继电保护配置规划设计，绘制变电站继电保护配置规划配置图；编制设计说

明书（含计算书）。

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四、对设计课题和原始资料的分析

1.设计题目：110kV变电站电气部分设计

2.原始资料

（1）建设性质及规模

本站位于**市西南部山区，主要以35kV电压向周边乡（镇）7座35kV变电站（公

用变电站）辐射供电，优化区域35kV网架结构，缩短35kV线路供电半径。同时，以

10kV电压向该站所在及邻近乡（镇）直供电。其性质为区域变电站。

电压等级：110/35/10kV

线路回数：110kV近期4回，远景发展2回；35kV近期4回，远景发展4回；10kV

近期5回，远景发展5回。

（2）设计课题分析

主题 主题内容 已知参数 自然条件 分析结论

电气工程及其自动化（函授）2013级高起本：尹忠魁 第9页 (共 83 页)

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该变电站具有 110kV、35kV、10 kV三个

110kV部分有110kV

设计主题内容为出线，10kV侧有12 回出线，因此，根

110/35/10kV区域变电据《电气工程设计手册》相关内容，110kV

站的电气主接线、配电装主接线适宜双母线接线，35kV 适宜双母

置、防雷接地、继电保护线接线或单线分段接线，10kV 侧适宜单

的配置规划，其设计的重母线分段或双母线接线，配电装置适宜

110kV 点是变电站电气主接线采用普通中型配电装置，在设备部分主

变电站的拟订及配电装置的布变中性点及出线均装设避雷器，中性点

工程电置。设计内有电气主接线经隔离开关直接接地，并装设有两段零

气部分方案的设计、短路电流计序保护及放电间隙保护。在110kV变电

初步设算、导体、设备选型、设站中它主要用于降压，此变电站中我们

计 计防雷保护和接地装置、采用了三相变压器，在功率和电压等级

继电保护的配置规划、绘上完全满足了我们的设计需要。电气主

制电气一次主接线图、配接线由于直接影响着电力系统的可靠

电装置的平面布置图、断性，至关重要，因此对它的选择应加以

面图以及防雷图、写设计足够的重视。考虑到系统的可靠性、灵

说明书。 活性、经济性等因素，所以在本变电站

进出线4回，其中

进线设计回，出线

路回，电源距离44

公里，系统容量海拔

2000MVA，最大利用£1600m ，污秽

小时4200h，系统电等级3，地震

抗1.75，所用电率裂度8级，最

出线8回，供电距最低气温 -5

离30公里，供电负度，平均温度

出线12回，供电距月平均温度

离10公里，供电负25度，其他条

荷20MW，其中有一件不限。

回电缆供电，供电

距离2.5公里。功

率因数0.8，穿越功

率45MVA。

电压等级，110kV 侧以接受功率为主。

110kV 侧共有6 回进线，35kV 侧有8 回

中可以考虑采用无功补偿装置。

0.44％。35kV部分，高气温35度，

荷35MW。10kV部分，16.5度,最热

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第二章 变电站电气主接线设计

2.1电气主接线设计概述

一、 电气主接线设计依据

1、《设计任务书》要求；

2、《变电站设计技术规程》；

3、《电力工程设计手册》；

4、根据变电站在电力系统中的地位和作用；

5、根据变电站的最终建设规模；

6、根据变电站负荷的大小和重要性；

7、根据系统备用容量的大小；

8、根据变电站主接线设计的具体参数；

二、变电站主接线设计的原则

电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技

术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术

要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和

设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。在接线方式上，

根据《电力工程电气设计手册》对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压

侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若

能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在 110kV～220kV 配电装置中，当出

线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4 回时，一般采用分段单母线接线。在

枢纽变电站中，当110～220kV出线在4回及以上时，一般采用双母接线；在大容量变

电站中，为了限制6～10kV出线上的短路电流，一般可采用下列措施：变压器分列运行、

在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器、采用低压侧为分裂绕组的变压器、出线上装

设电抗器。主接线应使满足供电可靠，运行灵活和经济等基本要求。

（一） 可靠性方面

（1）可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考

虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的

总结，设计时应予遵循。

（2）主接线的可靠性是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的

综合，主接线设计要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。

（3）是可靠性并不是绝对的，评价可靠性时不能脱离变电站在系统中的地位和作

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用，充分从断路器检修时，能否不影响供电，线路、断路器或母线故障时以及母线检修

时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电，以及

变电站全部停运的可能性等。

（二） 灵活性方面

（1）要调度灵活，操作简便，应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调

配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。

（2）在检修是应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而

不影响电力网的正常运行及对用户的供电。

（3）在负荷增加扩建时应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在

不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一

次和二次设备等所需的改造最少。

（三）经济性方面

（1）做到投资省，主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资。

（2）占地面积小，电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地

和节省构架、导线、绝缘子及安装费用，在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。

（3）三是电能损耗少，在变电站中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应

经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。

（四）其它

（1）变电站的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，如

桥形接线、变压器－线路组等，在满足继电保护的要求下，也可在地区线路上采用分支

接线，即 T 形接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。

（2）在具有两台主变压器的变电站中，当 35kV～220kV 线路为两回时，若无特殊

要求，该电压级主接线均采用桥形接线。

（3）在 35kV～60kV 配电装置中，当线路为 3 回以上时，一般采用单母线或单母

线分段接线。若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接

线。

（4）在 6kV～35kV 配电装置中，线路回数不超过 5 回时，一般采用单母线接线

方式，线路在 6 回及以上时，一般采用单母线分段的接线方式。当短路电流较大时、

出线回路数较多、功率较大等情况时，可采用双母线接线方式。通常，不设旁路断路器。

（5）在 110kV～220kV配电装置中，当线路为3～4回时，一般采用单母线分段接

线，若在枢纽变电站，线路在 4 回及以上时，一般采用双母线接线。

（6）如果断路器不允许停电检修，则应增设相应的旁路设施，其原则基本同发电

厂，当需旁路的断路器较少时，首先考虑采用以母联或分段断路器兼作旁路断路器。在

35kV～60kV 配电装置中，若接线方式为单母线分段，可增设旁路母线和隔离开关，用

分段断路器兼做旁路断路器；若为双母线时，可不设旁路母线，仅增设旁路隔离开关，

用母联断路器兼作旁路断路器。在 110kV～220kV 配电装置中，若最终出线回路较少时，

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亦可用母联兼作旁路断路器，当 110kV 线路在 7 回及以上时，220kV 线路在 5 回及

以上时，一般专设旁路断路器；在系统中地位重要的变电站，110kV 线路在 6 回及以

上、220kV 线路在 4 回及以上时，亦设置专用旁路断路器。

（7）变电站主变压器的 110kV～220kV 侧断路器常接入旁路母线。

（8）当采用六氟化硫（SF6）等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手

车式断路器时，均可不设旁路设施。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线

首先应满足这个要求。对可靠性应注意的问题：应重视国内外长期运行的实践经验及其

可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践。主接线的可靠性要包括一次

部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大程度上取决

于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。要考虑所设计变电站在电

力系统中的地位和作用。主接线可靠性的具体要求如下：

1) 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。

2) 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并保

证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。

3) 尽量避免发电厂、变电站全部停运的可能性。

（9）设计步骤

1）分析原始资料，从本工程情况、变电站类型、设计规划容量（近期，远景），主

变台数及容量、电力系统情况、负荷情况、环境条件、设备制造情况等资料汇集并分析，

保证设计的先进性、经济性和可行性。

2）拟定主接线方案，根据设计指导老师下发的设计任务书要求在原始资料分析的

基础上，可拟定出若干个主接线方案，对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以

及母线结构等充分考虑，应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术

合理、经济可行的主接线方案。

3）对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。

4）高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。

5）五是将最终确定的主接线，按工程要求，绘制电气主接线图

6）将通过复核的设计资料打印并提交，准备答辩。

三、变电站电气主接线设计规程条文说明

电气主接线是根据变电站在电力系统中的具体用途条件确定的，它以电源和出线为

主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中

间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而本站各电压等级进出线均

超过四回，采用有母线连接。

四、变电站电气主接线设计方法

1、单母线接线

单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置

等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需

电气工程及其自动化（函授）2013级高起本：尹忠魁 第13页 (共 83 页)

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使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需

短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压

等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。

单母接线适用于：110～200KV 配电装置的出线回路数不超过两回，35～63KV，配

电装置的出线回路数不超过 3 回，6～10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回，才采

用单母线接线方式，

2、单母组分段接线

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。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和

不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路

都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两

个方向均衡扩建，单母分段适用于：

110KV～220KV 配电装置的出线回路数为 3～4 回，35～63KV 配电装置的出线回路

数为 4～8 回，6～10KV 配电装置出线为 6 回及以上，则采用单母分段接线。

3、单母分段带旁路母线

这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为 35～110KV 的

变电站较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。

4、桥形接线

当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可

分为内桥和外桥接线。

内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时，采用

内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。

外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿

越功率，较为适宜。为检修断路器 LD，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开

关以供检修 LD 时使用。当线路故障时需停相应的变压器。

所以，桥式接线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造价低等优

点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。

5、一个半断路器接线

两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电可

靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面

积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。

6、双母接线

它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止

对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修

期需要停电。对于，110K～220KV 输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修

时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110KV～220KV

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双母线接线的配电装置中，当出线回路数达 7 回，（110KV）或 5 回（220KV）时，一

般应装设专用旁路断器和旁路母线。

7、双母线分段接线

双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到

不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常

用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容

易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，

占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时，母线不分段。

综上几种主接线的优缺点和可靠性及经济性，根据设计的原始资料可知该变电站选

择双母线接线方式。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护

装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。当 110KV

出线为 7 回及以上，220KV 出线在 4 回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这

样节省了断路器及配电装置间隔。

8、增设旁路母线

为了保证单母线分段或双母线的配电装置在进出线断路器检修时不中断对用户的

供电，可在需要的时候增设旁路母线，以便提高供电可靠性，减少负荷停电时间，但这

会导致投资增加。

2.2电气主接线的初步方案选择设计

一、110kV侧主接线选择

110kV侧共有进出线6回。

名称 缺点 优点 适用范围 备注

单母线

分段接

线

1、当一段母线或母线隔

1、用断路器把母线分段后，对离开关故障或检修时，该

重要用户可从不同段进行供电；段母线的回路都在检修110～220kV配电装置不适应本站，但

2、任意一段母线故障时，可保期内停电；2、当出线为出线回路数为3～4回 可靠性较差。

证正常母线不间断供电。 双回路时，常使架空线路

出现交叉跨越。3、扩建

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双母线线正常工作；2、调度灵活，能2、母线故障或检修时，上时，或当110～220kV适用于本站，但

接线 适应系统中各种运行方式调度容易误操作；3、出线断配电装置，在系统中居可靠性稍差。

时需向两个方向均衡扩

建。

1、供电可靠，检修母线及工作1、增加一组母线每回路110～220kV配电装置

母线发生故障时，能利用备用母就需增加母线隔离开关；出线回路数为5回及以

和潮流变化需要；3、扩建方便；路器检修时，线路无法供于重要地位，出线回路

4、便于试验。 电。 为4回及以上时。

1、具有双母线接线的各种优点；110kV出线在6回及以双母线

2、检修出线断路器时，能够正增加投资。 上，220kV出线在4回带旁路

常供电。 及以上。 接线

适用于本站，满

足供电可靠性。

二、35kV侧主接线选择

35kV侧出线8回，供电负荷35MW。

名称 优点 缺点 适用范围 备注

单母线接线简单清晰，设备少，操作方便，装置的出线回

接线 便于扩建和采用成套配电装置。 路数不超过3

不够灵活可靠，母线任一元件故

障或检修均需使整个配电装置不适应本站。

停电。

1、用断路器把母线分段后，对重故障或检修时，该段母线的回路

要用户可从不同段进行供电；2、都在检修期内停电；2、当出线

任意一段母线故障时，可保证正常为双回路时，常使架空线路出现

母线不间断供电。 交叉跨越。3、扩建时需向两个

1、供电可靠，检修母线及工作母35～63kV配电

线发生故障时，能利用备用母线正装置的出线回

常工作；2、调度灵活，能适应系路数超过8回双母线

统中各种运行方式调度和潮流变时，或连接电源接线

化需要；3、扩建方便；4、便于试较多，负荷较大

验。 时。

1、当一段母线或母线隔离开关

方向均衡扩建。

1、增加一组母线每回路就需增

加母线隔离开关；2、母线故障

或检修时，容易误操作；3、出适用于本站。

线断路器检修时，线路无法供

电。

35～63kV配电

回。

单母线35～63kV配电适用于本站，但

分段接装置的出线回可靠性较差，扩

线 路为4～8回时。 建困难。

三、10kV侧主接线选择

10 kV侧出线10回，供电负荷20MW。

名称 缺点 优点 适用范围 备注

单母线接线简单清晰，设备少，操作方便，

接线 便于扩建和采用成套配电装置。

不够灵活可靠，母线任一元件故6～10kV配电装

障或检修均需使整个配电装置置的出线回路不适应本站。

停电。 数不超过5回。

1、当一段母线或母线隔离开关

1、用断路器把母线分段后，对重故障或检修时，该段母线的回路

要用户可从不同段进行供电；2、都在检修期内停电；2、当出线

任意一段母线故障时，可保证正常为双回路时，常使架空线路出现

母线不间断供电。 交叉跨越。3、扩建时需向两个

方向均衡扩建。

1、供电可靠，检修母线及工作母

1、增加一组母线每回路就需增

线发生故障时，能利用备用母线正6～10kV配电装

加母线隔离开关；2、母线故障

常工作；2、调度灵活，能适应系双母线置，当短路电流

或检修时，容易误操作；3、出适用于本站。

统中各种运行方式调度和潮流变接线 较大出线需要

线断路器检修时，线路无法供

化需要；3、扩建方便；4、便于试带电抗器时。

电。

验。

6～10kV配电装单母线

置的出线回路分段接适用于本站。

为6回及以上。 线

四、初步方案的选定

1、110kV侧接线：

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方案Ⅰ：双母线接线 据《电力工程电气设计手册》，110kV至220kV配电装置出

线回路数5回或者以上必须选择双母线接线规定。而本站110kV侧有出线6回，但出线

断路器检修或故障时，该回路必须停电。

方案Ⅱ：双母带旁路接线 这种接线增加了旁母、旁路断路器、旁路隔离开关等，

虽然增加投资成本，但供电可靠性提高，出线断路器故障或检修时，保证了对该站供电，

同时保证了穿越功率对外输送。

2、35kV侧接线：

方案Ⅰ：双母线接线 据《电力工程电气设计手册》，35kV至63kV配电装置出线

回路数超过8回，或连接电源较多，负荷较大时，选择双母线接线规定。但出线断路器

检修或故障时，该回路必须停电。而本站35kV侧有出线8回，供电负荷35MW，平均单

条线路供电负荷4.375MW，且35kV断路器检修时间较短，故选择双母线接线。

方案Ⅱ：单母线分段接线 据《电力工程电气设计手册》，35kV至63kV配电装置

出线回路数为4至8回时，选用单母线分段接线。本站35kV供电负荷35MW，总供电负

荷较大，故不选该接线方式。

3、10kV侧接线：

方案Ⅰ：单母线分段接线 据《电力工程电气设计手册》，6kV至10kV配电装置出

线回路数为6回及以上，选用单母线分段接线的规定。本站10kV共有出线12回，为提

高供电可靠性，在选择10kV出线断路器时，用性能较好的六氟化硫开关，所以暂时选

择单母线分段接线。

方案Ⅱ：双母线接线 据《电力工程电气设计手册》，6kV至10kV配电装置，当短

路电流较大，出线需要带电抗器时，选择双母线接线规定。待到短路计算完成，需要出

线带电抗器时，选择双母线接线。

初步主接线方案一

110kV侧 35kV侧 10kV侧

双母线分段接线 双母线接线 单母线分段接线

初步方主接线案二

110kV侧 35kV侧 10kV侧

双母线接线 双母线接线 单母线分段接线

2.3电气主接线方案的经济技术比较

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主接线所选的两个初步方案，主接线中压、低压次侧方案相同，只比较一次侧方案。

方案 特性 特点 经济性 可靠性 灵活性

当本站出线断路器故障或

检修检修时，均可通过旁能适应系统中各种

一 备上来看，需多加一个障或检修时，可由盘

路母线正常正常送电，提运行方式调度和潮

高供电可靠性；今后扩建流变化需要，试验

方便，但占地面积有所增方便。

加。

今后扩建方便；当进出线

断路器故障或检修时，故当进出线断路器故

二 障或检修断路器的进出线较经济 障或检修时，故障或

必须停电；占地面积较第检修线路只好停运

一方案少。

增加了盘路母线，占地

面积较有所增加，从设当进出线断路器故

间隔设备及7组隔离路临时供电。

开关，建设费用增加。

能适应系统中各种

运行方式调度和潮

流变化需要，试验

方便。

2.4最优电气主接线方案的确定

通过以上分析比较，可以发现第一方案虽然投资费用有所增加，但可以保证断路器

故障或检修时正常供电，供电可靠性较高，符合当前市场发展的总体需求，110kV断路

器故障修复时间一般是6至7天，而且因故障停电造成的停电损失是少供电量电费的成

本的十倍，从已知条件可知，本站35kV侧供电负荷35MW，10kV侧供电负荷20MW，110kV

侧有穿越功率45MVA。以断路器故障停电一次造成少供负荷10 MVA，6天修复，将造成

少供电量225.23万kWh,造成的损失就相当于22523万kWh。考虑综合因素选第一方案

为本变电站的主接线方案。

110kV侧 35kV侧 10kV侧

双母线分段接线 双母线接线 单母线分段接线

2.5变电站主变和厂用变选择

变压器是主要的电气设备之一，其担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务，

确定合理的变压器台数、容量和型号是变电站可靠供电和网络经济运行的保证。特别是

我国当前的能源政策是开发、利用、节约并重，近期以节约为主。因此，在确保安全可

靠供电的基础上，确定变压器的台数、容量和型号，提高网络的经济运行将具有明显的

经济效益。

从任务书原始资料分析，本次设计任务的变电站是110kV区域变，它是以110kV

受功率为主，把所受功率转供至其它110kV变电站和通过主变传输至35kV及10kV母线

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上，因此，选择主变台数时，要确保供电的可靠性,保证两台变压器不出现同时停运。

为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电站中一般装

设两台主变压器。考虑到两台主变压器同时发生故障机率较小，适用远期负荷的增长及

扩建，而当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器可承担70％的负荷，保证全变

电站正常供电，故选择两台主变压器互为备用，提高供电可靠性。

在具有三种电压等级的变电站，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器

容量的15％以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备，主变宜采用

三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕

组变压器都较少，而且本次所设计的变电站具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作

的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器，变压器选择性能比较：

比 较单台变压器两台变压器

供电安全比满足要求满足要求

技

术

指

标灵活方便性灵活性差灵活性好

供电可靠性基本满足要求满足要求

供电质量电压损耗略大电压损耗略小

扩建适用性稍差好

经济电力变压器的综合投跟两台变压器相比所需要的花费

指标资要少

花费投资比较多

一、主变压器的选定

主变容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期

10～20年的负荷发展，对于城郊变电站，主变压器容量应与城市规划相结合，对于有重

要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余主变压器的容量一般应满足60%

的全部最大综合计算负荷，该变电站35kV侧负荷为35MW，10kV侧负荷为20MW，功率因

数0.8。当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器按可承担70％～80％的负荷保

证全变电站的正常供电进行选择。

S=0.7×（35＋20）/0.8＝48.125(MVA) ＝48.125 (MVA)

*1-2

查《电力工程电气设计手册》334页（S=100kVA），

j

型号 容量比 U% U% U%

SFSL7-63000 100/100/50 121 38.5 10.5 18.5 10.5 6.5

额定电压（kV）

高压侧 中压侧 低压侧

*1-2*1-3*2-3

二、所用变压器的选定

当所内有较低电压母线时，一般均由这类母线上引接1～2个所用电源，所用电源

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引接方式具有经济性和可靠性较高的特点。本站所用电占用率0.44％。

所用变压器容量的确定：

S＝（35＋20）×0.44％/0.8＝0.3025（MVA）＝302.5（kVA）

查《电力工程电气设计手册》412页，选择SLZ-315/10型变压器，其技术数据见

7

下表。

型号

C-315/10 315 10 0.4 0.88 3.47 4 1.4 Y，yno

额定容量阻抗电空载电连接组

（kVA） 压（％） 流（％） 别

额定电压(kV) 损耗（kW）

高压 低压 空载 负载

2.6变电站所用电设计

变电站的所用电是变电站的重要负荷。在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维

护方便是要求，使设计达到经济合理、技术先进，保证变电站安全、经济的运行。

一、所用变压器台数的确定

本变电站总容量为126MVA，另有45MVA穿越功率，且变压器采用强迫油循环水冷型，

为保证所用电运行可靠、安全，装设两台所用变压器。

二、所用电源的引接方式

根据当所内有较低电压母线时，一般均由这类母线上引接1～2个所用电源，这一

所用电源引接具有经济和可靠性较高的特点。本站采用从10kVⅠ段母线引接一个电源，

从10kVⅡ段母线引接一个电源的接线方式。

三、所用变压器低压侧接线

所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明和用一个电源。

所用电低压侧采用单母线分段接线方式，平时分列运行。

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2.

7最优电气主接线图绘制

一、绘制主接线图说明

电气主接线是变电站为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气

设备之间相互连接关系的传送电能的电路，此设计绘制主接线图内容包括变压器、母线、

断路器、隔离刀闸、线路等，为了清晰和方便，将三相电路图描绘成了单线图，并将互

感器、避雷器、电容器、中性点设备等元件也在图纸上表示了出来。

二、绘制的CAD图

设计图纸按工程设计要求,采用CAD绘制，绘制图如下：

附：电气主接线方案图

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第三章 短路电流计算

3.1 短路电流计算概述

电力系统的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行

状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，因为它们会破坏对用户的

正常供电，电气设备的正常运行。

短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对

于中性点接地系统）发生通路的情况。

在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接

地短路。其中三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他

类型的短路都是不对称短路。

短路时，通过故障点的短路电流和所燃起的电弧，会使故障元件损坏，当短

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。同时，发生短路时，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，还将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。

电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较

少，三相短路的机会最少。但三相短路情况最严重，应给予足够的重视。因此，我们都

采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。

一、短路电流计算的目的

1.在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定接线方案是否需要采取限制

短路电流的措施等。

2.在选择电气设备时，为了保证各种电气设备和导体在正常运行和故障情况下都能

安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要用短路电流进行校验。

3.计算软导线的短路摇摆。

4.在选择继电保护装置和进行整定计算。

二、电力系统短路电流计算的条件

1. 正常工作时，三相系统对称运行。

2. 所有电源的电动势相位角相同。

3. 系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机磁饱和、磁滞、涡

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流及导体集肤效应等影响；转子结构完全对称；定子三相绕组空间位置相差120电气角

度。

4. 电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备阻抗值不随电流

大小发生变化。

5. 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50％负荷接在高压母线

上，50％负荷接在系统侧。

6. 同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）。

7. 短路发生在短路电流为最大值的瞬间。

8. 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

9. 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻

都略去不计。

10.元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。

11.输电线路的的电容略取不计。

12.用概率统计法制定短路电流运算曲线。

o

三、计算短路电流的一般规定

1.验算导体和电器的动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工

程设计规划容量计算，并考虑电力系统5～10的远景发展规划。确定短路电流时，应按

可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线

方式。

2.选择导体和电器的短路电流，在电气主接线的网络中，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。

3.选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时

的短路电流为最大的点；对带电抗器6～10KV 出线，选择母线至母线隔离开关之间的引

线，套管时，短路计算点应取在电抗器之前，其余导体和电器的计算短路点一般选择在

电抗器之后。

4.导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流验算。

若中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单向，两相接地短路较三相严重时，则

应按严重的情况计算

三、短路电流计算的方法（运算曲线法）

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在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。电力系

统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小，但一般三相短路的

短路电流最大，造成的危害也最严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状

态下也能可靠工作，因此作为选择检验电气设备的短路计算中，以三相短路计算为主。

三相短路用文字符号d表示。在计算电路图上，将短路所考虑的额定参数都表示出来，

并将各元件依次编号，然后确定短路计算点，短路计算点要选择得使需要进行短路校验

的电气元件有最大可能的短路电流通过。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所

流经的一些主要元件表示出来，由于将电力系统当做有限大容量电源，短路电路也比较

简单，因此一般只需采用阻抗串并联的方法即可将电路化简，求出求等效总阻抗，在换

算成计算电抗，根据计算曲线查出短路电流标幺值，在换算成有名值。步骤如下：

1.网络化简，画出计算电路图，得到各电源对短路点的转移阻抗。

2.求各电源的计算电抗（将各转移阻抗按各发电机额定功率归算）。

3.查运算曲线，得到以发电机额定功率为基准值的各电源送至短路点电流的标么

值。

4.求（3）中各电流的有名值之和，即为短路点的短路电流。

5.在要求提高计算准确度的情况下，可进行有关的修正计算。

3.2 短路电流计算过程

一、计算电路图

kVA

二、主要元件的电抗

取S=100MVA，电压基准值为各段的平均额定电压：121kV、38.5kV、10.5kV。

j

1. 主变压器

型号 容量比 U% U% U%

额定电压（kV）

高压侧 中压侧 低压侧

*1-2*1-3*2-3

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SFSL7-63000 100/100/50 121 38.5 10.5 18.5 10.5 6.5

U%=1/2(U%+ U%- U%)=1/2(18.5+10.5-6.5)=11.25

1d*1-2*1-3*2-3

U%=1/2(U%+ U%- U%)=1/2(18.5+6.5-10.5)=7.25

2d*1-2*2-3*1-3

U%=1/2(U%+ U%- U%)=1/2(6.5+10.5-18.5)=-0.75

3d*2-3*1-3*1-2

T11dBN

X= (U%/100) ×(S/S)=(11.25/100) × (100/63)=0.1786

X= (U%/100) × (S/S)=(7.25/100) × (100/63)=0.1151

T22dBN

X= (U%/100) ×(S/S)=(-0.75/100) × (100/63)0

T32dBN



2. 线路X:

L

X=X

L1

×L×(S/U)

BB

2

X=0.4

L1

×L×(S/U)=0.4×45×（100/121）=0.1229

1

BB

2

2

X=0.4

L2

×L×(S/U)=0.4×30×（100/38.5）=0.8096

2

BB

2

2

X=0.4

L3

×L×(S/U)=0.4×10×（100/10.5）=3.6281

3

BB

2

2

X=0.4

L4

×L×(S/U)=0.4×2.5×（100/10.5）=0.9070

4

BB

2

2

3.系统:

X=X

d*d

´

×(S/U)=1.75×(100/2000)=0.097

Bex

二、短路电流计算

1.d点短路时：

1

经网络变换以后：

1

1111



XXXX

2345

XXX//X//X//X

1612345

X

1

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=0.097+1/(5+1/0.1202)=0.097+1/13.319

X

1

1

1

5

X

2

=0.1721

计算电抗：X=X×(S/S )=0.1721×(2000/100)3.4

js116exj



经过查《电力工程设计手册》P189页

标幺值：I=0.416 I= 0.422 I=0.422

0*1*2*

有名值：

I= I·I=0.416 ×(S/（×U）) =0.416×（2000/（1.732×121）

00*exB

b

=3.97（kA）

I= I·I=0.422 ×(S/（×U）) =0.422×（2000/（1.732×121）

11*exB

b

=4.03（kA）

I= I·I= I＝4.03（kA）

22*

b

1

3

3

冲击电流幅值(K取1.80)：

ch

I=2.55I=2.55×3.97=10.124（kA）

ch0

冲击电流有效值：

I=1.51I=1.51×3.97=5.995（kA）

ch0

短路容量：

S=×121×3.97=832.001(kVA)

d

3

UI=1.732

N0

2.d点短路时：

2

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经网络变换以后：

d:XXX//X//X//XXX//(XX)X

217123410119127



=0.1721+（1/2×0.1786）+2.5397=2.8011

计算电抗：

X=X×(S/S )=2.8011×(2000/100)

js217ej

=56.022

因为： X按无穷大系统来处理。

js2

3，



所以： I=I=I=1/X=1/2.8011=0.357

0*1*2*17

I=I=I=I×I=0.357×5.5=1.9635（kA）

0120*j

冲击电流幅值:

I=2.55I=2.55×1.9635=5.0069（kA）

ch0

冲击电流有效值：

I=1.51I=1.51×1.9635=2.9649（kA）

ch0

短路容量：

S= I×S=0.357×100=35.7(MVA)

d0*j

3.d点短路时：

3

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d:XXX//X//X//XXX//(XX)X

318123410119128



=0.1721+（1/2×0.1786）+0.1306=0.392

计算电抗：

X=X×(S/S )=0.392×(2000/100)=7.84

js318ej

因为： X 3，按无穷大系统来处理。

js3



所以： I=I=I=1/X=1/0.392=2.551

0*1*2*18

I=I=I=I×I=2.551×5.5=14.0305（kA）

0120*j

冲击电流幅值:

I=2.55I=2.55×14.0305=31.1477（kA）

ch0

冲击电流有效值：

I=1.51I=1.51×14.0305=21.1929（kA）

ch0

短路容量：

S= I×S=2.551×100=255.1 (MVA)

d0*j

4.d点短路时：

4

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d:XXX//X//X//XXX//(XX)

41912341011912



=0.1721+（1/2×0.1786）=0.2614

计算电抗：

X=X×(S/S )=0.2614×(2000/100)=5.228

js419ej

因为： X 3，按无穷大系统来处理。

js4



所以： I=I=I=1/X=1/0.2614=3.8256

0*1*2*19

I=I=I=I×I=3.8256×5.5=21.0406（kA）

0120*j

冲击电流幅值:

I=2.55I=2.55×21.0406=53.6534（kA）

ch0

冲击电流有效值：

I=1.51I=1.51×1.9635=31.7713（kA）

ch0

短路容量：

S= I×S=3.8256×100=382.56 (MVA)

d0*j

5.d点短路时：

5

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d:XXX//X//X//XXX//(XX)

52012349131014



=0.1721+1/2×（0.1786+0.1151）=0.3190

计算电抗：

X=X×(S/S )=0.3190×(2000/100)=6.38

js520ej

因为： X 3，按无穷大系统来处理。

js5



所以： I=I=I=1/X=1/0.3190=3.1348

0*1*2*20

I=I=I=I×I=3.1348×1.56=4.8903（kA）

0120*j

冲击电流幅值:

I=2.55I=2.55×4.8903=12.4702（kA）

ch0

冲击电流有效值：

I=1.51I=1.51×4.8903=7.3844（kA）

ch0

短路容量：

S= I×S=3.1348×100=313.48(MVA)

d0*j

6.d点短路时：

6

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d:XXX

6212015

=0.3190+0.3778

=0.6968

计算电抗：

X=X×(S/S )=0.6968×(2000/100)=13.936

js621ej

因为： X 3，按无穷大系统来处理。

js5



所以： I=I=I=1/X=1/0.6968=1.4351

0*1*2*20

I=I=I=I×I=1.4351×1.56=2.2388（kA）

0120*j

冲击电流幅值:

I=2.55I=2.55×2.2388=5.7088（kA）

ch0

冲击电流有效值：

I=1.51I=1.51×2.2388=3.6059（kA）

ch0

短路容量：

S= I×S=1.4351×100=143.51(MVA)

d0*j

3.3 短路电流计算成果

经以上计算，得出短路电流计算成果表如下：

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附：短路电流计算成果表

短路基准电

点编流I

号 (kA)

d 121 0.502 0.1721 0.4160 3.9700 10.1240 5.9950 832.001

1

d 10.5 5.5 2.8011 0.3570 1.9635 5.0069 2.9649 35.70

2

d 10.5 5.5 0.392 2.5510 14.0305 31.1477 21.1929 255.10

3

d 10.5 5.5 0.2614 3.8256 21.0406 53.6534 31.7713 382.56

4

d 38.5 1.56 0.3190 3.1348 4.8903 12.4702 7.3844 313.48

5

d 38.5 1.56 0.6968 1.4351 2.2388 5.7088 3.6059 143.51

6

短路电

平均电分支电

压抗X

U(kV)

j

短路电流值

j

*

短路电

流标么I (kA) i (kA) I (kA) S (MVA)

值I

0*

0chchd

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第四章 变电站主要导体和电气设备选择检验

4.1 导体和电气设备选择设计概述

在电力系统中，虽然各种电气设备的功能不同，工作条件各异，具体选择方法和校

验项目也不尽相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按

正常工作条件进行选择，并按短路条件来校验动、热稳定性。本设计中，电气设备的选

择包括：导线的选择，高压断路器和隔离开关的选择和电流、电压互感器的选择，避雷

器的选择等。

电气设备的选择必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、

安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。

电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热

稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况

下保持正常运行。

一、选择设计的一般规定与要求

1、一般规则

（1） 应满足正常运行，检修，短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。

（2） 应按当地环境条件校验。

（3） 应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致。

（4） 选择导线时应尽量减少品种。

（5） 选新产品应积极谨慎，新产品应由可靠的试验数据，并经主管部门鉴定合格。

2、有关的几项规定

（1） 在正常运行条件下，各回路的持续工作电流，应按表5-1计算。

（2） 验算导体和电器的短路电流，按下列情况计算

① 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略

去不计。

② 在电气连接网络中，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。

③ 在变电站中，如果接有同步调相机时，应将其视为附加电源，短路电流的计

算方法与发电机相同。

④ 对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常方式是短路电流为最大的地

点。

（3） 验算导体和110KV以下电缆短路热稳定时，所用的计算时间，一般用主保护的

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动作时间加相应的断路器全分闸时间。如主保护有死区时，则采用能对该处死区起作用

的后备保护动作时间，并采用相应处短路电流值。

（4） 导体和电器的动稳定。动稳定以及电器的开断电流，可按三相短路验算。若发电

机出口的两相短路，或中性点直接接地系统，自耦变压器等回路的单相，两相接地短路

较三相短路严重时，则应按严重的情况验算。

导体是各种电器之间的连接（包括母线和线路），大都采用矩形或圆形截面的裸导

线，它们的作用电汇聚、分配和传送电能。它们在运行中有很大的功率通过，在短路时

有巨大的短路电流通过，要承受短路电流的热和力效应和冲击。因此必须经过计算、分

析比较，合理选用材料、截面形状和截面积，以达到安全、经济运行的要求。

导体分为软导体和硬导体，导体的的选择一般按下列各项选择和校验：（1）、导体

材料、类型和敷设方式；（2）、导体截面；（3）、电晕；（4）、热稳定；（5）、动稳定。

二、计算最大工作电流和短路电流引起的热效应

祼

本站按区域变设计，110kV部分有110kV进出线6回， 35kV部分有出线8回，供

电负荷35MW。10kV部分有出线12回，供电负荷20MW，其中有一回电缆供电，功率因数

0.8，穿越功率45MVA。计算时，按照110kV进线4回，出线2回处理。

1．计算最大工作电流：

I=[ (P+P)/COS+穿越功率]/(××n)

max112



3

U

n

=[(35+20)/0.8+45]/(1.732×110×4)

=113.75/762.08=0.1493(kA)=149.3（A）

I=[ (P+P)/COS+穿越功率]/(×)