第一篇：220KV降压变电所开题报告（推荐）
《220KV降压变电所电气一次系统设
计》开题报告
一、课题的目的和意义
电是能量的一种表现形式，电力工业已经与我们的生活密不可分，并被广泛应用到我们生活中的每一个角落。电力工业是国民经济的一个重要组成部分。国民经济发展越快，对电能的需求量也就越大。随着时代的发展，电力工业的使用范围不断扩大，电能的消费量不断上升，世界能源消耗变化总趋势是电能将成为主要能源。电能将作为衡量国家经济发展和现代化水平的标志，所以发展电力是当今世界每个国家的重点。而对电力系统的要求也变得越来越高。
电力系统是电力工业的物理实体，变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来，在电力系统中起着至关重要的作用。科学的变电站设计方案能够提升配电网的供电能力和适应性，降低配电网损耗和供电成本，减少电力设施占地资源，体现“增容、升压、换代、优化通道”的技术改造思路[1]。同时可以增加系统的可靠性，节约占地面积，使变电站的配置达到最佳，不断提高经济效益和社会效益[2]。
本次的设计，是以掌握变电站生产过程为基础进行的，涉及到电气主接线的设计、变压器的选择、短路计算、导体与电气设备选择和校验、供电系统的继电保护、供电系统的防雷与接地等方面，把大学所学到的各种课程进行衔接，对电力系统有一个更加全面的认识。
二、课题研究的具体内容和拟采用的研究手段
本次220KV降压变电所电气一次系统设计具体分为以下部分：
（1）变电站电气主接线的设计（绘制主接线图）；
（2）变压器选择（包括容量计算、台数和型号的选择）；
（3）短路电流计算；
（4）主要电气设备选择及校验；
（5）室内外配电装置设计（完成10KV配电装置配置图、室内外配电装置断面图）；
（6）继电保护及防雷装置（完成避雷针保护范围及接地装置图）。
文献综述
1.研究背景和现状分析
自我国建国以来，经过80多年的迅速发展，我国总装机容量和发电量稳居世界第四位。1992年，电力增长率为10.9%，国民生产总值为12%，二者只比，即所谓电力消费弹性系数为0.908，这表明电力与国民经济没能同步增长，电力尚且不能满足经济发展的需求。[6] 由于我国电力行业起步比较晚，目前我国变电站主要现状是老设备向新设备转变中，20万千瓦及以上大型机组已采用计算机监控系统，大多数变电所已装设自动化系统，实现了无人值班和调度自动化。迄今，我国电力工业已进入大机组、大电厂、大电力系统、高电压和高自动化的新阶段。
结合我国电力现状，为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，优化发展变电站，规划以220KV、110KV、10KV电压等级设计变电站。从我国目前部分地区用电发展趋势来看，新建变电站应充分体现出安全性、可靠性、经济性和先进性。[7]变电所在电力系统中的的地位和作用是确定变电所属于哪种类型的主要标志。我国现今变电所的最高电压等级为330～500KV，变电所可分为以下六种类型：
（1）枢纽变电所[5]
它位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330～500的变电所，称为枢纽变电站。全站停电后，将会引起系统解列，甚至出现瘫痪。
（2）中间变电所[5]
高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集 2～3个电源，电压为220～330kV，同时又降压供给当地用电，这样的变电站主要起中间环节的作用。全站停电后，将引起区域电网解列。
（3）地区变电所[5]
高压侧电压一般为110～220kV，向地区用户供电为主的变电站，这是一个地区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。
（4）终端变电所[5]
在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kV，经降压后直接向用户供电的变电站。全站停电时，仅使其所供的用户中断供电。
（5）企业变电所[8]
企业变电所是工矿企业的专用变电所，其中大型联合企业的总变电所，电压多为220KV。容量为200～300MVA。一般企业变电所，电压多为110KV。
（6）终端（包括分支）变电所[8]
终端或分支变电所1～2回线路接入，接线较简单，所址位置接近负荷点，电压等级多为110KV。
随着高一级电网的出现，变电所的地位和作用也发生着变化。如本次设计为的220KV变电所的设计，在过去属于枢纽变电所，在今天已经下降为地区变电所。
2.220KV变电所电气一次系统设计内容
在对课题的了解的基础上，查阅了大量资料，对本次课设有了一个大概的思路。以大量书籍上的理论为依据，分析可知，220KV变电所一次系统的设计应包含以下内容：
2.1电气主接线设计
电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。主接线代表了发电厂或变电所电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。通俗意义上说主接线就是把发电厂或变电所中的各个设备用导线将它们科学地连接起来，组成产生和分配、传输电能的主体。[4]
电气主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。[3]主接线的确定对电力系统中电气设备的选择，配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟订有较大的影响。因此，必须正确处理好各个方面的关系，全面分析有关的影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线的设计方案。其中变压器和主接线的形式是变电所的关键部分。
2.2变压器的选择
现代电力系统以交流输配为主，电力变压器起着连接不同电压等级电力网的重要作用。因此合理选择变压器对系统运行的可靠性及经济性有重大影响。变压器的选择包括变压器台数、容量及型式的选择。[3]
2.3短路计算
短路电流的主要目的主要是为了选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求；评价并确定网络方案，研究限制电流措施；为继电保护设计与调试提供依据；分析计算送电线路对通讯设施的影响。计算内容为系统在最大运行方式时，各枢纽点的三相短路电流和单相接地短路电流。假若短路电流过大，应采取措施将其限制到合理水平。在设计中，短路电流均采用使用计算法。[9]
2.4导体与电气设备选择和校验
导体与电气设备的选择和校验是设计的重要组成部分之一，它在总造价中占了很大的比重。
电力网的各种载流导体，是输送电能的主要通路。为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济的运行，选择导线应满足：发热条件、电压损耗条件、经济电流密度、机械强度和电晕条件，并且对以上五个条件进行校验。母线的选择项目一般包括材料、型式、敷设方式和截面选择，并应进行短路热稳定和动稳定的校验。[10]
电气设备的选择主要是指变电所或开关站中的断路器、隔离开关、负荷开关、电压互感器、电流互感器等一次设备的选择。不同的电气设备因承担的工作任务和工作条件不同，各设备具体的选择方法也不同。但是为了保证工作的可靠性及安全性，在选择它们时的基本要求是相同的，即按正常工作条件选择，按短路条件进行校验。对于断路器、熔断器，特别要校验其开断短路断流的能力。[3][10]
2.5继电保护装置的选择和整定
当电力系统中，一旦故障发生，必须迅速而有选择性的切除切出故障元件，这是电力系统安全运行最有效的方法之一。为了维持系统稳定运行，切出故障时间常常小于百分之几秒。实践证明必须在每个电气原件上装设继电保护装置。装设继电保护装置的基本要求是：满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性。[11][10]
继电保护装置主要分为电力变压器的保护和电力线路的保护。
2.6防雷及接地
对于 220KV变电所来讲，通常是负担一个地区的变配电工作，如果没有有效的防雷措施，在发生雷击的时候，设备一旦瘫痪将会给这一地区的生产生活造成不利的影响，严重影响国民经济和人民生活 ,因此 ,变电所的防雷保护必须是十分可靠的。[12][13]
变电所遭受雷害可能来自两个方面:一是雷直击于变电所电力设施或建筑物。二是雷击线路 ,沿线路向变电所入侵的雷电波。对直击雷的保护 ,一般采用避雷针或避雷线。应使需要保护的所有设备和建筑物都处于避雷针或避雷线的保护范围内。[13]
3.总结
通过查阅的各种文献，期刊和书籍，对设计已经有了一个初步的认识，对设计流程也有了一个大概的掌握。为自己的毕业设计论文提供了理论和科学的依据。把各个学科所学的知识连贯起来，成了一个整体，也对变电所有了深刻的认识，明白了变电所的建设其实是一环扣一环紧密相连的，每一个部分都马虎不得，应该慎重严肃的进行每一步的设计。
4.参考文献
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第二篇：220KV降压变电所的设计社会实践报告
220KV降压变电所的设计社会实践报告大石桥市供电局的几日的实践生活使我从客观上认识到了生活的艰辛。这段时间里，我像一个真正的员工去对待工作，感觉自己已经不是一个学生了，每天早上7点起床，然后像个上班族一样上班。实践过程中遵守该行的各项制度，虚心向有经验的同事学习。几日的实践生活使我懂得了很多以前不知道的东西，对国家电力系统事件识别与安全防御也有了更深的了解。
近十年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。变电所的规划、设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发和利用动力资源，用最少的支出(含投资和运行成本)为国民经济各部门与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。这里所指的“充足”，从国民经济的总体来说，是要求变电所的供电能力必须能够满足国民经济发展和与其相适应的人民物质和文化生活增长的需要，并留有适当的备用。变电所由发、送、变、配等不同环节以及相应的通信、安全自动、继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展，又经历了规划、设计、建设和生产运行等不同阶段。各个环节和各个阶段都有各自不同的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个有关阶段，都要制订相应的专业技术规程和一些技术规定。但现代变电所是一个十分庞大而又高度自动化的系统，在各个专业系统之间和各个环节之间，既相互制约又能在一定条件下相互支持和互为补充。为了适应我国国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，瞻前顾后，需要设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电所，用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效益。
第三篇：110kv变电所 开题报告
一、课题研究的目的和意义
随着科学技术的发展，作为现代工业发展的基础和先行官—电力工业，也随之有了很大的发展。电力需求的大大增加，促使电力技术和电力工业进一步向高电压，大机组，大电网的方向发展。由于大电网的出现，世界各国电力工业发展和运行的经验说明：电力系统愈大，调度运行就愈能合理和优化，经济效益就愈好，应变事故的能力就愈强。所以许多发达的国家的国家的电力系统都已联合成统一的国家电力系统，甚至联合成跨国电力系统[1]。
110kV变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量。随着国民经济的发展，工农业生产的增长需要，迫切要求增长供电容量，拟新建110kV变电所。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。随着变电所综合自动化技术的不断发展与进步，变电站综合自动化系统取代或更新传统的变电所二次系统，继而实现“无人值班”变电所已成为电力系统新的发展方向和趋势[2]。
目前，我国小城市和西部地区经济的不断发展对电能资源的要求也越来越高。西部主要是高原地带，在高海拔的条件下，农村现有的变电技术远达不到经济的快速发展，这也在一定程度上影响了西部地区和中小城市变电技术的推广和应用技术的深化。随着西部经济的不断发展，35kV以下电压已经满足不了供电需求，所以只能建设35kV以上的变电所。考虑到在35kV以上变电所的成本高低，110kV是性价比最高的。因此，需要创造条件有针对性地提高对小城市以及农村的变电站的建设，来提高农村和西部地区的用电质量，多建造一批110kV变电所[3]。
二、文献综述
当今世界各方面因素正冲击着全球电力工业，在国外变电所技术有十分剧烈的竞争，而世界范围内的变电所都采用了新技术;其次，不同的环境要求给所有的电力供应商增加了额外的责任，使电力自动化设备尤其是高压大功率变电站的市场开发空间大大拓展[4]。另外高压变电所的最终用户对变电站的自动控制、节能、环保意识越来越强烈，迫使其上游提供者尤其是系统集成商更加重视地区性
电能分配技术方面的需要，所以变电所在世界上飞速的发展，从而要求我国变电技术上也要加入世界先进的变电技术行业。变电所在配电网中的地位是十分重要的，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。因此，变电所的建设既是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代化供用电的实时，可靠，安全，经济欲行管理的需要。
随着电网建设改造和110kV变电所深入负荷中心与电网配电自动化系统的实施，要求电网变电所既要安全可靠地向用户供电，又能与配电网自动化系统资源共享，实现变电所远动通信，实时数据测量和采集，电气设备运行监控，一、二次设备实时运行状态监测，防误操作闭锁、电容器的自动投退，主变有载开关的自动调节，小电流接地系统的选线以及继电保护和自动装置的投退，定值的检查和远方修改等功能，从而在配电网络正常运行时，能监视各种运行工况，优化运行方式，合理控制负荷，调整电压和无功功率，自动计量计费[5]。在配电网发生异常或故障时，能迅速查出异常情况并快速切除，隔离故障，迅速恢复非故障线路供电。要实现这些功能，采用常规变电所的一、二次设计，选用传统的二次设备是很难满足要求的，必须利用先进的计算机技术，研制和开发变电所自动化系统，以全微机化的新型二次设备代替常规设备，尽量做到硬件资源、信息资源共享，用不同的模块软件实现常规设备的各种功能，用计算机局域网代替大量信号电缆的联接，用主动模式代替常规设备的被动模式。
变电所自动化系统，不仅功能上满足了配电自动化的要求，而且集微机监控、数据采集和微机保护于一体，将调度自动化、继电保护、变电管理和通信等综合为一体，做到硬、软件资源共享。实现了配电网自动化系统和城网变电所的遥控、通测、通信、遥调的要求，并实现了变电所的无人值班运行，同时简化了变电所二次部分的硬件配置，减轻了施工安装和运行维护的工作量，降低了变电所的总造价和运行费用[6]。
随着科学技术的不断进步，断路器交流操作技术的成熟，保护和监控系统安全可靠性的提高和对室外环境的适应范围扩大，小型化无人值班110kV变电所必然向“三无”(即无人值班、无房屋建筑、无电缆沟道)方向发展。
三、基本内容和预期达到的目标
课题研究的基本内容：
1.根据任务书的要求，拟定2～3个初步方案，经初步经济技术比较，得出两个较优方案，并进行主接线方案设计论证。
2.配置各电压等级的电压互感器和电流互感器。
3.配置主变压器保护110kV线路继电保护。
4.配置系统继电保护及自动装置。5.设计操作电源系统。6.设计控制、信号系统。预期达到的目标：
110kV电压能成功变电成35kV，10kV等级，然后通过35kV设备区，10kV高压室，再主控楼的指挥保护下进行分配和传送。
四、整体方案
110kV变电站有以下几部分组成： 1.主变压器
作用是把110kV电压变为35kV和10kV的电压等级。
2.110kV设备区
这区域的设备包括: 线路设备（断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器和避雷器等）
母线和母线设备（断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器和避雷器等等）
这些设备的作用是把110kV电压等级的电能进行分配和传送[3]。
3.35kV设备区
这区域的设备包括: 线路设备（断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器和避雷器等等）
母线和母线设备（断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器和避雷器等等）
这些设备的作用是把35kV电压等级的电能进行分配和传送。
4.10kV高压室
这区域的设备包括：
线路设备（断路器、隔离开关、电流互感器
母线和母线设备（断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器和避雷器等等）
无功补偿设备（电容器、放电线圈等等）
这些设备的作用是把10kV电压等级的电能进行分配和传送[4]。
5.主控楼
中央控制室（对全站设备进行控制操作）
继电保护室（保护全站设备的安全运行，迅速切除故障设备，确保这个系统的安全运行）
通信设备室（变电站与外界的联系）
蓄电池室等等（为控制设备、保护设备、通讯设备提供电源）[7]。
中央控制室110kV继电保护室主变压器主控通讯设备室楼10kV35kV蓄电池室分配传送分配传送
图 变电所原理图
五、技术路线或者研究方法
研究方法：
根据110kV变电所的国内外现状特点和发展前景，以及各地不同情况，在借鉴已建110 kV降压变电所设计经验的基础上，对110 kV降压变电所所址的选择、电气主接线、二次接线的设计、电气设备的平面布置、电气设备选型、防雷、接地等方面提出一系列设计思路。
（1）主变容量和型号的选择是根据负荷发展的要求。包括主变压器型号的选择，冷却方式，有无励磁，有载还是无载调压方式[8]。
（2）电气主接线的设计确定主接线的形式对变电站电气设备的选择、配电
装置的布置、供电可靠性、运行灵活性、检修是否方便以及经济性等都起着决定性作用[9]。变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建[10]。主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，我们可以进行定量评价。灵活性的基本要求是满足调度时灵活性的要求，满足检修时灵活性的要求以及满足扩建时灵活性的要求，大的电力工程往往要分期建设，从最初的主接线过渡到最终的主接线，每次过渡都应该比较方便，对已运行部分影响小，改建的工程量不大[11]。
（3）短路电流的计算及电气设备的选择根据电力系统接线图及本所电气主接线图，制定短路计算等值网络图，拟订必要的短路计算点，用实用计算法或上机计算出选择电气设备所需的各组短路电流。并将计算值列表备用。所必须的知识点包括：短路电流的计算方法；设计中通常以三相短路作为电气设备的选择方法；根据短路计算网络的具体情况，可按同一变比法或按个别变化法计算短路电流。应选择的电气设备如下：各电压等级的母线、绝缘子、断路器、隔离开关、电压及电流互感器。按正常情况下选择电气设备，按短路情况下校验电气设备的动稳定，热稳定等。对于软母线来说不用校验其动稳定，对于开关来说不用校验其开断能力[12]。
六、进度安排
第一周～第四周：熟悉课题，检索文献、资料，了解110kV变电所设计的现状，理清设计思路，撰写开题报告，准备开题答辩。
第五周～第九周：完成主接线方案，对变电所的一次系统进行设计和相关数据计算。
第九周～第十二周：对变电所的二次系统进行设计。
第十三周～第十五周：撰写并修改毕业设计，完成说明书，绘制图纸。第十六周～第十七周：准备毕业答辩。
参考文献
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第四篇：某35KV降压变电所的继电保护总结
总结
本设计的课题为某35kV降压变电所的继电保护设计，主要的工作任务如下：
1、通过对比各接线方案，对变电所主接线方案进行选择。因为本设计的35KV变电站出线回路侧为4-8回，而且多为一、二级负荷，是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短，主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二次侧单母线分段的总降压变电所主接线（即全桥式接线）。
2、分析原始材料，本设计利用需要系数法计算得出该变电所的总计算负荷。因计算最大负荷时功率因数cosP因此需要.57543.30.850.92，30S306393在低压侧进行无功补偿，补偿容量为QC1278.7kvar。
3、进行短路电流计算，目的是为了正确选择和校验电气设备，以及继电保护装置的整定计算。本设计采用标幺值法进行短路电流计算，分别计算出在最大运行方式和最小运行方式下各短路计算点的短路电流。
4、对变电所继电保护及故障分析。故障包括线路故障和变压器的内部与外部的故障。同时选择对线路和主变压器设置相应的继电保护装置。
5、对主变继电保护整定计算及继电器的选择。同时差动保护为主保护，由于10KV侧二次电流大，因此10KV侧作为基本侧。根据各个保护的实际情况选择继电器，如，根据继电器的动作电流选择过电流保护中的电流继电器。
6、对线路的保护进行整定计算。对35KV侧线路采用三段式电流保护整定计算，对于10KV侧线路采用电流速断保护和过电流保护的整定计算。同时根据各个整定保护选择相应的继电器。
毕业论文的完成过程中，遇到的问题：
1、在对主变各继电保护进行继电器选型时，因为对数据的整定处理方面可能会有所偏差，所以可能最后的选型方面会有所不合适的地方。
2、在进行差动保护确定基本侧时，参照书上的例子和参考网上文献时有所出入。书上定义当二次电流大的一侧为基本侧，而网上文献当两侧的电流相差不多时，选择高压侧为基本侧。自己最终选择参考书上的定义来选择基本侧，即二次电流大的一侧为基本侧。
望各位老师能够批评指正。
第五篇：电气课程设计110kv降压变电所电气部分设计
课程设计
110kv降压变电所电气部分设计
——第组
班级：电气班
姓名：
学号：
同组人：
时间：2011
XX大学XX学院电光系
一、原始资料
1.负荷情况
本变电所为某城市开发区新建110KV降压变电所，有6回35KV出线，每回负荷按4200KW考虑，cosφ=0.82,Tmax=4200h，一、二类负荷占50%，每回出线长度为10Km；另外有8回10KV出线，每回负荷2200KW，cosφ=0.82,Tmax=3500h，一、二类负荷占30%，每回出线长度为10km；
2.系统情况
本变电所由两回110KV电源供电，其中一回来自东南方向30Km处的火力发电厂；另一回来自正南方向40Km处的地区变电所。本变电所与系统连接情况如图附I—1所示。
图附I—1
系统示意图
最大运行方式时，系统1两台发电机和两台变压器均投入运行；最小运行方式时，系统1投入一台发电机和一台变压器运行，系统2可视为无穷大电源系统。
3.自然条件
本所所在地的平均海拔1000m，年最高气温40℃,年最低气温-10℃，年平均气温20℃，年最热月平均气温30℃，年雷暴日为30天，土壤性质以砂质粘土为主。
4.设计任务
本设计只作电气初步设计，不作施工设计。设计内容包括：①主变压器选择；②确定电气主接线方案；③短路电流计算；④主要电气设备及导线选择和校验；⑤主变压器及出线继电保护配置与整定计算⑥所用电设计；⑦防雷和接地设计计算。
二、电气部分设计说明书
（一）主变压器的选择（组员：丁晨）
本变电所有两路电源供电，三个电压等级，且有大量一、二级负荷，所以应装设两台三相三线圈变压器。35KV侧总负荷P=4.2×6MW=25.2MW，10KV侧总负荷P=2.2×8=17.6MW，因此，总计算负荷S为
S=(25.2＋17.6)/0.82MVA=52.50MVA
每台主变压器容量应满足全部负荷70%的需要，并能满足全部一、二类负荷的需要，即
S≥0.7
S30=0.7×52.20MVA=36.54MVA
且
S≥（25.2×50%＋17.6×30%）/0.82MVA=21.80MVA
故主变压器容量选为40MVA，查附录表Ⅱ-5，选用SFSZ9—40000/110型三相三线圈有载调压变压器，其额定电压为110±8×1.25%/38.5±5%/10.5KV。YNyn0d11接线，阻抗电压U%=10.5,U%=17.5,U%=6.5.（二）
电气主接线
本变电所110KV有两回进线，可采用单母线分段接线，当一段母线发生故障，分段断路器自动切除故障段，保证正常母线不间断供电。35KV和10KV出线有较多重要用户，所以均采用单母线分段接线方式。主变压器110KV侧中性点经隔离开关接地，并装设避雷器进行防雷保护。本所设两台所用变压器，分别接在10KV分段母线上。
电气主接线如图所示。
（三）短路电流计算（组员：
陆晓敏
於佳）
1.根据系统接线图，绘制短路等效电路图如图所示
取基准容量S=100MVA,基准电压U=115KV、U=U=37KV、U=10.5KV，则
I==KA=0.5KA
I=I==KA=1.56KA
I==KA=5.5KA
各元件电抗标幺值计算如下：
（1）
系统1电抗标幺值
X=
X=0.198
（2）
变压器T1、T2电抗标幺值
X=X=0.167
（3）
线路WL1电抗标幺值
X=0.091
（4）
线路WL2电抗标幺值
X=0.12
（5）
变压器T3电抗标幺值
X=0.167
（6）
三绕组变压器的电抗标幺值
主变压器各绕组短路电压为
U%=0.5×（U%+U%－U%）=10.75
U%=0.5×（U%+U%－U%）≈0
U%=0.5×（U%+U%－U%）=6.75
故各绕组电抗标幺值为
8*=X9*==
X10*=X11*=
X12*=X13*==
（7）35kv出线线路电抗标幺值
35KV出线型号为LGJ—120(见导线选择部分)，设线距为1500mm，查附录表2-15得x1=0.347欧姆/千米，则
X14*=0.347*10*100/(37*37)=0.253
2.系统最大运行方式下，本变电所两台主变器（简称主变）并列运行时的短路电流计算
在系统最大运行方式下，系统1两台变压器和两台变压器均投入运行，短路等效电路图如图所示
X15*=
==0.167+0.12=0.287
（1）K1点短路
系统1的计算电抗为
==0.274
查附录3-1汽轮发电机计算曲线的，系统1在0s、0.2s、∞时刻向K1点提供的短路电流分量有效值的幺值分别为
I”*=3.159,I0.2*=2.519,I*=2.283
系统2向K1点提供的短路电流为
Ik=
则流入K1点总得短路电流为
I”=I”*
=3.159kA+1.742kA=3.73kA
I0.2=I0.2*
=2.519kA+1.742kA=3.32
kA
I=
I=2.283kA+1.742kA=3.18
kA
（2）K2点短路
短路等效电路图如图所示。图中
图附Ⅰ-4
系统短路等效电路图
图附Ⅰ-6
X17*=
X18*=
X15*+
X17*+=0.274+0.135+
X19*=
X16*+
X17*+=0.287+0.135+
系统1的电抗为
Xc*=
X18*=0.572
查附录3-1汽轮发电机计算曲线得，系统1在0s，0.2s，时刻向K2点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为
I”*=1.45,I0.2*=1.3,I=1.68
系统2向K2点提供的短路电流为
Ik=
==2.771kA
则流入K2点总的短路电流为
I”=I”*=1.45kA+2.771kA=5.6kA
I0.2=I0.2*=1.3kA+2.771kA=5.31kA
I=
I=1.68kA+2.771kA=6.05
kA
（3）k3点短路
短路等效电路图如图附1-7所示。图中
图附1-7
X20*=
X21*=
X15*+
X20*+=0.243+0.219+
X22*=
X16*+
X20*+=0.274+0.219+
系统1的计算电抗为
Xc*=
X21*=0.757
查附录3-1汽轮发电机计算曲线得，系统1在0s，0.2s，∞时刻向K1点提供的短路电流周期分量有效值的标幺值分别为
I”*=1.091,I0.2*=1.002,I=1.2
系统2向K3点提供的短路电流为
Ik=
==7.483
kA
则流入K3点的短路电流为
I”=I”*=1.091kA+7.483kA=14.98kA
I0.2=I0.2*=1.002kA+7.483kA=14.37kA
I=
I=1.2kA+7.483kA=15.73
kA
（4）K4点短路
短路等效电路图如图附1-8所示。图中
图附1-8
X23*=
X17*+
X14*=0.388
X23*=
X17*+
X14*+=0.274+0.388+
则流入k4点总的短路电流为：
3.00kA
2.90kA
3.09kA
系统最大运行方式下，本变电所两台变压器一台运行一台备用时的短路电流计算及系统最小运行方式下短路电流计算过程与上述过程类似，限于篇幅，不一一罗列，仅将短路电流计算结果列于附录表I-1。
附录表
短路电流计算结果汇总表
主变压器运行方式
短路点
系统最大运行方式
系统最小运行方式
三相短路电流
三相短路电流
I″
I0.2
I∞
ish
I″
I0.2
I∞
ish
并列运行
k1
3.73
3.32
3.18
9.51
2.89
2.75
2.95
7.37
k2
5.60
5.31
6.05
14.28
5.10
4.94
5.28
13.01
k3
14.98
14.37
15.73
38.20
14.01
13.65
14.31
35.73
k4
3.00
2.90
3.09
7.65
2.79
2.73
2.82
7.11
一运一备
k1
3.73
3.32
3.18
9.51
2.89
2.75
2.95
7.37
k2
3.88
3.72
4.06
9.89
3.55
3.46
3.61
9.05
k3
8.99
8.73
9.13
22.92
9.01
8.84
9.08
22.98
k4
2.38
2.31
2.43
6.07
2.25
2.21
2.26
5.74
（四）主要电气设备的选择和校验（组员：
方民兴
付仁龙）
1.假想时间tima的确认
假想时间
tima等于周期分量假想时间tima·p和非周期分量假想时间tima·np之和。其中tima·p
可根据查图4-27得到，非周期分量假想时间tima·np可以忽略不计（因短路时间均大于1s），因此，假想时间tima就等于周期分量假想tima·p。不同地点的假想时间如附录表I-2
所示。
附录表I-2假想时间tima的大小
地点
后备保护动作时间tpr/s
断路器跳闸时间tQF/s
短路持续时间tk/s
周期分量假想时间tima·p/s
假想时间tima·p/s
主变110kV侧
0.1
4.1
3.73/3.18=
1.17
3.9
3.9
110kV母线分段
4.5
0.1
4.6
3.73/3.18=
1.17
4.4
4.4
主变35kV侧
3.5
0.15
3.65
5.60/6.05=
0.93
3.2
3.2
35kV母线分段
0.15
3.15
5.60/6.05=
0.93
2.6
2.6
35kV出线
2.5
0.15
2.65
5.60/6.05=
0.93
2.2
2.2
主变10kV侧
0.2
3.2
14.98/15.73=0.95
2.7
2.7
10kV母线分段
2.5
0.2
2.7
14.98/15.73=0.95
2.3
2.3
2.高压电气设备的选择与校验
（1）主变110kV侧
主变110kV侧计算电流，由于110kV配电装置为室外布置，故断路器选用SW4-110/1000型；隔离开关选用GW4-110D/600型；电流互感器选用LCWD2-110，变比为Ki=400/5，级次组合为0.5/D/D，1s热稳定倍数为35，动稳定倍数为65；电压互感器和避雷器分别选用JCC2-110型和FZ-110型。各设备有关参数见附录表I-3。
附录表I-3
主变110kV侧电气设备
安装地点电气条件
设备型号规格
项目
数据
项目
SW4-110/1000断路器
GW4-110D/600隔离开关
LCWD2-110电流互感器
JCC2-110电压互感器
FZ-110避雷器
210
1000
600
400/5
3.32
18.4
10.26
36.77
36.2
2205
980
196
110kV母线与110kV侧进线的电气设备与主变110kV侧所选设备相同。
（2）主变35kV侧计算电流，故断路器选用SW2-35/1000型，隔离开关选用GW5-35G/1000型，电流互感器选用LCWD1-35型，电压互感器和避雷器分别选用JDJJ-35型和FZ-35型。各35kV电气设备有关参数见附录表I-4。
附录表I-4
主变35kV侧电气设备
安装地点电气条件
设备型号规格
项目
数据
项目
SW2-35/1000断路器
GW5-35G/1000隔离开关
LCWD1-35电流互感器
JDJJ-35电压互感器
FZ-35避雷器
600
1000
1000
1200/5
5.478
24.8
15.19
115.4
1089
2500
2079.4
35kV母线与35kV出线电气设备的选择方法与主变35kV侧相同，从略。
（3）主变10kV侧
主变10kV侧计算电流，故断路器选用SN10-10Ⅲ/3000型，隔离开关选用GN10-10T/3000型。各10kV电气
设备有关参数见附录表I-5。
附录表I-5
主变10kV侧电气设备
安装地点电气条件
设备型号规格
项目
数据
项目
SN10-10Ⅲ/3000断路器
GN10-10T/3000隔离开关
LAJ-10电流互感器
JDZJ-10电压互感器
FZ-10避雷器
2199.4
3000
3000
3000/5
14.923
41.08
125
160
381.8
715.4
6400
28125
22500
10kV母线与10kV出线电气设备的选择方法与主变35kV侧相同，从略。
3.消弧线圈的选择
当35kV系统的单相接地电容电流大于10A时，应装设消弧线圈。由式（1-14），本变电所35kV架空线路的电容电流（接地故障电流）为：
所以不需装设消弧线圈。
（五）继电保护配置与整定计算（组员：崔其兵
陈亮)
1、主变压器保护配置
容量为40MVA的变压器应配置以下保护：
（1）瓦斯保护
包括动作与信号的轻瓦斯保护盒动作于跳闸的重瓦斯保护
（2）纵联差动保护
无延时跳开主三侧断路器，可作为变压器的主保护
（3）包括110KV侧复合电压启动的过电流保护和10KV侧过电流保护，其中10KV侧过电流保护作为本侧外部短路后备保护，以较短时限t1断开该断路器；110KV侧保护作为主变压器内部故障及35KV侧外部短路后备，带两段时限t2和t3（t3>
t2>
t1），以t2时限断开35KV侧断路器，以t3时限断开主变三侧断路器。
（4）零序保护
作为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护
（5）过负荷保护
保护装设在主变110KV侧，动作后经延时发出预告信号
2、主变压器继电保护整定
（1）
瓦斯保护
一般瓦斯继电器气体容积整定范围为250-300cm3，本所主变压器容量为40MVA，整定值取250cm3；重瓦斯保护油流速整定范围为0.6-1.5m/s，为防止穿越型故障时瓦斯保护误动作，将油速整定为1m3/s.（2）
纵联差动保护
由BCH-2型差动继电器构成。
1）
计算各侧一次额定电流，选择电流互感器变比，确定个互感器的二次额定电流，计算结果如表
名称
各侧数值
额定电压/kV
38.5
10.5
额定电流/A
40000/
(x
110)=210
40000/
(x
38.5)=600
40000/
(x
10.5)=2199.4
电流互感器的接线方式
D
d
y
电流互感器一次电流计算值/A
x210=363.7
x600=1039
2199.4
电流互感器变比的选择
400/5=80
1200/5=240
3000/5=600
电流互感器二次额定电流/A
363.7/80=4.55
1039/240=4.33
2199.4/600=3.67
取二次额定电流的最大的110KV侧位基本侧
2）
按下列三条件确定保护装置的动作电流
1））躲过变压器的励磁涌流，即
Iop=Krel
IN1T=1.3x210A=273A
2））躲过变压器外部短路时的最大不平衡电流，即
Iop=Krel
Idsq
max=krerl（KnpKsamfi+⊿Uh+⊿Umid+⊿fb2）Ikmax
=1.3x（1x1x0.1+0.1+0.05+0.05）x3.73x103x37/115A
=468A
3))躲过电流互感器二次回路断线的最大负荷电流，即
Iop=Krel
IN1T=1.3x210=273A，取Iop=522A，则差动继电器的动作电流值为Iopk=
x468/80=10.1A
3）
确定基本侧差动线圈的匝数
Ndc=ANo/
Iop=60/10.1=5.94
实际整定匝数为Ndset=5匝，则继电器实际动作电流为Iopk=60/5=12A，保护装置实际动作一次电流为
Iop=12x80/
A=554.3A。
4）
确定非基本侧平衡线圈的匝数
35KV侧
4.33x（Nb2c
+
5）=4.55x5
Nb2c=4.55x5/4.33-5=0.25
10KV侧
3.67x（Nb2c
+
5）=4.55x5
Nb2c=4.55x5/3.67-5=1.2
去平衡线圈匝数Nb2set=0，Nb3set=1匝。
5）
校验相对误差⊿fb
35KV侧
⊿fb2==（0.25-0）/(0.25+0)=0.048
10KV侧
⊿fb3==（1.2
-1）/(1.2+1)=0.032
⊿fb2、⊿fb3均小于0.05，说明以上选择的结果有效，无需重新计算
6）
校验保护灵敏度
在主变10KV侧出口两处短路时归算到110KV侧的最小短路电流为
Ikmin=
Ks=Ikmin/
Iop
=565.8/554.3=1.03<2
灵敏度不满足要求，请改用带制动性的BCH-1型差动继电器。
（3）
过电流保护
1）110KV侧复合电压起动的过电流保护
过电流保护采用三相星形接线，继电器为DL-11型，电流互感器变比为Ki=400/5=80；电压元件接近110KV母线电压互感器。
Iop=
则
低电压继电器动作电压按躲过电动机自启动的条件整定，即
则
负序电压继电器的动作电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定，即
则
保护的灵敏度按后备保护范围末端最小短路电流来校验，即
2）10KV侧过电流保护
过电流保护采用三相星形接线，继电器为DL-11,电流互感器变比为Ki=3000/5=600，动作电流应满足以下条件：
1））躲过并列运行中，切除一台变压器时所产生的过负荷电流，即
2））躲过电动机自起动的最大工作电流，即
去Iop=6210A，则
作近后备保护时，保护的灵敏度为
灵敏度不满足要求，应改用复合电压起动的过电流保护
3）动作时间
10KV侧过电流保护动作时间t1=3s，110KV侧过电流保护第一段动作时间t2=3s+0.5s=3.5s，第二段的动作时间为t3=3.5s+0.5s=4s。
4）过负荷保护
过负荷保护装设在主变110KV侧，按躲过变压器额定电流整定，即
动作时间取10s3、35KV线路保护
（1）电流速断保护
电流速断保护采用的是两相继电器式接线，继电器为DL-11型，电流互感器的变比Ki=150/5=30(35KV出线的计算电流为77.3A)，动作电流按躲过线路末端最大短路电流整定，即
灵敏度按保护安装处两最小相短路电流来校验，即
灵敏度不满足要求，因此改用电流电压连锁速断保护。
（2）定时限过电流保护
点时限过电流保护采用两相两继电器式接线，继电器为DL-11型，电流互感器变比为Ki=30，动作电流按躲过线路最大负荷电流整定，即
灵敏度按线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流来校验：
动作时间t=2.5s
（六）所用电设计
为保证所用电可靠性，所用变压器分别安装于10kV母线I，II段上。所用变压器容量的选择，应按变电所自用电的负荷大小来选取。这里选两台型号为S9-63/10的所用变压器可满足要求。
（七）防雷和接地（组员：
陈鑫）
1.直击雷防护
在变电所纵向中心轴线位置设置两支间距D=98、高度为h=35m的等高避雷针，保护室外高压配电装置、主变压器及所有建筑物。已知出线构架高12.5m（变电所最高点），其最远点距较近避雷针11.5m，建筑物高7m，其最远点距较近避雷针18.7m。按“滚球法”检验避雷针保护范围如下：
本变电所建筑物防雷级别为二级，滚球半径为hr=45m。
因为h=35m
而其最远点距避雷针11.5m<，可见出线架构在避雷针保护范围内。
避雷针在建筑物高度上的水平保护半径为
而其最远点距避雷针18.7m<，可见建筑物也在避雷针保护范围内。
根据以上计算结果可知，变电所装设的两支35m等高避雷针能保护变电所内的所有设施。
2.雷电波侵入保护
为防止线路侵入的雷电波过电压，在变电搜1~2km的110kV进线段架设避雷线，主变压器各侧出口分别安装阀型避雷器。为保护主变压器中性点绝缘，在主变压器110kV侧中性点装设一台避雷器。
3.接地装置设计
110kV为大电流接地系统，查表9-4，其接地电阻要求不大于0.5；35kV系统的接地电流为7A，故要求接地电阻，由表9-4，；10k系统的接地电阻要求不大于10；所用电380/220V系统的接地电阻要求不大于4。故共用接地装置的接地电阻应不大于0.5。
接地装置拟采用直径50mm、长2.5m的钢管作接地体，垂直埋入地下，间距5m，管间用40的扁钢焊接相连成环形，则单根钢管的接地电阻为
式中，K、查表9-5和表9-6.因为，考虑到管间电流屏蔽效应的影响，初选10根钢管作接地体。管间距离a与管长l之比a/l=5/2.5=2，根据n=10和a/l=2查表9-8得，则钢管根数为
最终选10根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体，用404的扁钢焊接相连，环形布置。由此算得接地电阻为
符合要求。
南jing理工大学紫金学院
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