110KV35KV10KV变电所课程设计
第一部分
设计任务书介绍
一、系统介绍
⑴系统可以视为一个无限大系统，有充足的有功和无功功率。系统采用中性点直接接地的方式。
⑵枢纽变电站距离设计变电所50公里，建议采用LGJ-185导线。
⑶所用电：占总负荷的1％
⑷35KV侧，Ⅰ类荷采用双回路供电；Ⅱ类荷占总负荷的40％；其余为Ⅲ类负荷。
10KV侧，Ⅰ类荷采用双回路供电；Ⅱ类荷占总负荷的35％；其余为Ⅲ类负荷。
二、电压等级及负荷情况
1、电压等级：110
KV、35KV、10KV2、主变：
近期2台，远期2台
3、进出线回路：
⑴
35KV侧近期出现5回，远期出现8回，各回路负荷分别为：3500KV（双回）
1000KV
1000KV
1800KV
1000KV
1500KV
1220KV
⑵
10KV低压侧出现本期5回，远期9回，各回路负荷为：2000KV（双回）1000KV
1500KV
800KV
1000KV
1800KV
200KV
1000KV
（双回）
三、所址：
年平均环境温度
（+250C）；
气候条件一般，无严重腐蚀；
地形平坦，海拔765米；
位于城市远郊，污染较小；
四、设计要求完成以下内容：
⑴
设计说明书
⑵
短路电流计算及设备选择校验
⑶
绘制电气主接线图，方案论证
⑷
试确定防雷及接地，保护方案
⑸
汇总主要设备清单
五、设计要求：
⑴
设计必须符合国家现行设计政策
⑵
依据国标及有关规定
⑶
在保证运行安全可靠的前提下，尽量满足经济性
⑷
积极推广成熟的新产品和新技术，不得使用淘汰产品
第二部分
电气主接线方案确定
一
电气主接线设计原则
电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备已规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单向接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合的考虑各个方面的因素影响，最终得到实际工程确认的最佳方案。
电气主接线的基本原则是以设计任务数为依据，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，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件的设计先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。结合主接线设计的基本原则，所设计的主接线应满足供电可靠性、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。在进行论证分析时更应辩证地统一供电可靠性和经济性的关系，方能做到先进性和可行性。
二
确定主接线方案
原始资料分析
本设计变电站为降压变电站，有三个电压等级，即110/35/10KV。高压侧电压为110KV，有两回进线,采用双回LGJ-185导线与枢纽变电所相距50km；中压侧电压为35KV，有八回出线；低压侧电压为10KV，有九回出线。经分析可知，本变电站为地区变电站。
35KV侧，Ⅰ类负荷采用双回路供电，Ⅱ类负荷占总负荷40%，其余为三类负荷。经分析计算，远期八路负荷为：Ⅰ类：3500KVA（双回）；Ⅱ类：1000KVA、1000KVA、1800KVA、1000KVA（添加）；Ⅲ类：1000KVA、1500KVA、1220KVA。
10KV侧，Ⅰ类负荷采用双回路供电，Ⅱ类负荷占总负荷35%，其余为三类负荷。经分析计算，远期九路负荷为：Ⅰ类：2000KVA、1000KVA；Ⅱ类：1000KVA、1800KVA、700KVA(添加)；三类：1500KVA、800KVA、1000KVA、200KVA。
双回路工作方式：两条双回路互为备用，平时均处于带点状态，一旦一条回路发生供电故障，另一条回路自动投入，从而保证不间断供电。
各类接线的选用原则
主接线的基本形式：主接线的基本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，概括地分为两大类。
(1)
有汇流母线的接线形式。
(2)
无汇流母线的接线形式。
发电厂和变电所电气主接线的基本环节是电源(发电机或变压器)、母线和出现（馈线）。各个发电厂或变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节母线起着汇总电能和分配电能的作用，可使接线简装清晰、运行方便、有利于安装和扩建。但有母线后，配电装置占地面积增加，使用路断器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电气较少，占地面积较小，但只适于出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电所。
结合原始资料所提供的数据，权衡各种接线方式的优缺点，将各电压等级适用的主接线方式列出：
110KV只有两回出线，且作为降压变电所，110KV侧无交换潮流，两回线路都可向变电所供电，亦可一回向变电所供电，另一回作为备用电源。所以，从可靠性和经济性来定，110KV侧适用的接线方式为内桥接线和单母分段两种。
35KV侧，出线回路有八回，且Ⅰ、Ⅱ类负荷占总负荷69%，所以，可选用单母分段和单母分段带旁路两种。
10KV侧，出线回路有九回，且Ⅰ、Ⅱ类负荷占总负荷65%，所以，可选用单母分段和单母分段带旁路两种。
这样，拟定两种主接线方案：
方案Ⅰ：110KV采用内桥接线，35KV采用单母分段带旁路接线，10KV采用单母分段接线。
方案Ⅱ：110KV采用单母分段接线，35KV采用单母分段接线，10KV采用单母分段接线。
方案Ⅰ、方案Ⅱ的接线图如下
方案Ⅰ主接线图：
图2-1
方案Ⅰ主接线图
方案Ⅱ主接线图：
图2-2
方案Ⅱ主接线图
拟定方案中设计方案比较
（1）主接线方案的可靠性比较
110KV侧：
方案Ⅰ：采用内桥接线，当一条线路故障或切除、投入时，不影响变压器运行，不中断供电，并且操作简单；桥连断路器停运时，两回路将解列运行，亦不中断供电。且接线简单清晰，全部失电的可能性小，但变压器二次配电线及倒闸操作复杂，易出错。
方案Ⅱ：采用单母线分段接线，任一台变压器或母线、线路故障或停运时，不影响其它回路的运行；分段断路器停运时，两段母线需解列运行，全部失电的可能稍小一些，不易误操作。
35KA侧：
方案Ⅰ：单母线分段兼旁路接线，检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；当任一母线故障检修时，旁路断路器可代替该母线，使该母线的出线不致停运。
方案Ⅱ：单母线分段接线，检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不至失电，另一段母线上其他线路需停运。
10KV侧：由于两方案接线方式一样，故不做比较。
（2）主接线方案的灵活性比较
110KV侧：
方案Ⅰ：操作时，主变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，扩建方便。线路的投入和切除比较方便。
方案Ⅱ：调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建。
35KV侧：
方案Ⅰ：运行方式较复杂，调度操作复杂，但可以灵活地投入和切除变压器和线路，能满足在事故运行方式、检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。
方案Ⅱ：运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当断路器检修时线路要停运，影响供电。
10KV侧：两方案相同。
（3）主接线方案的经济型比较
将两方案主要设备比较列表如表2-1：
表2-1
项
目
方
案
主变压器（台）
110KV断路器（台）
110KV隔离开关（组）
35KV断路器（台）
35KV隔离开关（组）
10KV设备
Ⅰ
相同
Ⅱ
相同
从表中可以看出，方案Ⅰ比方案Ⅱ综合投资少一些。
（4）主接线方案的确定
对方案Ⅰ、方案Ⅱ的综合比较列表，对应比较它们的可靠性、灵活性和经济性，从中选择一个最终方案
表2-2
方
案
项
目
方案Ⅰ
方案Ⅱ
可靠性
1、简单清晰，设备少2、35KV母线检修时，旁路母线可代替工作，不致使重要用户停电；任一断路器检修时，均不需停电
3、任一主变或110KV线路停运时，均不影响其他回路停运
4、全部停电的概率很小
5、操作相对简单，误操作的几率不大
1、简单清晰，设备多2、35KV母线故障或检修时，将导致该母线上所带出线全停
3、任一主变或110KV线路停运时，均不影响其他回路停运
4、各电压等级有可能出现全部停电的概率不大
5、操作简便，误操作的的几率小
灵活性
1、运行方式较简单，操作稍微复杂
2、便于扩建和发展
1、运行方式简单，调度灵活
2、便于扩建和发展
经济性
1、高压断路器少，投资相对少
2、占地面积较小
1、设备投资比方案Ⅰ相对多
2、占地面积较大
通过以上比较，可靠性上方案Ⅰ优于方案Ⅱ，灵活性方面方案Ⅰ比方案Ⅱ稍差一些，经济性上方案Ⅰ比方案Ⅱ好。
该变电所为降压变电所，110KV母线无穿越功率，选用内桥要优于单母分段接线。现在35KV及10KV全为SF6断路器，停电检修的几率极小。在35KV侧重要负荷所占比重较大，为使重要负荷在母线或断路器检修时不致停电，采用单母分段带旁路接线方式。在10KV侧采用成套开关柜，主变压器10KV侧经矩形铝母线引入开关柜。
经综合分析，决定选方案Ⅰ最终方案，即110KV系统采用内桥接线、35KV系统采用单母分段带旁路接线、10KV系统采用单母分段接线。
第三部分
主变压器形式确定
一
相数确定
主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。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5~10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。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资、增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者满足不了变电站负荷的需要。这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电站设备的投资。
在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。若受到限制时，则可选用单相变压器组。本设计变电所地处海拔765m，地形平坦，有较好的运输条件；且变电所有三个电压等级，有大量Ⅰ、Ⅱ类负荷。所以选用三相变压器作为本设计变电所的主变压器。
二
主变压器容量、绕组及接线方式
1、取同时率为0.9，cos=0.85。
装有两台变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件：
（1）
任一台变压器单独运行时，应满足总计负荷S30大约70%的需要，即
ST0.7
S30
35KV侧总负荷为12020KVA，10KV侧总负荷为10000KVA。
所以，ST
0.7*（12020KVA+10000KVA）=15.4MVA
（2）
任一台变压器单独运行时，应满足全部Ⅰ、Ⅱ类负荷S30(Ⅰ+Ⅱ)的需要，即
ST
S30(Ⅰ+Ⅱ)
即
ST（3500KVA+4808KVA）+（2000KVA+1000KVA+3500KVA）=14.8MVA
所以，主变压器容量选为16MVA。
2、机组容量为125MW及以下发电厂多采用三绕组变压器，但三绕组变压器的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%以上，否则绕组未能充分利用，反而不如选用2台双绕组变压器在经济上更加合理。
三绕组变压器根据三个绕组的布置方式不同，分为升压变压器和降压变压器。降压变压器用于功率流向由高压传送至中压和低压，常用于变电站主变压器。
经综合分析，以及本变电所是降压变电站，采用三绕组变压器。
3、变压器三相绕组的联结组号必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组联结方式只有星形“Y”和三角形“d”两种。因此，变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。
发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，主变压器联结组号一般都选用YNd11和YNyn0d11常规接线。
全星形接线变压器用于中性点不接地系统时，3次谐波无通路，将引起正弦波电压畸变，并对通信设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏度均有影响。
结合变电所设计任务书，综合考虑，采用三相三绕组变压器，联结组号采用YNyn0d11常规接线。
三
冷却方式
油浸式电力变压器的冷却方式随其形式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却等。
中、小型变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管形辐射式冷却器及电动风扇的自然风冷却及强迫风冷却方式散发热量。
本设计变电所的变压器为中、小型变压器，选择采用自然风冷却方式。
四、确定主变压器型号及参数
经以上分析计算，主变压器容量为16MVA。参考《电力工程及毕业设计参考资料》选择两台沈阳变压器厂生产的三相三绕组有载调压变压器，型号为SFS7-1600/110型变压器。
表3-1
主变压器型号及参数
型号
额定电压（KV）
空载损耗（KW）
空载电流（%）
联结组
标号
阻抗电压
高中
高低
中低
SFS7-16000/110
110+_2*2.5%
38.5+_2*2.5%
10.5
19.8
1.2
YN，yn0,d11
10.5
6.5
容量校验：低负荷系数K1=实际最小符合/额定容量=（1+0.2）/16=0.075
高负荷系数K2=实际最大负荷/额定容量=（3.5+2）/16=0.344
另外，查《发电厂电气设备》规定：自然油循环的变压器过负荷系数不应超过1.5。
可见：此变压器能满足要求，故应选用此型号的变压器。
第四部分
短路电流计算
一
短路计算的目的短路是电力系统中最常见和最严重的一种故障。所谓短路是指电力系统正常情况以外的一切相与相之间或相与地之间发生通路的情况。引起短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。
电力系统发生短路时，由于系统的总阻抗大为减小，因此伴随短路所产生的基本现象是电流剧烈增加，短路电流为正常工作电流的几十倍甚至几百倍，在大容量电力系统中发生短路时，短路电流可高达几万甚至几十万安。在电流急剧增加的同时，系统中的电压降大幅度下降，例如发生三相短路时，短路点的电压将降到零。
由于短路所引起的后果是破坏性的，因此，在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节。
短路电流计算的目的主要有以下几方面：
（1）
在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。
在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作，同时又力求节约资金，就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的热稳定、计算短路电流冲击值、用校验设备动稳定。，（2）
在设计屋外高压配电装置时，需要按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。
（3）
在选择继电保护和进行整定计算时，需以各相短路时的短路电流为依据。
（4）
接地装置的设计也需用短路电流。
二
短路计算得一般规定
合理假设：(1)电力系统中所用电源都在额定负荷下运行。
(2)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)正常工作时，三相系统对称运行。
(6)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。
最大运行方式：计算短路电流是所用的接线方式应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中的能并列的接线方式。
发生三相短路：一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况进行校验。
三
具体短路计算
图4-1
短路等效图
XL
K1
110KV
X1
X1
X2
35KV
X3
X2
X3
K2
10KV
K3
在110KV侧、35KV侧、10KV侧母线短路时，短路电流值，冲击电流值，全电流有效值，短路容量值如下表4-1
表4-1
短路点
VN(KV)
运行方式
暂态短路电流I’’(KA)
冲击电流(KA)
全电流有效值（KA）
短路容量Sd(MVA)
K1
110KV
最大
6.49
16.55
9.80
1299
K2
35KV
最大
3.85
7.08
4.20
247
K3
10KV
最大
9.05
16.65
9.86
164
第五部分
电气设备选择
一
各种电气设备选择原则
电气设备的选择是发电厂和变电所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.按正常工作条件选择电气设备；2.按短路状态校验。
按正常工作条件选择的具体条件：
（1）
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电压为1.15UN。所以一般可以按照电气设备的额定电压UN不低于装设地点的电网的额定电压USN的条件选择，即UN>=USN。
（2）
额定电流：电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即INImax。由于变压器在电压降低5%时，输出功率可保持不变，故其相应回路的Imax应为变压器的额定电流的1.05倍；母联断路器回路一般可取母线上最大一台变压器的Imax。
按短路状态校验的具体条件：
（1）
短路热稳定校验：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。满足热稳定的条件为:。
（2）
电动力稳定校验：电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称电动力。满足动稳定的条件为：。
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
二
母线型号选择
经计算和校验后，最终选择母线和导线如下表5-1：
表5-1
母线和导线型号
类
型
电
压
等
级
工作电流I30(A)
母线
出线
110KV
83.97
——
LGJ-185
35KV
239.94
LGJ-95
LGJ-70
10KV
879.77
单条、平放
(60mm*10mm)
矩形铝导线
单条、平放
(60mm*10mm)
矩形铝导线
三
断路器、隔离开关和电抗器的选择
限流电抗器：当短路电流很大，致使短路容量过大，无法选择“轻型”断路器时，在10KV、35KV甚至110KV的变电所主接线中常采用电抗器来限制短路电流。所谓“轻型”，是指断路器额定开断电流与所控制电路的短路电流相适应，使断路器及其相应的电器比较经济合理。
电抗器的基本参数是额定电抗百分数，它等于在电抗器中流过额定电流时的感抗压降占其额定电压的百分数，即
经短路电流计算，可知短路电流不大，能在此条件下选择断路器和隔离开关等电气设备。经校验后，都满足要求。所以，不采用电抗器。
主变压器110KV侧电气设备有关参数
表5-2
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
LW6-110I
断路器
GW4-110D/600隔离开关
LCWD-110电流互感器
JCC2-110电压互感器
UN/KV
UN/KV
I30/A
83.97
IN/KA
2500
600
100/5
Ik/KA
6.49
I oc/KA
31.5
--
ish/KA
16.55
Imax/KA
125
Qk
/KAs
160
/KAs
2500
980
主变压器35KV侧电气设备有关参数
表5-3
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
LN2-35I
断路器
GW4-35G/600隔离开关
LCW-35
电流互感器
JDJJ-35
电压互感器
UN/KV
UN/KV
I30/A
239.94
IN/KA
1250
600
400/5
Ik/KA
3.85
I oc/KA
ish/KA
7.084
Imax/KA
Qk
/KAs
45.95
/KAs
1024
980
主变压器10KV侧电气设备有关参数
表5-4
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
LN2-10
断路器
GN19-10/1000
隔离开关
LBJ-10
电流互感器
JDZJ-10
电压互感器
UN/KV
UN/KV
I30/A
879.77
IN/KA
1250
1000
1000/5
Ik/KA
9.05
I oc/KA
ish/KA
16.65
Imax/KA
Qk
/KA
s
212.95
/KAs
2500
3969
第六部分
防雷保护及接地装置
一
防雷保护的论述，保护概念及意义
1、变电所防雷保护的必要性
变电所是电力系统的枢纽，担负着电网供电的重要任务。由于变电所和架空线直接相连，而线路的绝缘水平又比变电所内的电气设备高，因此沿着线路侵入到变电所的雷电波的幅值很高。如果没有相应的保护措施，就有可能使变电所内的主变压器或其它电气设备的绝缘损坏。而变电所一旦发生雷击事故，将使设备损坏，造成大面积停电，给工农业生产和人们的日常生活带来重大损失和严重影响。
所以，对于变电所而言，必须采取有效的措施，防止雷电的危害。
2、防雷保护措施
2.1
装设避雷针保护整个变电所建筑物以免直接雷击
避雷针可以防护直击雷。避雷针可以单独立杆，也可以利用户外配电装置的构架或投光灯的杆塔；但变压器的门型构架不能用来装设避雷针，以防止雷击产生的过电压对变压器发生闪络放电。
2.2
装设架空避雷线及其他避雷装置作为变电所进出线段的防雷保护
这主要是用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所损坏了主变电所的这一关键设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。
2.3
装设阀型避雷器对沿线路侵入变电所的雷电波进行防护
变电所的进出线段虽已采取防雷措施，且雷电波在传播过程中也会逐渐衰减，但沿线路传入变电所内的部分，其过电压对内设备仍有一定危害。特别是对价值最高、绝缘相对薄弱的主变压器更是这样。故在变压器母线上，还应装设一组阀型避雷器进行保护。
6~10KV变电所中，阀型避雷器与被保护的主变压器间的电气距离，一般不应大于5m。为使任何运行条件下，变电所内的变压器都能够得到保护，当采用分段母线时，其每段母线上都应装设阀型避雷器。
2.4低压侧装设避雷器
这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器的低压侧中性点不接地时，其中性点可装设阀型避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。
需要注意的是，防雷系统的各种钢材必须采用镀锌防锈钢材，联系方式要用焊接。圆钢搭接长度不小于6倍直径，扁钢搭接长度不小于2倍宽度。
在装设避雷针时，应注意以下两点：
（1）为防止雷击避雷针时雷电波沿导线传入室内，危及人身安全，所以照明线或电话线不要架设在独立的避雷器上。
（2）独立避雷针及其接地装置，不应装设在行人经常通行的地方。避雷针及其接地装置与道路或出入口的距离不应小于3m，否则应采取均压措施，或铺设厚度为50mm~80mm的沥青加碎石层。
二
选择避雷器的型号
避雷器：是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变电所或其他建筑物内以免危及被保护设备的绝缘。
避雷器的类型主要有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种。保护间隙和管型避雷器主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段的保护。阀型避雷器用于变电所和发电厂的保护。
保护间隙：虽然限制了过电压，保护了设备，但将造成线路跳闸事故。
管型避雷器：是一种有较高熄弧能力的保护间隙。（1）伏秒特性较陡且放电分散性较大，而一般变压器和其他设备绝缘的冲击放电伏秒特性较平，二者不能很好配合；（2）动作后工作母线直接接地形成截波，对变压器纵绝缘不利。
阀型避雷器：分普通型和磁吹型两类。普通型的熄弧完全依靠间隙的自然熄弧能力，没有采取强迫熄弧的措施，其阀片的热容量有限，不能承受较长持续时间的内过电压冲击电流的作用。磁吹型利用磁吹电弧来强迫熄弧，其单个间隙的熄弧能力较高，能在较高的恢复电压下切断较大的工频续流，故串联的间隙和阀片的数目都较少，因而其冲击放电电压和残压较低，保护性能较好。
氧化锌避雷器：其阀片以氧化锌为主要材料，附以少量精选过的金属氧化物，在高温下烧结而成。氧化锌具有很理想的非线性伏安特性、无间隙、无续流、电气设备所受过电压可以降低、通流容量大。
综合考虑，采用阀型避雷器。FS型避雷器：性能一般，主要用来保护10KV及以下的配电设备。FZ型避雷器：保护性能好，主要用于3~220KV电气设备的保护。FCD型避雷器：性能很好，主要用于旋转电机的保护。
所以，本设计变电站的避雷器采用FZ型避雷器。
选用避雷器如下表6-1：
表6-1
选择避雷器如下
型号
组合方式
额定
电压
（KV）
灭弧电压（KV，有效值）
工频放电（KV，有效值）
预放电时间1.5~20us的冲击放电电压（KV幅值）不大于5、10KA冲击电流下的残压（KV，幅值）
不小于
不大于
5KA下
不大于
10KA下
不大于
FZ-
单独元件
12.7
(50)
FZ-
2*FZ-35
134
134
(148)
FZ-
FZ-20+5*FZ-15
126
254
312
375
375
(440)
第七部分
总结
个人课程设计总结
程海洲
电气0804
0801120409
我很感谢邵老师给我们安排的这次课程设计，让我们有一次锻炼的机会。
作为组长，我尽量做到合理分工，积极组织小组会议讨论，综合大家的思想，总结出最好的方案和方法，圆满完成这次的课程设计任务。我花了大量的时间来整合和排版，这里也是我最头疼的地方，在这里感谢组员和同学的建议和帮助。课程设计中涉及到很多计算，起初很头疼，工作效率很慢，经过同学的帮做，特别是在邵老师的指点下，我终于会灵活运用word的公式编辑器了。
做设计讲究协同工作，如果靠自己独自完成，既浪费时间，效果又不好。以前的我很倾向于自己做东西，通过这次的设计，我明白理解了合作的重要性。这次的课程设计，我感到我们组的配合工作做得很好。大家都很积极查阅相关资料，提出自己的想法让大家讨论，并最终确定出出完美的方案。
两周的时间，确实很短。刚刚把有关的知识点了解的差不多的时候，就得急急忙忙的在电脑上规划任务书。确实是很紧迫。
这次的课程设计，让我感到很充实。我加深了对变电所电气主接线知识的理解，基本掌握了变电所电气主接线设计的步骤，所学的理论知识很好的运用到了实际工程中。这次的课程设计，跟以往的不同。不是一两本参考书就能解决的。这次我翻遍了课程设计的有关资料。由于学校图书馆的参考书不是很多，无法满足这次的课程设计任务，我跑到书店去查阅更多的参考书。感谢这次的课程设计，让我学到了很多我应该用到却不太清楚的知识。通过此次课程设计，我熟悉和学习了变电所电气主接线设计和各种计算。其中包括：短路电流计算、电气设备选型、导体选择计算、防雷保护等。掌握了各种电气主接线使用条件、优缺点、接线形式。了解了各种电气设备的性能指标，校验方法，以及导线的选择
除了从网上下载的一些资料和跑图书馆外，我还从学校图书馆借了几本好书，不应该说是好书，而应该说是很有用的书，帮我们解决了一些很棘手的问题。虽然每本书的内容都大致相同，但各有各的优点，综合取其对设计最有用的东西。比如理论性的分析、实用性的计算以及主变压器和电气设备选择的参考资料。
我感觉这次的课程设计对我们的就业有很大的帮助，也许这就是老师安排这次课程设计的目的。但是，刚拿到设计任务书的时候，一点头绪都没有，更别提怎么做了。在老师的引领和帮助下，才逐步有了思路，最终圆满的完成任务。
回想最初面对任务书的困惑，到完成任务的轻松感，感觉成功其实很简单。只要面对困难有一种不服输的劲头，凭着执著和努力就能成功，一定会有个完美的结局。
在此，感谢我们的邵小强老师。作为老师，看着比我们还着急，努力帮我们解决困惑。老师严谨细致、一丝不苟的作风，让我很是倾佩，以及老师的谆谆教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。这次的设计，离不开老师您的细心指导。在我们的努力和您的帮助下，我们终于完成了这次的课程设计。
个人课程设计总结
桑瑾
电气0804
0801120407
经过两个星期的努力，我们终于完成了本次变电所所电气主接线课程设计。回想这十多天的努力，虽然辛苦，却有很大的收获和一种成就感。
在这次课程设计中，在我们小组，我主要负责变压器选型以及短路电流计算，在电气主接线形式的确定中也发表了主要意见。
通过本次课程设计，我加深了对变电所电气主接线知识的理解，基本掌握了变电所电气主接线设计的步骤，所学的理论知识很好的运用到了实际工程中。在具体的设计过程中，涉及了很多知识，知识的掌握深度和系统程度都关系到整个设计的完整性和完善性，正是这样有趣而且具有挑战性的任务，激发了我的兴趣，我会尽可能的搜罗信息，设计尽量合理的电气主接线，而这个过程，也是我学习进步的过程。因此本次设计不但是我对所学的知识系统化，也锻炼了我查找资料、分析信息、选择判断的能力。
在之前的理论学习中，对变电所电气主接线设计的各种信息了解不够全面，对于《电力系统暂态分析》、《电力系统稳态分析》以及《发电厂电气部分》等专业可乘的知识不能联系起来，所学到的知识感觉都是分散的，不能融会贯通。而且以前所掌握的知识还不足以在整个课程设计中达到轻车熟路的程度。
通过此次课程设计，我熟悉和学习了变电所电气主接线设计和各种计算。其中包括：短路电流计算、电气设备选型、导体选择计算、防雷保护等。掌握了各种电气主接线使用条件、优缺点、接线形式。了解了各种电气设备的性能指标，校验方法，以及导线的选择。
在整个的程设计中，把遇到的疑问做了笔记，并通过各种资料去了解相关的知识。也希望带着这些疑问在学习中与其他同学讨论或请教来解决。除此之进行外变电所电气主接线设计通过边做边学习及向同学、老师请教，在规定时间内顺利完成了任务范围内的工作。
回顾整个课程设计的过程，自己还有以下一些方面需要进一步加强，同时也可以在以后的学习工作中不断勉励自己：虽说对整个设计过程中涉及的计算机基本的规范已有较为深刻的了解，但因为初次做变电所电气主接线设计，对部分设备性能、使用方面了解不足，在今后的学习中应通过多查阅各种相关资料来掌握；对于所学专业知识应多熟悉，将所学的知识联系起来。
本次课程设计大大增强了我们的团队合作精神，培养了我们自学的能力，以及实践能力和细心严谨的作风。此外，还学会了如何更好的去陈述自己的观点，如何说服别人认同自己的观点，相信这些宝贵的经验将会成为我今后成功的基石。课程设计是每个大学生必须拥有的一段经历，它让我们学到了很多在课堂上根本无法学到的知识，也打开了我们的视野，增长了见识，为我们以后更好的服务社会打下了坚实的基础。
个人课程设计总结
王小武
0804
0801120408
时间过得很快，转眼间，为期两周的110kv变电所主接线设计已接近尾声，在我们组员的辛勤努力下，我们的课程设计也已基本定型，但是，我感觉还存在许多不足之处，同时，在这次实习中有苦有乐，但最多的是收获，在认真完成设计的过程中，我也学到了许多知识。
首先，我感觉到这次课程设计的实习，对今后我们的毕业设计有很大的帮助，也许这就是安排这次课程设计的目的。但是，刚拿到设计任务书的时候，一点头绪都没有，在老师的引领下，才逐步有了思路。
通过对设计任务书的要求进行分析，我们认识到这个变电所适合建于室外，根据设计所给的负荷及一、二类负荷的多少来添加适量的负荷使其满足基本负荷平衡。紧接着根据总负荷来选择主变压器和站用变压器的型号。然后，设置短路点进行短路电流的计算。又由于此系统为无穷大系统，故该系统的短路时的次暂态电流、短路电流的周期分量和冲击电流可认为相等。断路器、隔离开关、避雷器、母线型号等等都要根据要求，选择适合的型号，并进行动、热稳定的校验。其中，每一步都需要查找很多的资料，单这一方面，就有很大提高，打破了以往的学习模式，懂得查阅什么样的资料，以及怎样分析、取舍，最终为我所用，并且开阔了视野，更是对自己所学知识的验证和升华。在这次设计中涉及很多专业知识也相当于是对以前所学知识的综合和升华。这次实习让我们把所学的理论知识同实际应用结合起来，把以前所学的知识进行纵向联接，也相当于一次总复习。此外，在本次设计中还要求绘图，在绘图过程中是我对AutoCAD有了更深一步的了解。
在设计期间，我们组员能勤奋、严谨、有计划、有目的、有步骤的完成每一项任务，每个人都付出来艰辛的劳动。感觉虽然是累的，但是课程设计如期完成，一种成功的喜悦掩盖了奋斗的辛酸，回头想想最初面对任务书的困惑，到完成任务的轻松一笑，感觉成功其实很简单，只要面对困难有一种不服输的劲头，凭着执著和努力就能成功。这次设计圆满成功，对我可谓是一次全面的复习和总结，更是一次巨大的突破。
课程设计个人总结
王恒斌
电气0804
0801120435
课程设计结束了，我学到了很多，也找到了自己身上的不足。感受良多，获益匪浅。但我们一起奋斗的精神和这份宝贵的经历将会成为人生道路上一道亮丽的风景线。
在课程设计的过程中，我们经历了感动，经历了一起奋斗的酸甜苦辣，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。也一起分享了成功的喜悦。这次的课程设计对我们每个人来说都是一个挑战。
通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关所学专业方面的知识，尤其是在防雷接地一块。在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，使我更深刻地理解了电力系统专业方面知识与认识。暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。
过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的检测调试环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于游逆而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！
课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。
在此感谢我们的邵小强老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次模具设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。
同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。我想经过这样的一个过程我们会学到很多，学会了怎样去和别人沟通，理解别人所做的事，别人也会宽容的对待我们，从而我们就在无形之中加强了我们的人际交往能力。这个经验对我们以后的人生将会发挥很大的作用。毕竟我们是生活在人类这个群体之中的。假如世界上只剩下一个人，那么他不可能长久的生活下去的。
第八部分
附录
一
短路电流计算
系统可视为一无穷大系统，有充足的有功和无功功率。
根据系统接线图，绘制短路等效电路。
系统短路等效电路如图：
图
8-1
短路等效图
XL
K1
110KV
X1
X1
X2
35KV
X3
X2
X3
K2
10KV
K3
解：（1）取基准容量SB=100MVA，基准电压UB1=115KV，UB2=37KV，UB3=10.5KV。则基准电流为
（2）计算各元件电抗标幺值
线路L阻抗：
变压器阻抗：
（3）
K1点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量
(4)
K2点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量
(5)
K3点短路时的总等效阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量
由于短路电流不大，可以选择断路器和隔离开关等电气设备，所以不用加电抗器。
二
电气设备校验计算
2.1、导线的选择
查《电力课程及毕业设计参考资料》知，变电所的年最热月平均最高气温都在30C左右，设本设计变电所的年最热月平均最高气温为30C
110KV及以上裸导体需要按晴天不发生全面电晕条件校验，即裸导体的临界电压Ucr应大于最高工作电压Umax。
（1）110KV侧导线的选择
由于枢纽变电所到本设计变电所采用LGJ-185导线，所以110KV侧选用LGJ-185型钢芯铝绞线。
①
110KV母线的最大持续工作电流为
设年最大负荷利用小时Tmax=6000h，查《电力工程基础》表3-3得，经济电流密度jec=0.90A/
mm，则导线的经济截面积为
②
校验发热条件
查《电力工程基础》附录得，30C时LGJ-185型钢芯铝绞线的允许载流量为
满足发热条件。
③
校验机械强度
查《电力工程基础》知，35KV及以上钢芯铝绞线最小允许截面积为35mm,所以满足机械强度要求。
④
校验热稳定度
满足热稳定度的最小允许截面积为
实际选用的母线截面积185mm
>154.7mm，所以热稳定度满足要求。
⑤
电晕校验
采用LGJ-185/30导线，查《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》知，导线直径18.88mm，使用由7片绝缘子组成的绝缘子串，导线按水平排列，相间距离4m。
电晕临界电压：取=0.9,=1.0,=1.0.边相，1.06*114.2=121.1KV；
中间相，0.96*114.2=109.6KV
线路的实际运行相电压为115/=66.4KV （2） 35KV汇流母线 ① 按发热条件选择导线截面积。35KV母线的最大持续工作电流为 查表得，30 C时LGJ-95型钢芯铝绞线的允许载流量为 故35KV汇流母线选LGJ-95型钢芯铝绞线。 ② 校验机械强度 查表得，35KV以上钢芯铝绞线最小允许截面积为35mm，所选LGJ-95满足机械强度要求。 ③ 热稳定度校验 满足热稳定的最小允许截面积为 实际选用的母线截面积95mm >77.9mm，所以热稳定度满足要求。 主变压器35KV侧引出线也选LGJ-95型钢芯铝绞线。 （3） 35KV出线 ① 按经济电流密度选择导线截面积。出线最大负荷是3500KVA。线路最大持续工作电流为 设年最大负荷利用小时Tmax=4500h，查表知，经济电流密度，导线的经济截面积为 选LGJ-50型钢芯铝绞线。 ② 按发热条件校验 查表得，30 C时LGJ-50型钢芯铝绞线的允许载流量为，因此满足发热条件。 ③ 校验机械强度 查表知，35KV以上钢芯铝绞线最小允许截面积为35mm，因此LGJ-50满足机械强度要求。 ④ 热稳定度校验 满足热稳定度的最小允许截面积为 实际选用的导线截面积50mm <64.1mm，热稳定度不满足要求，故重选为LGJ-70钢芯铝绞线。 （4） 10KV汇流母线 ① 按发热条件选择截面 10KV母线的最大持续工作电流为 查表得，30 C时单条、平放-（60mm*10mm）型矩形铝母线的允许载流量 故10KV汇流母线选用（60mm*10mm）矩形铝母线。 ② 热稳定校验 满足热稳定度的最小允许截面积为 实际选用的母线截面积A=60mm*10mm=600mm >167.7mm,所以热稳定度满足要求。 ③ 动稳定校验 对10KV线路，其支柱绝缘子间的距离为l=1.2m，设三相导体水平布置，相间距离为a=0.40m。导体所受电动力 查《发电厂电气部分》附录表22知，FB=144N<6860N。故满足动稳定校验。 主变压器10KV侧引出线也选（60mm*10mm）型矩形铝母线。 2.2 断路器、隔离开关的校验 断路器的选择条件： 额定电压和额定电流：,额定开断电流： 极限通过电流峰值： 短路热稳定和动稳定校验：，隔离开关的选择条件： 额定电压和额定电流：,短路热稳定和动稳定校验：，㈠ 110KV侧断路器和隔离开关的选择 额定电压 ： 最大持续工作电流 ： 短路电流 ： 冲击电流： 短路电流热效应 ： ① 初选断路器为：LW6-110I，,，，满足热稳定和动稳定要求。 ② 初选隔离开关为：GW4-110D/600，，，满足热稳定和动稳定要求。 ㈡ 35KV侧断路器和隔离开关的选择 额定电压 ： 最大持续工作电流 ： 短路电流 ： 冲击电流： 短路电流热效应 ： ① 初选断路器为 : LN2-35I，,，，满足热稳定和动稳定要求。 ② 初选隔离开关为 ： GW4-35G/600，，，满足热稳定和动稳定要求。 ㈢ 10KV侧断路器和隔离开关的选择 额定电压 ： 最大持续工作电流 ： 短路电流 ： 冲击电流： 短路电流热效应 ： ① 初选断路器为：LN2-10，,，，满足热稳定和动稳定的要求。 ② 初选隔离开关为：GN19-10/1000，，，满足热稳定和动稳定的要求。 三 电气设备清单 序号 电气名称 型号 数量 备注（近/远期） 变压器 SFS7-16000/110 2台 近期 110KV断路器 LW6-110I 3个 近期 110KV隔离开关 GW4-110D/600 10个 近期 110KV电流互感器 LCWD-110 3个 近期 KV电压互感器 JCC2-110 110KV避雷器 FZ-110 2个 近期 110KV导线 LGJ-185钢芯铝绞线 近期 35KV断路器 LN2-35I 13个 近/远期 35KV隔离开关 GW4-35G/600 37个 近/远期 35KV电流互感器 LCWB-35 13个 近/远期 35KV电压互感器 JDJJ-35 2个 近期 35KV避雷器 FZ-35 4个 近期 35KV汇流母线 LGJ-95型钢芯铝绞线 近期 35KV出线 LGJ-70型钢芯铝绞线 近/远期 熔断器 RN2-35 2个 近期 10KV断路器 LN2-10 14个 近/远期 10KV隔离开关 GN19-10/10000 30个 近/远期 10KV电流互感器 LBJ-10 14个 近/远期 10KV电压互感器 JDZJ-10 2个 近期 10KV避雷器 FZ-10 2个 近期 10KV汇流母线 单条、平放60*10mm 矩形铝母线 近期 熔断器 RN2-10 2个 近期 厂用变压器 S9-315/35 2个 近期 接地 10个 近期 第九部分 参考书目 [1] 《电力系统继电保护原理》.刘学军.中国电力出版社.[2] 《电力系统暂态分析》.李光琦.中国电力出版社.[3] 《电力系统稳态分析》.陈衍.中国电力出版社.[4] 《电力工程设计手册》一次部分上、下册.卓乐友.中国电力出版社.[5] 《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》.曹绳敏.水利水电出版社.[6] 《供配电技术》.江文，许慧中.中国电力出版社.[7] 《电气工程CAD》.刘增良，刘国亭.中国水利水电出版社.[8] 《电力工程基础》.孙丽华.机械工业出版社.[9] 《电力工程基础》.温步瀛.中国电力出版社.[10] 《发电厂电气部分》.熊信银，朱永利.中国电力出版社.
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