第一章变电所电气主接线的设计
前言
电力工业为现代化生产提供主要动力。电力科学的发展和广泛应用，对我国工农业的迅速发展及人民生活水平的提高起到了巨大的作用和深远的影响。
通过对理论的学习理解以及实际的工作，我对变电所的原理和设备有了初步的解了。为了增加自己的动手能力，为以后的工作打下良好的基础，我选择了110kV/35kV/10kV系统设计作为自己的毕业课题。
随着大规模农网发行事业的深入实施，一个优质、安全、可靠、宽松的供电环境已实步形成，我们国家的电力事业逐渐和国际接轨。为了适应我国电力事业的发展及将所学的知识运用到实际生产中去，我进行了变电所设计。
我国大部分电网薄弱，变电所数量少，供电半径长，线路损耗大，致使线路末端用户电压过低，影响人民正常的生活和生产，为了达到迅速改变我国农村电网目前的状况，满足人民生活用电兼顾工农业发展，本变电所属于中小型变电所，进线端电压为110kV变电所。
本文首先根据老师所给的设计任务书上所给的材料系统及线路所给的负荷参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建立变电所的必要性，然后通过对拟定建设的变电所的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济方面及可靠性方面来考虑，确定了110kv、35kv 、10kv以及变电所用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了变电所用变压器的容量吉型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器进行了选择型号，从而完成110kv西海变电所的电气一次设备的设计。
由于知识的欠缺及设计资料的不足,设计中必然存在着很多问题,希望各位老师能够热情帮助,提出宝贵意见。
摘要
本次设计任务旨在体现对本专业各科知识的掌握程度，同时检验本专业的学习结果. 然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了110kV，35kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，做出线路保护，变压器保护，母线保护，防雷保护。从而完成了110kV电气一次部分的设计。
关键词：电力系统，短路电流，继电保护。
ABSTRACT
Design the task this time is aim at intensity of mastering of every subject knowledge of this speciality reflecting, and of test t his speciality’s study result. It expounds the necessity to this situation from the rspect of increasing load. Then through to the generalization of planning to build the transformer substation and the analysis of the load materials, safe, economy and dependability are considered, has confirmed the mainly wiring form of 110kV, 35kV, 10kV. Calculated and supplied power in the range and confirmed TV station's number of the main voltage transformer through load finally, capacity and type, capacity and type of using the voltage transformer stand surely at the same time, finally, the result of calculation of calculating that and short out according to the electric current of largest lasting job, make the circuit to protect, the voltage transformer is protected, the bus bar is protected, prevent the thunder from protecting. Thus finished electric designs of the part one times of 110kV.
第一章变电所电气主接线的设计
1.1电气主接线的选择
电气主接线是指发电厂、变电站的主接线，它是由发电机、变压器、断路器、隔离开关和母线等高压电气设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路。电气的主接线又称一次接线或电气主系统。
变电所的主接线是电气计算、电气设备选择、配电装置的布置，主变保护装置的确因此主接线的形式直接影响系统运行的可靠性、灵活性、经济性。
明确变电所在电力系统中的地位和作用
开关电气的设备，在满足供电可靠性要求的条件下，农村发电厂和变电所根据各自的特点，尽量减少断路器的数量。主接线拟定依据,变电所单回电源供电，一台主变一次侧电压等级110kV，二次侧35kV、10kV，35kV出线4条，10kV出线5条。主接线的基本要求,可靠性、灵活性、接线简单清晰、经济性、考虑将来的发展。
1.1.1对电气主接线的基本要求
1.保证供电的可靠性
安全可靠的供电是电力生产的首要要求，也是对电气主接线的基本要求。在社会对电能的依赖程度越来越高的情况下，停电不仅对国民经济带来很大的损失，而且会导致人身伤亡、城市生活的混乱、设备损坏和产品报废等无法估量的损失。因此，电气主接线必须保证供电的可靠性。
2.具有一定的灵活性
电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活进行各种运行方式的转换。具体为：
主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。
（1）操作的方便性
（2）调度的灵活性
（3）在一定的条件小，考虑扩建的方便性
3.具有经济性
在主接线设计时，主要问题是可靠性与经济性之间的矛盾，欲使主接线可靠、灵活方便，将导致投资增大。总的原则应该是：在满足供电可靠、灵活方便的基础上，尽力减少投资和运行费用。
1.2电气主接线的方案比较
对设计依据和基础资料进行综合分析。在设计主接线时对基础资料的分析主要有：变压器的容量、台数、主要负荷性质要求、接入系统情况等。根据原始资料，此变电所三个电压等级：110kv/35kv/10kv，
1.2.1（1）110kv侧主接线电气主接线
110kv侧主接线电气主接线的拟定：该变电站进出线数目为4回，基本考虑到负荷的远期发展，故可以使用无母线的简单接线方案，有桥形接线方案，角形接线方案。另外单母分段接线方式。
a.桥形接线，当只有2台变压器和2条线路时，可以考虑采用桥形接线，桥形接线可以分为内桥和外桥2种接线，它们的主要区别是连接桥的位置不同，内桥
接线的桥连接短路器在靠近变压器侧，外桥接线的桥连接断路器在靠近线路侧。有时为了在检修变压器和线路回路中的断路器时不中断路器和变压器的继续进行，一般在桥形接线中附加一个与桥连接断路器并联的带隔离开关的跨条，该跨条是在正常情况下是断开的，而在桥连断路器检修时，合上跨条回路中的隔离开关，能使穿越功率从跨条通过，也能使环形电网不会被迫开环运行。
桥形接线中只用3台断路器，比4条回路的单母线还少一台断路器，是使用断路器最少的接线方式，投资少，也可以方便地扩展成单母线分段接线方式。这种接线方式的可靠性和灵活性较差，一般采用于容量较小的变电所和发电厂，或应用于最后要发展为单母线分段双母线的初期工程
b.角形接线，角形接线是将各断路器支路连成一个环形电路，电源和出线接在各断路器支路的顶点，每条支路都与两个断路器相连，进而与另外两条支路相连。角形接线中的角数等于断路器数，也等于回路数，常用角形接线有三角形和四角形
c. 单母线分段接线，由于单母线在母线隔离开关检修时，接在该母线上的回路都要停电，这就是大大降低了它的可靠性，不能满足重要用户对供电的需求，为此，人们想到了用断路器把母线分段来提高它的可靠性和灵活性。这种用断路器把单母线分段的方法，称为单母线分段接法。
作为一个不大的变电所，由于断路器的价格昂贵，用角形接线则成本比较大，且设备选型和继电器保护的工作都不容易进行。考虑选用单母线分段的接线方式。当一段母线发生故障时，分段断路器自动切断故障段，保证正常母线不间断供电，提高了供电的可靠性。同时在主变压器110kv侧中性点经隔离开关接地并装置设避雷器进行防雷保护，也提高了可靠性。而且相比节省了两台断路器，投资大大下降，综合考虑，110kv侧还是选择单母线分段的接线。
1.2.2 （2）35kv侧接线型式的确定
a.方案一：采用单母线接线
优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。
缺点：可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。
b.单母线分段
优点：
（1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。
（2）对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。
缺点：
当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。
方案三：采用单母线分段带旁路接线
优点：
（1）可靠性、灵活性高
（2）检修线路断路器时仍可向该线路供电
缺点：
投资大，经济性差
单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足供电的要求，故不能采用方案一，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可靠性增强。虽然带有旁路断路器的单母线分段也能满足要求，但投资大、经济性能差，故采用方案二单母线分段接线。
1.2.3（3）所10kV侧接线型式的确定
所10kV母线侧的馈线多，在保证供电可靠性的情况下，如果采用双母线接线，设备多，投资大，运行操作不便。
a.方案一：采用单母线接线
优点：接线简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。
缺点：可靠性、灵活性差，母线故障时，各出线必须全部停电。
b.方案二：单母线分段
优点：
（1）母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可继续工作，缩小母线故障影响范围。
（2）对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的供电。
缺点：
当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。
缺点：
当一段母线故障或检修时，必须断开在该段上的全部电源和引出线，这样减少了系统的供电量，并使该回路供电的用户停电。
单母线接线可靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满足供电的要求，故不能采用方案一，当其中一段母线故障时，由另一段母线提供电源，从而可靠性增强。故采用方案二单母线分段接线。
1.3选定电气主接线的最早方案
选择主接线方案根据设计任务的要求，对原始资料进行分析的基础上，按照对电源和出线回路数、电压等级、变压器容量、台数以及母线结构等的结构等的不同考虑，初步拟定出多个主接线方案，再依据主接线的基本要求，从技术和经济上选出最佳方案。
第二章．变电所主变压器的选择
2.1主变压器的选择
主变压器的台数和容量，应根据供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑确定。
2.1.1 主变台数确定的要求
（1）对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。
（2）对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。
考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在一次主接线中已考虑采用旁路呆主变的方式。故选用两台主变压器，并列运行且容量相等。
2.2主变压器容量确定的要求
（1）主变压器容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。
（2）根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运
=68.494MVA由于上述条时，其余变压器容量就能保证全部负荷的60～70%。S
总
件所限制。所以，两台主变压器应各自承担34.247MVA。当一台停运时，另一台则承担70%为47.946MVA。故选两台50MVA的主变压器就可满足负荷需求。
2.3 主变压器型式的选择
对于110kV终端变电所，从可靠性角度来说，应选择两台等容量的所用变。实际上正常运行时变电所的所用负荷是很小的，只有十几千瓦，最大负荷也只有几十千瓦。在考虑全站检修和特殊情况下的用电，选择所用变的容量为50kVA 较好。
对于110kV的终端变电站的两台所用变，一台接在35kV母线上，另一台接在10kV母线上。
2.4选择变压器经济投资的考虑
在110KV的变电所中一般选择三相变压器，因为三相变压器运行时最经济可靠的，变电所的主变容量是根据农电负荷发展规划来确定的，由于农村负荷具
有季节性强、谷峰差较大的特点，以及根据系统的特点和三类负荷的要求，本系统采用二台变压器，但从各方面的负荷考虑，从经济上考虑，以及目前发展状况，可选一台变压器，预留一台变压器较合适，变电所的高峰负荷有变压器的正常过负荷能力来承担，这是由变电所高峰负荷时间（0.5-1s）一端特点决定的，可使变压器在较长时间在接近满负荷状态下运行，使其安装能量得到充分利用，110KV的变电站容量较大，为满足不同电压等级用户要求，可采用三绕组变压器。
第三章、短路电路的计算
3.1短路计算的目的
短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。
短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。
3.2短路电流计算的一般规则
a. 110kv短路电流的计算:选择变压器两台，
b、通过已知参数进行计算
c、基准值
d、变压器标幺值
e、阻抗图
f、三相短路电流计算
g、单相接地短路电流计算
3.3短路计算点的选择
按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有3个，即110KV母线短路（d1点），35KV母线短路（d2）点，10KV电抗器母线短路（d3点）
3.4短路电流的计算
3.4.1系统已知条件
2 x 50000kvA
选型：SFSZ10—50000/110GY
有载调压：110±8×1.25%/38.5±2×5%/10.5kv 三绕组短路电压百分数：U )%21(-d =10.5 U %3-1）（d =17.5 U %3-2）（d =6.5
3.4.2取基准值
1、 取：S 1=100WMA 基准电压：U 1=U p =1.05U e 基准电流：I=S ／3 110kv 侧： I 1=S 1／（3×115）=0.502KA 35KV 侧： I 2=S 2／（3×37）=1.56KA 10KV 侧： I 3=S 3／（3×10.5）=5.50KA
2、 标么值
3、各绕组短路电压百分数
U 1d %=21[ U )21(-d % ＋U )31(-d % －U )32(-d %]=21.5×21=10.75 U 2d %=2
1[ U )21(-d % ＋U )32(-d %－U )31(-d %]=0 U 3d %=21[ U )31(-d %＋U )32(-d %－U )21(-d %]=13.5×2
1=6.75 3.4.3 变压器电抗标么值
X *1=N
B d S S U .100%1=10075.10×50100=0.215 X *2=N B d S S U .100%2=100
0×50100=0 X *3=N B S S U d .100%3=100
75.6×50100=0.315 3.4.4阻抗电路图