目 录
1电气主接线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.1系统与资料分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1
1.2主接线方案的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2
1.3主变压器的选择与计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3 2短路电流计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.1概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.2短路计算的目的及假设．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5
2.3短路电流的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 3电气设备的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.1概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.2一般原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11
3.3主要电气设备的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12 4配电装置．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
4.1配电装置选择的一般原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12
4.2配电装置选择的依据．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13 5断路器 电流互感器 电压互感器
5.1 220KV出线、主变侧．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14
5.2 10KV限流电抗器、断路器隔离开关的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．17
5.3电流互感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22
5.4 220KV侧电流互感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23
5.5 110KV侧的电流互感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25
5.6 10KV侧电流互感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27
5.7电压互感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28
5.8 220KV侧母线电压互感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29
5.9 110KV母线设备电压互感器的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 附录I
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1电气主接线
1.1系统与资料分析
资料： 1．建立变电所的目的：因为某地的区的电力系统的发展与负荷增长拟建一220KV变电所向该地区110KV和10KV供电。
2．地区自然条件：年最高气温+40℃，年最高气温-6℃，年平均气温18℃ 3．出线方向：220KV向北，110KV向南，10KV向东南。 负荷资料：
1.220KV线路5回，其中预留一回备用，架空，采用LGJQ-300
4.110KV负荷与10KV负荷同时系数为0.85
2
1.2主接线方案的选择
220KV侧接线的选择
方案一：采用单母线接线
优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好，而且在远期调整时线路变更比较方便。由于接线简单，操作人员发生误操作的可能性就要小。
缺点：不够灵活可靠，接到母线上任一一元件故障时，均使整个配电装置停电。
方案二：采用单母分段接线
针对单母线的缺点，可以选用单母线分段接线。它既保留了单母线的基本优点，又在一定程度上克服了它的缺点。在一段母线发生故障或者检修的时候另一段仍然可以继续运行。
缺点：经济性较单母线要差。 方案三：采用双母线方式接线
优点：供电可靠，可以不停电而轮流检修每一组母线，一组母线故障后能够通过隔离开关的轮换操作来迅速恢复供电。当个别线路需要单独进行试验时，可将其接至备用母线，不直接影响工作母线的正常运行。
缺点：投资大，由于线路较为复杂，在隔离开关的倒换操作中很容易出现误操作，还需在隔离开关与断路器之间加装连锁装置，增加投资。
比较结论：作为枢纽变电站，必须保证供电可靠性，采用方案一和方案二的供电可靠性太差，一旦发生故障，有可能导致全网停电，故选择方案三，采用双母线接线方法。
110KV侧接线的选择
3
方案一：选择单母线分段接线
优点：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。对于双回路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，必须断开在此段的所有回路减少了系统的供电量，并使该回路的用户停电。
方案二：选择分段断路器兼作旁路断路器的单母线分段
优点：有较大的可靠性和灵活性，且检修进、出线断路器时可不中断该回路的供电。
缺点：投资增大，经济性差。
方案三：采用双母线接线
优点：供电可靠，可以不停电而轮流检修每一组母线，一组母线故障后能够通过隔离开关的轮换操作来迅速恢复供电。当个别线路需要单独进
行试验时，可将其接至备用母线，不直接影响工作母线的正常运行。 缺点：投资大，由于线路较为复杂，在隔离开关的倒换操作中很容易出现误操作，还需在隔离开关与断路器之间加装连锁装置，增加投资。
比较结论：由于此电压侧有1回路的一类负荷，1回路的二类负荷，选择方案一可靠性太差，而采用双母线接线方式投资较大，经济性差。折中考虑可靠性与经济性，故选择分段断路器兼作旁路断路器的单母线分段的接线法。
10kV侧接线的选择
方案一：采用单母线接线
优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。由于接线简单，操作人员发生误操作的可能性就要小。
缺点：可靠性和灵活性差。当电源线路，母线或者母线隔离开关发生故障或者检修的时候全部回路停止供电，造成很大的经济损失。
方案二： 采用单母线分段接线
优点：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。对于双回路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，必须断开在此段的所有回路减少了系统的供电量，并使该回路的用户停电。
方案三：采用双母线接线
4
优点：供电可靠，可以不停电而轮流检修每一组母线，一组母线故障后能够通过隔离开关的轮换操作来迅速恢复供电。当个别线路需要单独进行试验时，可将其接至备用母线，不直接影响工作母线的正常运行。
缺点：投资大，由于线路较为复杂，隔离开关的倒换操作中很容易出现误操作，还需在隔离开关与断路器之间加装连锁装置，增加投资。
比较结论：由于此电压侧有2回路的二类负荷，选择方案一可靠性太差，而采用双母线接线投资较大，经济性差。折中考虑可靠性与经济性，故而选择单母线分段的接线方法。
1.3主变压器的选择与计算
主变压器的选择
变压器是变电站主要电气设备之一，其主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分配和使用。从电工学中知道，输电线路中流过的电流越大，损失的功率就越大。所以采用高压输电减少线路的功率损耗，故将发电厂发出的电力经变压器升压后输送，送到供电地区后经降压变压器变换成低电压供用户使用。
由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊区220KV降压变电所，它是以220KV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110KV及10KV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。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，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生
故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。
主变压器容量的选择
主变容量一般按变电所建成近期负荷，5～10年规划负荷选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负 5
荷来选择主变的容量，根据变电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所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%～80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电所的总装容量为：∑se = 2（0.7PM） = 1.4PM。
当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电，而高压侧220KV母线的负荷不需要通过主变倒送，因为，该变电所的电源引进线是220KV侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。因此主变压器的容量为：Se = 0.7（SⅡ+SⅢ）。
主变压器的结构
容量125MW以下具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需要装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。
变压器绕组的连接方式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连接方式只要有Y和△，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压，变压器绕组多采用△连接。
主变压器的计算
110KV回路：
S =（35 + 30 + 25 + 22 + 10）/0.9 + 20/0.85
= 135.56 + 23053
= 159.09 MV·A
10KV回路：
S =（3 + 3 + 2.5 + 3 + 2.5 + 5 + 2.5）/0.85 +（3 + 3 + 3 + 3）/0.9 = 25.29 + 13.33
=38.62 MV·A
所用电负荷分析：
连续经常、连续不经常按100%计入 ： P =PN
S = 0.15×132 + 20 + 14 + 1.4 + 1.7 + 1.7 + 1.7 + 1 + 1 + 20 + 20
= 102.3 KV·A
短时经常： P= 0.5PN
S = 0.5 × 22×2
= 22 KV·A
短时不连续： P = 0
主变压器承担总负荷：
SZ=（159.09 + 38.62）×0.9×0.85 +0. 1023 +0.0 11
= 151.36 MV·A
1. 一台断开时，另一台变压器的容量一般保证70%全部负荷的供电 6
S=0.7SZ=0.7×151.36=105.95 MVA
2. 每台变压器容量一般按下式选择：8.4SSM
N≥110%2
S=1.1×151.36/2=83.25MV A
选择容量最接近的120MVA三绕组变压器SFPZ-120000/220。
变压器参数：
额定容量：120000/120000/60000
额定电压：220±6×1.5%/118.25/10.5
空载电流（%） 0.48
空载损耗 175KW
负载损耗（KW）359/121/84
阻抗电压（%）：高-中12.1 高-低 21.6 中-低 8.4
2短路电流计算
2.1概述
在电力系的电气设备，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型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和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。
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。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。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。
2.2短路计算的目的及假设
一、短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节。
其计算目的是：
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。
2．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、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。
3．在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。
4．在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。
5．按接地装置的设计，也需用短路电流。
7
二、短路电流计算的一般规定
1．验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5～10年）。确定短路电流计算时，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，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。
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验算。
三、短路计算基本假设
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．电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；
4．不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；
5．元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；
6．系统短路时是金属性短路。
四、基准值
高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：
基准容量：SB = 1000MVA
基准电压：Uav（KV） 10.5 115 230
五、短路电流计算的步骤
1．计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；
2．给系统制订等值网络图；
3．选择短路点；
4．对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。
1
标幺值：I? =X
??
有名值：I =I?IB
5．计算短路容量，短路电流冲击值
短路容量：S = UI??
短路电流冲击值：iM= KMI?m?
8
6．列出短路电流计算结果
2.3短路电流的计算
一、当220KV进线母线上发生三相短路（取XL=0.4Ω/KM） 选取SB=1000MVA和UB?Uav 1．等值电路
X1000
1=0.38×2000=0.907
X10002=0.45×1500=0.3
X1000
3=0.5×1000=0.5
X1000
l1=0.4×120×2302=0.907
X1000
l2=0.4×150×2302=1.134
X1000
l3=0.5×0.4×80×2302=0.3
Xl4=0.4×180×1000
2302=1.36
XX1Xl14=X1+Xl1+X=1.224
l4
X=XX1Xl4
51+Xl4+X=1.835
l1
XXl1Xl4
6=Xl1+Xl4+X=8.76
1
X7=X3+Xl3=0.8
X6Xl2
8=X
XX=1
6?l2
X=XX5X8
95?X8+X=8.95
2
（a）
（b） 9
X10=X2?X8+X2X8=1.46 X5
X11=X4X9=1.08 X4?X9
（c）
X2000
js11=1.08×1000=2.16
X1500
js10=1.46×1000=2.19
X1000
js7=0.8×1000=0.8
电抗有名值：
IN1=2000
?230=5.02KA
I1500
N2=3?230=3.765KA
I1000
N3=3?230=2.51KA
查表得（t=0.4s）：
IP1=0.482
I1=IN1×IP1=5.02×0.482KA
I2=IN2×IP2=3.765×0.47KA
I3=IN3×IP3=2.51×1.474KA
(e) IP2=0.470 IP3=1.474 10
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