二。一一届电气工程与自动化专业毕业设计（论文）
第二部分设计计算书
第1章 负荷计算和主变压器的选择
1.1 负荷计算的意义
计算负荷是根据已知的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。它是 设计时作为选择电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额 定参数的重要依据。
负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电 缆、变压器、开关等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热危险，轻者使 线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行.负荷计算偏大，则造成设备的 浪费和投资的增大。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安 全、经济运行的必要手段。
1.2 负荷计算方法
目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法 ，前二种方法在国内设计 单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率 法、变值系数法和ABCt等.常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相 同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数
按照上述公式求出该组用电设备的计算负荷。
Kx,然后
1.3 负荷统计及计算
本次设计主要为满足农村生产生活，其用电负荷统计表如表
1-1
表1-1负荷统计表 回路 回路 序号 名称 用户类型 容量 (kVA) 2000 1900 800 1500 需用 系数 0.7 1 0.85 0.7 1 变压器 台数 25 线长 (kmD 15 供电 回路 1 负荷 级别 3 生活用电 1 五堡 灌溉用电 农产品加工 生活用电
0.75 1
35kV变电站电气一次部分设计
2 龙兴 农产品加工 灌溉用电 生活用电 农产品加工 灌溉用电 700 1700 1800 600 900 0.7 0.85 0.8 0.7 1 0.71 20 20 1 3 3
鱼咀 18 16 1 3 五堡供电区：@生=(0.7 X2000+0.85X1900+0.7X800) X 0.85=3038.75 龙兴供电区：Sjs2= (0.75 X1500+0.7X700+0.85X 1700) X 0.8=3060 (kVQ 鱼咀供电区：Sjs3= (0.8 X 1800+0.7X600+0.7X900) X 0.8=2500 (kVQ 变电所设计当年的计算负荷由：
4
(kVQ
Sjs Kt Sjsi (1 x%)
i 1
(1-1)
式中Kt ——同时系数；一般取0.85-0.9
x% ——线损率：高低压网络的综合线损率在
8312%系统设计时采用10%
Sjs Kt(Sjs1 Sjs2 Sjs3 Sjs4) X (1+X%)
=0.9 =8512.76
X (3038.75+3060+2500) 乂 (1+10%
(kVA)
计算负荷增长后的变电所最大计算负荷为
Q . Sjszd
式中 n——年数 取6年
m ——年负荷增长率
取5% Q. om n Sjs e
(1-2)
Sjszd —— N年后的最大计算负荷
Sjszd 8512.76 e
6 5
%
11491 (kVQ
1.4 主变压器的选择
为保证供电的可靠性，避免一台主变故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台 主变压器，但一般不超过两台变压器。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电 源保证供电时，可装设一台主变压器
每台主变的额定容量：Se 0.6Sjszd
即：Se 0.6 X 11491=6894.6(kVA)
主变压器采用双绕组有载调压电力变压器，根据电力设计手册，可选择
SZ9-
(1-3)
2
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8000/35型有载调压变压器，其技术数据如表 1-2
表1-2 SZ9 - 8000/35技术数据 额定电压 高压 35
低压 10.5 高压分接 头范围 ±3X2.5 联结组别 Yd11 阻抗 电压 7.0 (% 空载 损耗 9.2kw 短路 损耗 40.5kw 空载 电流 1.1 (% 第2章 变电站电气部分短路计算
2.1 短路的原因危害及类型
2.1.1 短路的原因
发生短路的主要原因是由于电力系统的绝缘被破坏。在大多数情况下，绝缘的破坏 多数是由于未及时发现和未及时消除设备中的缺陷，
以及设计、安装和运行维护不当所,
例如：过电压、直接雷击、绝缘材料的陈旧、绝缘配合不好、机械损坏等，运行人员的 错误操作，如带负荷拉开隔离开关，或者检修后未拆接地线就接通断路器；在长期过负 荷元件中，由于电流过大，载流导体的温度升高到不能容许的程度，使绝缘加速老化或 破坏；在小接地电流系统中未及时或消除一相接地的不正常工作状态，此时，其它两相 对地电压升高43倍，造成绝缘损坏；在某些化工厂或沿海地区空气污秽，含有损坏绝 缘的气体或固体物质，如不加强绝缘，经常进行维护检修或者采取其他特殊防护措施等， 都很容易造成短路。止匕外，在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔塌导 线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。
2.1.2 短路的危害
短路电流所产生的电动力能形成很大的破坏应力，如果导体和它们的支架不够坚 周，则可能遭到严重破坏。短路电流越大，通过的时间越长，对故障元件破坏的程度也 越大。由于短路电流很大，即使通过的时间很短，也会使短路电流所经过的元件和导体 收起不能容许的发热，从而破坏绝缘甚至使载流部分退火、变形或烧毁。既然发生短路 时流通很大的短路电流（超过额定电流许多倍），这样大的短路电流一旦流经电气设备 的载流导体，必然要产生很大的电动力和热的破坏作用，随着发生短路地点和持续时间
3
35kV变电站电气一次部分设计
的长短，其破坏作用可能局限于一小部分，也可能影响整个系统
2.1.3 短路的类型
三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路(单相接地短路) 和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组匝间或层 间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的
60%两相
短路约占15%两相接地短路约占20%三相短路约占5%三相短路虽少，但不能不考 虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。单相短路 虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减小单相短路电流数值，使单相短路电流最大 可能值不超过三相短路电流的最大值。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路 电流来选择，况且三相短路又是不对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大 接地电流系统又很少，因此应该掌握交流三相短路电流的计算。
2.2 各元件电抗标幺值计算
取SB=100MVA UB=Uav系统电源电势标幺值为 Xmin=0.2,最小运行方式Xmax=0.3,主变的等效阻抗标幺值
3
3
1,系统电抗标幺值最大运行方式
XT1=X%/100X S/SN=7/100X100X 10/8000 X 10=0.875
当系统处于最大运行方式下，即两台主变并列运行：
(2-1)
XT2 =XTI X 0.5=0.4375
高压侧电源进线的阻抗标幺值：
*
*
_
2
(2-2)
XO x1 L SB/UB 0.4 20 100/37
低压侧各出线的阻抗标幺值:
0.73
(2-3)
XI
X2 X3
XL1 SB 2
10.5 XL2 SB 10.52 XL3 SB 10.52
0.4 15 100
5.442 10.52
0.4 20 100
7.26
10.52 0.4 16 100
5.804
10.52
(2-4)
2.3短路点的确定和计算
短路点的确定如图2.1所示
4
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di点发生短路时：最大运行方式各短路电流
I .
d 1 max
=1.3
Xmin X。 0.2 0.73
(2-5)
I
di
(2-6)
ich=V2 Kch 义 Id1
(3)
max
=后 义 1.8 X2.03=2.55 X2..03=5.17(kA)
2
(2-7) (2-8) (2-9)
Ich = I d1⑶max 义 \\，1 2(Kch 1) =1.51 义 2.03=3.07(kA)
Sd= -SB- =-一 =130(MVA) X js* 0.2 0.584
100
El
图2.2 d 1黑石变电站短路等效简化图
最小运行方式各短路电流
E//
E1I d1 min
* = — ------ =——
Xmax X0 0.3 0.73
1
=0.97(kA)
(2-10)
Id1(
.(2)
3)
I d1min *
=
SB
0.97 100 =1.51(kA) %3 37
^3-=-x1
(2-11)
min
3U av
3 ⑶
I d1 min = A I d1 min
2
51131(kA)
(2-12)
ich=V2 X Kch X Id1⑶min=V3 X1.8 X 1.51=2.55 乂 1.51=3.85(kA) (2-13)
r
5
35kV变电站电气一次部分设计
Ich= Idi(
3)
min
义，1 2(Kch 1)2 =1.51 xl.51=2.28(kA)
Sd = -SB- =—
100
(2-14) (2-15)
s
=97(MVA)
X js* 0.3 0.73 J
d2点发生短路时：最大运行方式各短路电流
E//
Id2max *
Xmin Xo XT2 I d2max * SB
=
------------------ 0.73 0.2 0.73 0.4375
0.73 100
(3) d2 max
=4.02(kA)
.3 10.5
(3)
I
(2)
max
= U 义 I
max
=U X 4.02=3.48(kA) 2 2
ich 母 Kch x I d2⑶max = V2 x 1.8 x 3.48=8.8(kA) 1ch = Id2⑶max 1 2(Kch 1)2 =3.48 X 1.51=5.255(kA) Sd = -SB- = ------ ----- 73(MVA)
X js* 0.2 0.73 0.475
100
El x 0
w /
图2.3龙兴35kV侧短路等效简化图(最大运行方式)
最小运行方式各短路电流
Id2min*
Xmax
E//
X。 XTI 0.3 0.73 0.875
SB =0.53 100
0.53
1d⑶min
2
Id2min
, 3Uav 3 10.5
=2.89(kA)
(2) d 2 min
gx2.89=2.50(kA)
ich=V2 Kch X Id2
I ch = Id2
(3)
(3)
min
= <2 X1.8 X2.50=2.55 X2.50 =6.36(kA) 4’1 2(Kg 1)2 =2.50 X 1.51=3.775 (kA)
min
6
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Sd =
SB
X*
js
100 0.3 0.73 0.875
52.5 (MVA)
E
l
图2.4龙兴35kV侧短路等效简化图（最小运行方式）
xO WMV
XT
d2
d 3点发生短路时，计算同上，在此不再放述
图2.5龙兴10kV侧短路等效简化图
通过以上计算，本文得到各短路点短路电流如表 2-1所示。
表2-1 短路电流计算结果表 最大运行方式 短路电 流短路点 平周期 分里稳态短 路三相短 路二相短 路短路冲 击全电流取 大短路点编号 均电 压 起 始值 UC kV di （黑石变电站） d2（龙兴35kV母线） d3（龙兴 10kV母线） 电流 I kA 4.3 1.46 3.23 电流 [(3) d 电流 । (2) 电流 ich kA 8.8 1.6 白效值 Ich kA 5.255 0.95 短路容 量 I\" kA 4.3 1.46 3.23 IkA 2.03 4.02 0.63 I d kA 1.372 3.48 0.54 Sd\" MVA 130 73 11.4 37 37 10.5 5.17 r 3.07 7
35kV变电站电气一次部分设计
第3章导线和电气设备选择与效验
正确选择电气设备是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
行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用 新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。尽管电力系统中各种电器的作用和工 作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。本设 计电气设备的选择从我国实际情况出发， 根据设计规程要求进行，力求做到了技术先进， 安全可靠，运行灵活方便，留有适当的余度的要求。并在选择后按设备的额定电压，额 定电流，短路时动稳定和热稳定等方面对所选的设备进行了校验。
电气设备选择的一般原则：（1）应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要 求，并考虑远景发展的需要；（2）应按当地环境条件校验；（3）应力求技术先进与经济 合理；（4）选择导体时应尽量减少品种；（5）扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致； （6）选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。
变电站内各种主要电气设备的选择如表 3-1所示。
表3-1主设备清单 序号 设备名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 规格或型号 SZ9—8000/35 RW5 —35/200~800 RN1-10 RN2-10 LW16-35 ZN3-10 GW4-35D GN6-10T BFM11/ V3-200-1W LFZ-10 JDZ6-10 Y5WZ-53/134 Y5WS5-17/50L Y5WS5-17/50L ESE4000 BFM11-500-3 XZK200 —1.0, 5B4 CWLB2-10/800 XP-4c ZS-10/4 单位 台 组 组 组 台 台 组 组 台 数量 2 1 2 2 备注 主变压器 跌落式熔断器 熔断器 熔断器 断路器 断路器 隔离开关 隔离开关 电力电容器 10kV侧电容器处 电压互感器侧 2 15 5 22 2 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 电流互感器 电压互感器 避雷器 避雷器 避雷器 避雷针 高压并联电容器 阻波器 穿墙套管 台 台 组［ 组 组 支 台 台 个 20 2 1 2 2 35kV母线侧 电压互感器侧 电容器侧 3 7 1 32 35kV 侧 BiO BiO 串 串 10kV侧屋内外 8
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21 22 23
钢芯铝绞线 钢芯铝绞线 铝母线 LGJ-185mm2 2 2LMY-80X10mm LGJ-240 2mm米 米： 35kV侧母线 10kV侧出线 10kV侧母线 米 高压电器选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作
要求的合理的电器，以保证系统安全、可靠、经济的运行条件。要使企业供电系统的安 全可靠，必须正确合理的选择各种电气设备，选择企业供电系统中高压电气设备的一般 原则，除按正常运行下的额定电压、额定电流等条件外，还应按短路情况下进行校验， 但各种电气设备的选择与校验项目也不尽一样，见表 3-2。
表3-2电气设备的校验要求表 设备名称 序 号 1 2 额定电 压kV 额定电 流A 额定容量 kVA 额定开 断电短路热 稳短路动稳 流 定 定 绝缘水 平 断路器 隔离开关 3 组合开关 4 5 负荷开关 熔断器 6 电压互感器 7 电流互感器 8 电抗器 9 消弧线圈 10 避雷器 11
BiO 12 穿墙套管 V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V V 3.1 导体的选择与校验
导体选择的一般要求：裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和校 验：（1）工作电流；（2）电晕（对110KV级以上电压的母线）；（3）动稳定性和机械强 度；（4）热稳定性；（5）应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。导体截面可以按长 期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大， 传输容量大，长度在20M以上的导体，具截面一般按经济电流密度选择。
一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分， 载流导体构成硬母线和软母 线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双根和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬 挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。另外，铝线具有价格低、重量轻、加工方便等
9
35kV变电站电气一次部分设计
特点。因此，选用铝母线要比铜母线经济。为了使发电厂和变电站的屋外配电装置结构 和布置简单，投资少，在高压侧一般采用钢芯铝绞线 。
3.1.1 35kV侧母线截面积的选择及校验
若一台变压器停止工作，想满足整个负荷的需要，则另一台变压器必工作在过负荷 状态，由于变压器容量按 SB > 0.6 Sjszd来选择的，所以只需要一台过负荷为原来的 1/0.6=1.67倍，即S=1.67 SB ,按通过高压侧母线的最大长期工作电流
Igzd 1.67
1.05 Se
Ue
1.05 8000 cc 一招 ---------- 231.41A
1.67 1)
,3 35
(3-
按经济电流密度选择母线截面
Q I gzd Sj
J
式中：Sj
经济截面m
2
(3-2)
J
经济电流密度
A/ m
6
2
取变压器最大负荷利用小时数 h=3000~5000小时，查表选择J=1.15 X10A/痛
Sj 如弋 201.22 mm j 1.15 106
2
经计算选择LGJ-185mmrS钢芯铝绞线，其25 c时最大允许持续电流Iy=515A 温度修正系数为：
f_y (7037
(3-3)
K =. —— = J ---------- =0.86
\\ y o 丫70 25
则实际环境温度为37c时的母线允许电流：1y =0.86X515=442.9(A) 大于其长期最大工作电流(231.41 A),满足长期工作时的发热条件 校验热稳定：短路计算时间
t tb tg thu 1.5 0.06 0.04 1.6s。因I\" I ，所以
1.3s。因 t 1s,所以 tfz 0,故 tdz
tz 1.3s
I\"
\" 一 1,经查表得 tz
母线正常运行时的最高温度为：
2
它 37 70 Iy
37
231.41 327
53.53 C (3-4)
查表知C 93 106 ,按热稳定条件所需最小母线截面为
10
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I --------- -..tdz Kj C
(3-5)
式中 C
Kj
热稳定系数； -集肤效应系数（取
1)；
S L Jdz Kj
zx
小于所选母线的截面积，满足热稳定要求，因所选母线为绞线，故不需动稳定校验。
C
1.46 103 93 106
、1.3 1 17.9mm 185mm
22
3.1.2 10kV侧母线截面积的选择及校验
3.1.2.1 10kV 侧母线截面积的选择
按通过低压侧母线的最大长期工作电流
I gzd
3 Ue
按经济电流密度选择母线截面
1.05 Se , 一 1.05 8000 1.67 - 1.67 809.9A
3 10
Sj
国,取变压器最大负荷利用小时数
J
Sj
h =3000小时，查表选择 J =1.15X 106A/m2
809.9 1.15 106
__ ____
2
704.3mm
经查表选LMY-80X 10mm®铝母线，其25c时最大允许持续电流Iy=1250A 则实际环境温度为37c时的母线允许电流
1y =0.86 X1250=1075（A）
大于其长期最大负荷电流（809.9A）,满足长期工作时的发热条件 3.1.2.2 10kV 侧母线截面积的校验 热稳定性校验：
短路计算时间t tb tg thu 1 0.06 0.04 1.1s。其中tb为继电保护动作时间，tg
I\"
为断路器固有分闸时间，thu为短路器断开时间。因I\" I ,所以\"-1,经查《短
I
路电流周期分量等值时间曲线》 得tz 0.9s 0因t 1s,所以短路电流非周期分量等值时
11
35kV变电站电气一次部分设计
问tfz 0,故短路等值时间tdz 母线正常运行时的最高温度为
tz 0.9s
2
gzd
c
y
37 70 37
809.9 1075
55.8 C
查表知C 93 106,按热稳定条件所需最小母线截面为
Szx
小于所选母线的截面积，故满足热稳定要求 动稳定性校验:
I ------- 3.23 103
. tdz K j 6-
C 93 10
--------- 2
0.9 1 32.95 mm
10kV侧截面为矩形的母线水平放置，相间距离 短路冲击电流： 母线所受的电动力：
7)
Cl
a=0.25m L=1.2m
1ch 0.952kA F 1.73 10 7 ICh
a
L
(3-
式中：L——绝缘子间的跨距； 相间距：
母线所受的最大弯矩：
F 1.73 10 - I2h 0.75N
Ch a
M -F-L 0.75 1.2 0.0874N m 10 10
7
(3-8)
2
2 3
截面系数：
b h 8 10 W
M 0.0874
40 10
3
……c 6 3
2.13 10 m (3-9)
4 _
母线最大计算应力为:
W 2.13 10
4.17 10 Pa
(3-10)
小于铝母线的允许应力69X 106Pa,故满足动稳定性要求。 动稳定要求。故选择LMY-80X 10mmi勺铝母线
经校验所选母线满足热稳定及
3.1.3 10kV侧出线截面积的选择及校验
在五堡、龙兴、鱼咀三回出线中，以最大负荷的一条出线路为出线截面积选择的计 算依据，其它线路则一定能满足。由于三回出线的负荷相差不大，故不会造成太大的浪 费，并且出线路负荷要求考虑今后 5年的增长，其增长率为5%
Sjszd =0.9 X(1+8%)X4700X e
5 5%
=6422.9(kVA)
12
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按通过10kV侧出线的最大长期工作电流
I gzd
1.05 Sjszd
,3 Ue
1.05 6422.9
3 10
389.36A
按经济电流密度选择母线截面
Sj
I gzd
丁 '
6
h=3000小时，查表选择 J=1.15 X10A/R? 取变压器最大负荷利用小时数
389.36 2
Sj 6
338.6mm
j 1.15 10
经计算选择LGJ-240 2mmS钢芯铝绞线，其25c时最大允许持续电流Iy=610A 则实际环境温度为
37c时的出线允许电流
I y =0.86X610=524.6(A)
大于其长期最大负荷电流（389.36A）,满足长期工作时的发热条件。 校验：短路计算时间t tb tg
thu 0.5 0.05 0.02 0.57s。因 I\"
1,
tfz 0.55s
经查表得tz
0.5s。因t 1s , 所以tfz 0.05 \"0.05s,故 tdz tz
母线正常运行时的最高温度
I
gzd
37
70 37
389.36 ------ 524.6
2
54.7 C
查表知C 93 106 ,按热稳定条件所需最小母线截面为
3
Szx 一 Jtd「Kj 093-- \\0.55 1 7.4mm C ' dz j 93 106
小于所选母线的截面积，故满足热稳定要求，因所选母线为绞线，故不需动 稳定校验。
02
3.2 断路器的选择及校验
高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电所的正 常状态下运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电 压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并且进行动稳 定和热稳定校验。
13
35kV变电站电气一次部分设计
3.2.1 35kV侧断路器的选择及校验
根据 Ue U=35kV, Igzd=231.41A, Iekd Idt = I \"=1.46 (kA)查手册 选择 LW16-35 型户外SF6断路器，其技术参
数
见
表
3
-3
。
表3-3 LW16-35型SF6断路器参数 型号 LW16-35 额定电压(kV) 35 额定电流(A) 1600 Iekd (kA) 25 ij (kA) 63 tg (s) 0.06 I r (4s) ( kA) 25 校验：
热稳定性校验，短路电流的热脉冲：
I • tdz=1.462X 1.3=2.77 < I： ♦ t=252X4=2500 (kA2 - s)
因此满足热稳定性要求。
动稳定性校验：极限通过电流 \"=63 (KA) >ich=8.8 (KA),故动稳定性也满足要 求。经计算满足热稳定性及动稳定性要求，因此所选
LW16-35型SF6断路器满足要求。
2
(3-11)
3.2.2 10kV侧断路器的选择及校验
根据 Ue>UW 10kV,Igzd 389.36A , I ekd》I dt = I\" =3.23(kA),查手册同样选择
ZN3-10真空型断路器。其技术参数见表 3-4。
表3-4 ZN3-10型断路器参数 型号
额定电压(kV) 10 额定电流(A) 600 I ekd(kA) 8.7 ij (kA) 22 tg (s) <0.05 Ir(4s) (kA) 8.7 ZN3-10 校验，热稳定性校验：短路电流的热脉冲
I 2 tdz 3.232 0.55 5.73 12 t 8.72 4 302.76 kA 2 s
因此满足热稳定性要求。 动稳定性校验：极限通过电流
ij 22 ich 1.6 kA，故动稳定性也满足要求。
ZN3-10型断路器满足要求。
经计算满足热稳定性及动稳定性要求，因此所选
14
届电气工程与自动化专业毕业设计（论文）
3.3 电压互感器的选择及校验
3.3.1 电压互感器的选择及校验
电压互感器是二次回路中供测量和保护用的电压源，
通过它能正确反映系统电压的
运行状况，其作用：一是将一次侧的高电压改变成二次侧的低电压，使测量仪表和保护 装置标准化，小型化，并便于监视，安装和维护；二是使低压二次回路与高压一次系统 隔离，保证了工作人员的安全，由于电压互感器主要用于计量，而上一级变电所已装设， 所以本所35KV侧不装设电压互感器，只在10KV侧装设电压互感器，从而减少造价。 电压互感器的选择
根据该电压互感器的用途、装设地点及额定电压，经查手册选择 感器。具技术参数见表3-5 o
JDZ6-10型电压互
表3-5 JDZ6-10型电压互感器参数 型号 额定电压（kV） 准确级次及相应额定二次负荷 0.5级 1级 （VA） 最大容量（VA） 原线圈 JDZ6-10 10 副线圈 0.1 3级 400
50 80 200 测量仪表的技术数据见表3-6
表3-6测量仪表的技术参数 仪表名称 有功功率表 无功功率表 有功电度表 频率表
仪表型号 1D1 - W 1D1 — Var DS1 1D1 —Hz 1T1 - V 每线圈消耗功率（VA） 0.75 0.75 1.5 2 5 cos 1 1 0.38 1 1 电 电压互感器和测量仪表的三线接线图如图 3.1所示
15
35kV变电站电气一次部分设计
w v Var wh Hz V
a
I
图3.1三线接线图校验
按额定电压考虑：1.1 Uie （电压互感器一次侧额定线电压） 0.9 U〔e
Ui （接入电网的电压）
按二次负荷考虑：在电压互感器接线布局中，由于接入了电度表，所以电压互感器 的准确度等级选0.5级，在0.5级以下工作的电压互感器的额定容量 按二次负荷选择电压互感器应作如下计算:
首先计算各相负荷，然后取最大一相负荷与一相额定容量相比较。 教材中第三种接线方式进行计算）
Pab Qab Sab cos
ab
Se=50VA
（利用变电工程
2 0.75 0.75 1.5 0.38 5 7.82 W
2
1.5 .1 0.382 1.39 var Pb Q；b
7.94 VA
9 58'
(3-12)
Pah
净 0.985; Sab
ab
Pbc Qab
2 0.75 0.75 1.5 0.38 2 4.82 W 1.5
1 0.382
1.39 var
局―Q；b 5.02 VA cos
Pab
ab
Sab
0.960;
ab
16 13'
A相负荷为:
PA
1
- Sab COs ab
30
7.94
—cos 9 58' 30
4.3 W (3-13)
c 1 Q30A 3 Sab sin ab 7.94 sin 9 58' 30 3
1.57 var
(3-14)
16
届电气工程与自动化专业毕业设计(论文)
B相负荷为:
_ 1
30
PB -------- [Sab cos ab
,3 1 , QB 30
~J^ [ Sab sin ab
Sbc cos bc 30 ] 6.48 W
Sbc sin bc 30 ] 2.06 var
V,PB
经计算可知B相负荷最大，其值为Sb
型电压互感器的一相额定容量为
2
QB
2
6.799VA , 0.5 级的 JDZ6-10
50/3=16.7 (VA)，此值大于它的最大一相负荷 Sb,因此 满足要求
3.3.2 保护熔断器的选择及校验
熔断器的选择：
对于保护电压互感器的熔断器，只按额定电压及断流容量选择即可经计算查手册选 择RN2-10型熔断器。其技术参数见表4-7。
表3-7 RN2-10型熔断器参数 型号
额定电压(kV) 10 额定电流(A) 0.5 额定断流容量(MVA) 1000 RN2-10 校验：
Ierq 500mA Ierj 83.15mA I gzd 55.43mA
q
j
g
(3-15)
Sekd 1000MVA
经计算满足要求，故选 RN2-10形熔断器
Sd 69.65MVA
3.3.3 隔离开关的选择及校验
根据以上计算数据，选择 GN19-10/200型隔离开关一定能满足要求。
3.4 电流互感器的选择及效验
电流互感器一次电流选择应遵循以下原则 ：1、一次电流应满足负荷要求，并在标准 值中选取。其标准值为：10、12.5、15、20、25、30、40、50、60、75及其十进位倍数 或小数。2、一次电流应使在正常运行情况下，二次输出电流满足保护装置和测量、计
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35kV变电站电气一次部分设计
量仪表准确度要求。
不同用途的电流互感器，保证误差准确度的额定一次电流不同， 测量用电流互感器， 保证满足规定误差要求的一次额定电流的 50%~120特殊用途互感器S级，保证满足规定 误差要求一次额定电流的10%~120%保护用互感器的额定电流应不小于正常负荷电流。
3.4.1 35kV侧电流互感器的选择及效验
在装有断路器的回路应安装电流互感器，变压器中性点装设电流互感器，回路采用 三相配置，35kV、10kV采用两相置、母联，亦采用两相配6—20kV屋内配电装置，采用 瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的独立式 CT。
选才? LSJ-35, LSJC-35I , II , III型装入式电流互感器，适用于交流50Hz,额定工作 电压35kV的电力系统中，作为电流电能测量及继电保护使用。
表3-8 LSJ —35电流互感器的主要技术参数 额千次电流 （A） 200 300 400 600 0.5 级 额定二次负荷（Cos（|）=0.8） 1级 3级 （欧） 10级 2.00 3.00 5.00 0.80 0.80 1.20 0.60 3.00 注：0.5级一计量仪表，1.0级一测量仪表、3级一指示仪表继电器保护装置。负荷越大，准确度 下降。
按动稳定校验：
LSJ— 35型电流互感器的动稳定电流为imax =80kA,大于龙兴变电站35kV出口处的冲 击电流iS3
）
4.02kA,满足动稳定要求。
按热稳定校验：
LSJ —35型电流互感器热稳定电流为It =16kA,大于龙兴变电站35kV出口处的热稳 定电流1.46 kA 0
3.4.2 10kV侧电流互感器的选择及效验
选用LAJ-10在外表面增加了伞形结构，从而增加了外表面的爬电距离，能适用于 轻污秽地区，也适用于50Hz、额定电压为10kV及其以下的电力系统中作电流、电能的
18
届电气工程与自动化专业毕业设计（论文）
测量及继电保护
表3-9 LAJ -10电流互感器的主要技术参数 额定一次电 流（A） 型号 20—800 1000-LAJ—10 1500 准确级 数 额定二次负 荷（欧） 0.80 1.60 2.00 10%倍 数 最大二次 电流倍数 二次线圈 阻抗 0.50 2000- 6000 按动稳定校验：
LAJ—10型电流互感器的动稳定电流为imax =16kA,大于龙兴变电站10kV出口处的冲击 电流i普 0.63kA ,满足动稳定要求。 按热稳定校验：
LAJ—10型电流互感器热稳定电流为It = 8kA,大于龙兴变电站10kV出口处的热稳定电 流 3.23 kA 。
3.5 绝缘子和穿墙套管的选择及校验
发电厂和变电站常用的绝缘子有支柱绝缘子、套管绝缘子和悬式绝缘子。支柱绝缘 子用于支持和固定母线，并使母线与地绝缘；套管绝缘子主要用于母线穿过墙壁或楼板, 使母线之间、母线与地之间绝缘；悬式绝缘子主要用于固定屋外配电装置中的软母线。
3.5.1 35kV 侧绝缘子的选择及校验
绝缘子的选择：
按额定电压和安装地点选择；
表3-10 XP-4C型绝缘子参数
型号 泄漏距离 cm
查手册选择XP-4c型绝缘子，其技术参数见表3-10
工频试验电压（kV） 干 湿击穿 60 30 70 50%全波击穿 机械负荷 1小时 破坏 3000 4000 闪落电压（kV） 100 XP-4C 200 悬式绝缘子片数的选择：
一般情况下的单位泄漏距离为1.6cm/kV,所以应选绝缘子的片数为
Ue
L
1.6 35 200
2.8片 (3-16)
0
式中: 泄漏比距
19
35kV变电站电气一次部分设计
Lo ——每片绝缘子的泄漏距离；初选 3片。
按大气过电压作用下不闪络选择：
一般来说，只要满足承受内部过电压作用的要求，同时接地电阻值也满足规程要求， 则在大气过电压作用下将不致引起绝缘子用的逆闪络。按以上条件选择的绝缘子用片 数，考虑到绝缘子老化需增加一片，对于耐张绝缘子用，因承受较大的拉力，容易损坏, 又需此悬式绝缘子用再增加一片.所以选4片绝缘子。
综上选择XP- 4c型绝缘子。
3.5.2 10kV 侧绝缘子的选择及校验
屋外绝缘子的选择：按额定电压和安装地点选择，经查手册选择 型绝缘子。其技术参数见表3-11。
表3-11 ZS-10/4型支柱棒型绝缘子参数 额定 电压 (kV) ZS-10/4型支柱棒
机械破 坏负荷 上附件安装尺寸 总 高 (mm) 下附件安装尺寸 中心 距 孔径 ①12 型号 (kN)
孔径 M8 孔数 2 孔数 2 中心 距 ZS-10/4 10 4 210 36 130 校验：
动稳定校验： 7 I 2
7 -
3 2
Fzd 1.73 10 7 L iCh 1.73 10 7 2 0.95 103
a
绝缘子底部至母线中心线的高
0.3136N
(3-17)
H1 H 18 h 21018 空 258mm
2 2
绝缘子帽所受的力
(3-18)
H,
F Fzd Kz Fzd
258
1
0.3136 —— 0.3553N H 210
(3-19)
绝缘子的允许负荷
0.6 Fp 0.6 4000 2400 F 0.3553 N
经计算满足动稳定要求，故所选 ZS-10/4型支柱棒型绝缘子满足要求。 屋内绝缘子的选择： 绝缘子的选择：
(3-20)
20
届电气工程与自动化专业毕业设计（论文）
根据安装地和构造类型，经查手册选择 ZN-10/4型支柱绝缘子。其技术参数见表 3-12
表3-12 ZN-10/4型支柱绝缘子参数 型号 ZN-10/4
额定电压（kV） 10 机械破坏负荷（kN） 4 总高H (mm) 120 校验: 动稳定校验：
L 2 7 77
Fzd 1.73 10 - IC. 1.73 10 2 0.952 103
a
7
3
2
0.3136 N
绝缘子底部至母线中心线的高度
2
绝缘子帽所受的力
H1 H 18 h 120 18
60
168mm
2
H,
F Fzd Kz Fzd 0.3136
H
绝缘子的允许负荷
1
168
0.439N
120
0.6 Fp 0.6 4000 2400 F 0.439 N
p
经计算满足动稳定要求，故所选 ZN-10/4型支柱绝缘子满足要求
3.5.3穿墙套管的选择及校验
穿墙套管的选择：
按装置种类、构造形式、额定电压及最大长期工作电流，查手册选择 型穿墙套管。其技术参数见表 3-13。
表3-13 CWLB -10/800型穿墙套管参数
型号 额定电压 （kV） CWLB -10/800
2
CWLB10/600
额定电流 （A） 800 总 L(mm) 530 长 抗弯破坏 负荷（kN） 7.5 5s短时热 电流（kA） 12 10 温度校正系数
K
J。 1.16
、80 40
837(3-21)
则
ley K Ie 1.16 800 928A
大于其长期最大长期工作电流。 (2)校验： 热稳定校验：
(3-22)
21
35kV变电站电气一次部分设计
Ir2 t 122 5 720 I2 t 52.16 kA 2
s (3-23) 动稳定校验：
F 1.73 10 7
L-L2
I 2a
Ch
(3-24)
式中：
LI ——穿墙套管端部至最近一个支柱绝缘子间距离，取 L=1m
L2 ——穿墙套管的长度； a --------- 相间距；
F 1.73 10 727 1532a L__L 1cl
1.73 10 0 0.95 102 0.25
3 2 0.464N
0.6 Fp 0.6 7500 4500 F 0.464 N p
经计算满足热稳定性及动稳定性要求，故所选 CWLB-10/800型穿墙套管满足要求
3.6所用变设备的选择
3.6.1 所用变压器的选择
为了保证供电的安全性，可靠性，将所用变设在高压侧，所用变主要有动力电和照 明用电，且当主变检修时或故障时所内不停电。所以选择 SA50/35型电力变压器.
其技术如数据表3-14。
表3-14 S9- 50/35型电力变压器技术参数
型号 额定电压(kV) 损耗 阻抗电 空载电 额定容 量高 低 空载 短路 压(%) 流(％) (kVA) S-50/35 35 0.4 0.25 1.18 6.5 1.1 50
3.6.2 保护熔断器的选择
选才? RW-35/200~800型户外交流高压跌落式熔断器。其技术数据如表
3-15
22
届电气工程与自动化专业毕业设计(论文)
表3-15 RW5— 35/200~800高压熔断器技术参数 型号 RW5 -35/200
额定电压 (kV) 35 额定电流 (A) 200 额定断流容量 (MVA) 开断负荷 电流 200A 开断空载变压器 容量 5600kVA 上限：900 下限：30 ~800 校验:
一 一 50
50I gzd=1.05 屋=1.05 X =0.82A
(3-25)
,3 37
熔件的额定电流为
1.5 50 Ierj=KbX Ieb=—=1\"A
,3 37
I gzd =0.82A< Ierj =1.17A< I e =200A
三相断路容量为：
(3-26) (3-27)
Sd = <3 X U p X Ich = <3 X 37X1.52 义 5.255=511.9MVA<900MVA (3-28) 所以所选
熔断器适合
3.7电力电容器的选择
电力电容器是用来提高电网功率因数、减少线损、改善电压质量、提高供电效率的 电器设备。 并联电容器组接线方式的比较：
并联电容器组的主接线方式，主要有 三角形接线和星型接线。过去并联电容器组采 用三角形接线较多，但运行经验证明，三角形接线的电容器组，当任一相击穿时，由电 源供给的短路电流较大，实际相当于母线短路。这时虽然故障电容器的熔断器迅速熔断， 但如此大的电流即使是瞬间流过电容器也极容易使电容器内浸渍剂受热膨胀，迅速汽 化，引起爆炸。而且如果不同相的电容器同时发生对地击穿，有时熔断器也
失去保护
作用。如把电容器改为星形接线，当任一台电容器发生极板击穿短路时，短路电流都不 会超过电容器组额定电流的三倍。 而且不会出现其他两健全相的电容器对故障相的涌放 电流，只有来自同相健全的电容器的涌放电流。因此星形接线的电容器组油箱爆炸事故 较少发生。止匕外，三角形接线电容器组对过电压保护避雷器的运行条件和保护效果也不 如星形接线的好。 综合考虑本设计采用星形接线
。
23
35kV变电站电气一次部分设计
按工作电压选择
Uzd Ug 10kV
按工作频率选择
(3-29)
fe 50Hz
无功功率的计算
设备补偿前的功率因数为cos 1=0.75 ,经电容器要求补偿后达到cos 2=0.9。 负荷的有功功率为
P Sjs cos 8512.76 0.75 6384.57kW
系统要求补偿的无功功率为
Qc
P tan 1 tan 2
1 cos 1
式中:
tan 1
- ----------------
(3-30)
(3-31)
1 0.75 0.75
2
0.88
cos 1
tan 2
cos 2
.1 0.92 0.9
0.484
Qc P tan 1 tan 2
本所要求两组电容器组来补偿，每组补偿
6384.57 0.88 0.484 2528.28kvar
1300kvar,采用三相星形接线的电容器 -
2 _
3
(3-32)
Q wUx xCx10
式中：Cx——单相等效电容值
U x x 线电压
w ——角频率，w 2 Ttf f=50HZ
Cx
Q wU： x103
2
1300 50 102 103
41.3 F
初选FM11/V3-200-1W型电容器组，其技术参数见表 3-16。
表3-16 BFM 11/ .'3-200-1W型电容器参数
型号 额定电压kV 额定容量kvar 额定电容 口 BFM 11M/3-200-1W 10.5
200 15.8 24
届电气工程与自动化专业毕业设计（论文）
Cx Cb
41.3 158
2.61 3个
(3-33)
因此，一相只需一个此型号的电容器组，三相则需三个电容器组，总的额定容量为
Qe 200 3 3 1800kva ,而需补偿的为1300kva,故所选电容器组满足要求
3.7.1熔断器的选择
电力电容器在合闸时产生冲击电流，此时熔断器的熔件不应熔断，保证正常工作 熔件的额定电流应按如下计算：
屋二一 Se =
167 3
28.93A
(3-34)
3 Ue 3 10
Ierj=Kc?Iec 1.5 28.93 43.4A
其额定电压为10kV,所以选择RNI-10型户内高压熔断器，其技术参数见表
表3-17 RNI-10型户内高压熔断器参数
型 号
(3-35)
3-17
额定电压（kV） 10 开断电流（kA） 40 额定电流（A） 250 切断容量（MVA） 200 RN1-10 熔断器的额定电流Ierq>Ierj
eiq eij
故所选熔断器满足要求。
3.7.2断路器、隔离开关、电流互感器的选择
电容器组回路的最大长期工作电流
I gzd
Se 3 Ue
200 3 3 10
34.64A
小于各出线回路中的最大长期工作电流，因此断路器、隔离开关、电流互感器均可按出 线路侧选择，一定会满足要求。
其所选型号为：断路器选用 ZN3-10型
隔离开关选用GN6-10T型 电流互感器选用LFZ-10型
25
35kV变电站电气一次部分设计
总结
经过三个多月的时间，我顺利的完成了这次毕业设计。这段时间我翻阅了许多的书 籍，从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究，第一次完成了一件实际应用的设计。 毕业设计的过程，是一次将大学四年所学理论知识与实际相结合的过程，通过毕业设计 我学会了如何把理论知识与工程实际相联系， 这将对以后走上工作岗位打下基础。另外, 在设计过程中，用到了如 word,AutoCAD等软件，这大大提高了自己的计算机水平。在 设计的过程中得到了老师和同学的帮助，增进了师生之间的感情。由于设计过程中需要 用到许多工程手册，这也提高了自己查找资料运用资料的能力。在完成毕业设计之后我 不仅对工程实际有所了解，同时也巩固了自己所学的理论知识，通过毕业设计我是受益 匪浅。
同时通过本次设计也能发现自己本身的不足和存在问题，
使我在以后的工作中能避
免犯同样的错误。由于自己的能力和经验有限，本次设计存在一些缺点和不足，希望各 位老师批评指正。
参考文献
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[23]中华人民共和国国家标准 .GB3906-91《3-35kV交流金属封闭开关设备》[J].1992-06-01 [24]中华人民共和国国家标准.GB/T11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》 2000-05-01 实施.
实施.
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35kV变电站电气一次部分设计
、35kV变电站主接线图
（略
）
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届电气工程与自动化专业毕业设计（论文）
二、35kV变电站间隔断面图 三、电气总平面布置图 四、防雷接地图
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