OA 自动化电气工程与自动化范文
郑州大学现代远程教育
毕业设计
题目：___ _
入学年月______________
姓名______________
学号______________
专业______________
联系方式______________
学习中心______________
指导教师______________
完成时间____年____月____日
目录
摘 要 1
关键词 1
前 言 2
第一部分 设计说明书 2
1.概 述 2
市郊区变电站地理位置如下图 2
张果屯乡基本概况 2
2．设计依据 2
原始资料要求：2
设计规模 3
3． 电气主接线 4
主变压器选择 4
110kV接线 4
35kV接线 5
10kV接线 6
电气主接线方式 6
无功补偿 7
中性点设备 7
4． 短路电流计算 7
5． 主要设备选择 8
断路器 8
隔离开关 8
10kV并联电容器 9
导体 9
绝缘子 10
互感器 10
6． 电气设备布置及配电装置 11
电气总布置 11
配电装置 11
互感器的配置 12
7． 防雷规划 12
8．继电保护规划设计 13
主变压器保护 13
110kV的保护 14
35kV保护 14
10kV保护 15
电力电容器组保护 15
第二部分 计算书 15
1． 短路电流计算 15
各元件参数计算 15
短路电流计算 17
2．设备选择 21
110kV断路器选型和校验 21
110kV 隔离开关选型 23
35kV断路器选型和校验 23
35kV 隔离开关选型 25
10kV断路器选型和校验 25
10kV隔离开关选型 28
母线的选择 30
电流互感器的选择 37
电压互感器的选择 41
3. 低压侧 10kV无功补偿 43
参考文献：45
致 谢 46
摘要
本文主要是结合市区工业、生活及郊区乡镇工业与农业用户供电电网现状及存在
的问题进行了论述，从负荷增长方面阐明了 ZY1市郊区建站的必要性，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，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，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，电流互感器进行了选型，从而完成了 110kV电
气一次部分的设计。
关键词
110KV变电站、建设、负荷
前言
为了适应地方经济发展，解决电力供需矛盾，根据本县国民经济发展的实际，通过对
ZY1市郊区自然概况、ZY1市郊区电网状况、市区工业、生活及郊区乡镇工业与农业用
户供电区基本概况、电网现状及存在的问题，初步确定了 ZY1市郊区变电站建设的可
行性。
第一部分设计说明书
1.概述
市郊区变电站地理位置如下图
市郊区建变电站基本概况
ZY1市郊区变电站市区东南部，总面积 32平方公里，辖 15个行政村，总人口
万，总耕地面积４.９５万亩。
负荷资料表
最大负荷
(MW)
穿越功率
(MW)
负荷组成
（%）电压
等级
负荷名称
近期
远
景
近期 远景
一
级
二级
功率
因数
Tmax
(h)
线长
(km)
市系线 10 18 10
市甲线 10 18 10
备用 1 10
110kV
备用 2 12
棉纺厂 1 2 3 20 40 5500
棉纺厂 2 2 3 20 40 5500
印染厂 1 2 4 30 40 5000
印染厂 2 2 4 30 40 5000
毛纺厂 2 3 20 40 5000
针织厂 1 2 20 40 4500
柴油机厂
1
3 4 25 40 4000 3
柴油机厂
2
3 4 25 40 4000 3
橡胶厂 1 2 30 40 4500 3
市区 1 1 2 20 40 2500 2
市区 2 1 2 20 40 2500 2
食品厂 1 2 15 30 4000
备用 1 2
备用 2 2
备用 3 2
备用 4 2
备用 5 2
备用 6 2
2．设计依据
原始资料
1.电力系统接线简图如图 1所示。图中有系统电源数据；有电网线路数据以及变电站
的初步信息。
图 1电力系统接线简图
注：①图中系统容量、系统阻抗均为最大运行方式的数据。
②系统最小运行方式时，S1=1300MVA，XS1=；SⅡ=150MVA，XSII=。
变电站资料
1.建站目的。本变电站位于 ZY1市郊区，向市区工业、生活及郊区乡镇工业与农业用
户供电，为新建变电站。
母线主接线形式为单母线分段，110kV出线 2回,见图 1中所示；
3.主变压器 2台，总容量 2×50MVA，自然油循环风冷，有载调压变压器；
母线主接线形式为单母线分段，10kV出线 14回，每回线路长度 5km，导线
LGJ-240，负荷 5000kVA。
5.所址地理位置及环境条件。站址地区海拔高度 200m,地势平坦，地震烈度 6度。年最
高气温＋40℃，年最低气温-20℃，最热月平均最高温度+30℃，最大复冰厚度 10mm，
最大风速 25m/s，土壤热阻率ρt=100℃·cm/W，土壤温度 20℃，地下水位较低,水质良
好，无腐蚀性。
设计任务
1.变电站总体分析；
2.负荷分析计算；
3.主变压器选择；
4.电气主接线设计；
5.短路电流计算；
6.电气设备选择；
7.配电装置及电气总平面布置设计；
8.防雷保护设计(选)。
设计成品
1.设计说明书一份（20-30页）；
2.图纸
1)电气主接线图(#3图)；
2)电气总平面布置图(#3图)；
3)110kV配电装置平面布置图(#3图)；
4)110kV进出线间隔断面图(#3图)；
5)变电站避雷针平面布置及保护范围图(#3图，选作)。
3．电气主接线
主变压器选择
本变电所主变压器容量为 2×50MVA，为便于维护管理，两台主变压器选用三相油浸
风冷型三绕组铜线有载调压电力变压器，所选型号为 SFSZ7-50000/110，电压等级 110
±8×%/±2×%/11、、、，接线组别 YN，yn0，d11；
U12=%，U13=17%，U23=%。
变压器的选择：
型号 容量 电压组合及分接范围 短路阻抗电压
高压 中压 低压 高低 高中 中低
空载
电流
容量
比
连接组
别SFSZ7-
50000
/110
50
MVA 1108×
%
*2
.5%
,
,,11
17-
18
100/1
00/50
.d11
接线
具体对电气主接线的基本要求为：具有适当的可靠性，有较好的灵活性（操作、
调度、扩建），简单清晰，便于操作，经济性好。本变电所在 110KV电网中，具有很
大的重要性，根据背景材料要求初选主接线方案是单母线分段带旁路。
其示意接线图如下：
接线
电压等级为 35KV～60KV，出线 4～8回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接
线，为保证断路器检修时不中断对用户供电，单母线分段可增设旁路，但本变电所采
用 SF6断路器，不需要检修，故不需设旁路。初选两种方案：方案一是单母线分段，方
案二是双母线。
方案一图
方案二图
两种方案的比较：
项目 方案一 方案二
技术
1、简单清晰调度灵活
2、不会造成全所停电，保证重要用
户的供电
1、供电可靠，调度灵活，
扩建方便，便于试验
2、易误操作
经济
1、设备少 2、投资小
3、占地少
1、设备多，配电装置复杂
2、投资和占地面机大
鉴于电压等级不高，在一定的安全与灵活性的基础上要求较好的经济性，故选用投
资较小的方案一。
接线
考虑到 10KV电压等级八回出线，不是很高等级的用户负荷，发生故障时短时间内不会
对用户造成重大损失，10KV采用投资较低、占地小的单母线分段为主接线。
电气主接线方式
综合三个电压等级选用的接线方式，确定以下接线方式为最终备选方式：
110kV母线采用双母线，35kV母线采用单母线分段的接线方式，10kV母线采用单
母线分段的接线方式。
其示意接线图如下：
项目 单母线分段
优点
1、两母线段可以分裂运行，也可以并列运行。
2、重要用户可用双回路接于不同母线段，保证不间断供电。
3、任意母线或隔离开关检修，只停该段，其余段可继续供电，减少了停电
范围。
缺点
1、分段的单母线增加了分段部分的投资和占地面积。
2、某段母线故障或检修时，仍有停电情况。
3、某回路断路器检修时，该回路停电。
4、扩建时需向两端均衡扩建。
无功补偿
装于 10kV母线侧，最终容量按 2×10MVar配置，1段、2段分别装设一组。
型号为：BFF11/-1000-3W,额定容量:10Mar
中性点设备
主变压器 110kV侧中性点采用避雷器加保护间隙保护，也可经隔离开关接地。主
变压器 35kV侧中性点采用避雷器加保护间隙保护。
4．短路电流计算
短路电流计算包括 110kV、35kV和 10kV母线出现最大短路电流方式下 0秒、
秒、秒、秒、4秒和冲击电流的计算。
110kV母线的最大短路电流是 110KV母线三相短路的情况，35kV母线的最大短路
电流是分段断路器闭合运行时分段断路器一侧三相短路的情况。10kV母线的最大短路
电流是分段断路器闭合运行时分段断路器一侧三相短路的情况。
所以短路电流计算是对以上三点进行计算的。
在考虑主变并列运行的情况下，短路电流计算结果如下：
表 1：短路电流计算结果表：
短路点 0S 冲击电流 ish
110kV母线侧三相
短路电流（kA）
_______ _______
35kV母线侧三相
短路电流（kA）
_______ _______
10kV母线侧三相
短路电流（kA）
________ _______
5．主要设备选择
断路器
断路器
110kV断路器选用 LW6-110/1600型 SF6断路器，额定电流 1600A，额定开断电流
40kA,动稳定电流 80kA，热稳定电流 （3s）。
断路器
35kV断路器选用 LW16-35/1600型 SF6断路器，额定电流 1600A，额定开断电流
25kA，动稳定电流 63kA，热稳定电流 25KA（4s）。
开关柜和断路器
10kV开关柜选用 XGN-10型固定式开关柜。柜中配：母线断路器 SN10-10III/2000
型断路器，额定电流为 2000A，额定开断电流 ，动稳定电流 130kA，热稳定电流
（4s）；出线断路器 SN10-10II/1000型断路器，额定电流为 1000A，额定开断
电流 ，动稳定电流 80kA，热稳定电流 （2s）
隔离开关
隔离开关
110kV隔离开关选用 GW5-110GD型隔离开关。额定电流 1000A。
隔离开关
35kV隔离开关选用 GN2-35T型隔离开关。额定电流 1000A。
隔离开关
10kV母线隔离开关选用 GN10-10T型隔离开关，额定电流 3000A。
10kV出线隔离开关选用 GN6-10T型隔离开关，额定电流 1000A。
表 2：110kV断路器及隔离开关选择结果表
表 3：35kV断路器及隔离开关选择结果表
表 4：10kV母线断路器及隔离开关选择结果表
表 5：10kV出线断路器及隔离开关选择结果表
并联电容器
并联电容器组布置在 10kV配电装置附近，选用密集型电容器组成套装置，户外布
置。
导体
110kV主变进线最大工作电流为 347A，导线选用硬母线 LF-21Yφ80/72；主变压
器 35kV侧最大工作电流电流为为 992A，导线选用软导体 LGJ-800/70；主变压器 10kV
侧最大工作电流电流电流为 1819A，10kV母线选用硬母线：三条矩形铝导体 125*10。
表 6：母线的选择结果表
绝缘子
根据电压等级和安装地点选择绝缘子。
表 7：绝缘子选择情况：
安装地点 型号 额定电压
110kV户外式配电装置 ZS-110 110kV
35kV户外式配电装置 SGX-70/35 35kV
10kV户内式配电装置 ZNB-10 10kV
互感器
互感器既是电力系统中一次系统与二次系统间的联络元件，同时也是隔离元件。
他们将一次系统中的高电压、大电流，转变为低电压，小电流，供测量、监视、控制
及继电保护使用。
〞 〞 LW16- 35/ 1600 GW5- 35/ 1000
UN 35( kV) UN 35( kV) 35( kV)
I gmax 992( A) I N 1600( A) 1000( A)
I 〞 6. 264( kA) I br 25( kA) — —
i sh 15. 945( kA) i max 63( kA) 70( kA)
Qk 166( kA
2· s) I t
2t 252× 4=2500( kA2· s) 3781( kA2· s)
〞 〞 〞 〞 〞 〞
互感器的具体作用：（1）将一次系统各级电压均变成 100V（或对地 100V/）以下
的低压，将一次系统各回路电流均变成 5A（或 1A、）以下的小电流，以便于测量
仪表及继电器的小型化、系统化、标准化。
（2）将一次系统和二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧必须有一点可靠
接地，从而保证了二次设备及人员的安全。
表 8：互感器选择情况列表：
6．电气设备布置及配电装置
电气总布置
本变电所主变压器，35kV、110kV配电装置，并联电容器组均为户外布置，10kV
高压开关柜等电气设备布置在屋内，35kV、110kV均为架空出线，10kV为电缆引至围
墙外电杆架空出线。
配电装置
配电装置
110kV配电装置为户外普通中型布置，采用敞开式电器。70年代以来,管形母线普
通中型布置在 110KV电力系统配电装置中广泛应用,这种布置本身具有许多优点.
因为母线采用铝锰合金管,以棒形支柱绝缘子支撑,其弧垂很小,没有电动力和风力
引起的摇摆,可以压缩相间和相对地的距离,同时又采用了合并构架,从而减少占地面积.
配电装置
35kV配电装置为户外普通中型布置，采用敞开式电器。
配电装置
10kV配电装置采用户内布置，为了节省占地面积,减少维护量,检修方便,10KV配
电装置采用成套配电装置,本工程采用单层高压开关柜布置,选型为 XGN-10固定高压开
关柜,它由断路器室、母线室电缆室、和仪表室组成。主变 10kV经母线桥直接引入开
关柜，开关柜二次电缆均敷设在盘前的电缆沟内，一次电缆穿管敷设至室外电缆沟。
10kV并联电容器布置在 10kV配电装置的附近。
互感器的配置
为电力系统的正常运行，保证供电质量，且在短路故障时能迅速地将故障元件切
除，不致造成故障范围扩大，必须通过二次设备以实现测量、监控及保护，二次设备
信号由互感器取得。电力系统中必须合理地配置互感器。
电压互感器的配置
应该根据测量、同期、保护等需要，分别装设相应的互感器：
母线――工作母线和备用母线都应装设一组三绕组电压互感器，母线如分段，应
在各段母线上各装设一组三绕组电压互感器。
110kV及以上线路――为了节约投资和占地面积，载波通信和电压测量可共用耦
合电容，故一般装设电容分压电压互感器。
电流互感器的配置
所有支路均应按测量、计能、继电保护要求装设相应的电流互感器。
变压器、110kV及以上大接地电力系统各贿赂中，一般应三相均装设电流互感器，以满
足测量仪表、保护和自动装置要求，以保证供电可靠性。
7．防雷规划
变电所是多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽，变电所的雷害事故往往
导致大面积停电，变电设备(最主要的是电力变压器)的内部绝缘水平往往低于线路绝
缘水平，且不具有自动恢复功能，一旦雷电过电压击穿，后果十分严重。所以，变电
所必须设置防雷保护。
直击雷防护本变电所采用 110KV配电装置构架设避雷针，35KV及 10KV配电装置由
于绝缘水平不高，雷击构架避雷针时，容易导致绝缘逆闪络（反击），故设置独立避
雷针，它又自己专有的支座和接地装置，其接地电阻不超过 10欧。
入侵雷电过电压波防护对于入侵波的防护一般采用阀式避雷器，它的作用是限制
过电压波的幅值，避雷器的选择：在 110KV和 35KV电力系统中，选择阀式避雷器中氧
化锌避雷器。
氧化锌避雷器没有串联放电间隙，主要由氧化锌非线性电阻组装而成，具有良好
非线性，且动作迅速，残压低，通容量大，结构简单，可靠性高，维护方便，没有工
频续流、灭弧等问题，所以选氧化锌避雷器防护雷电过电压波入侵。
由于金属氧化物避雷器没有串联间隙，正常工频相电压长期施加在金属氧化物电
阻片上，为了保证使用寿命，长期施加于避雷器上的运行电压不可超过它允许的持续
运行电压。
10kV电力系统一般采用普通阀型避雷器。
表 8：避雷器选择如下：
设备名称 安装地点 型号
110kV母线 Y10W5-100/248
110kV进线侧 Y10W5-100/248
35kV母线 Y5W-42
35kV出线侧 Y5W-42
10kV母线 FS-10
10kV出线侧 FS-10
避雷器
主变压器中性点 FS-40间隙保护
8．继电保护规划设计
继电保护泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统，继电保护装
置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳
闸或发出信号的一种自动装置。它的任务是自动、迅速、有选择性地从电力系统切除
故障，使故障元件免受继续遭到破坏，保证无故障部分正常运行；反应电气元件的不
正常运行。
主变压器保护
110kV变电所的电力变压器每组容量在 60~90000MVA，属于大型变压器是电力系统
中的重要电气设备。电力变压器的故障对电力系统和用户影响都很大。因此，必须对
大型电力变压器配备完善的保护装置，在出现危及变压器安全的不正常运行状态时，
能及早地发出报警信号或切除变压器，防止故障的发生。当变压器发生故障时，能尽
快地切除变压器，使故障造成的损失减到最小，使故障后的变压器更容易修复。故安
装安全可靠地继电保护装置。
本设计采用双主双后的配置方式：差动保护、复合电压闭锁的过电流保护、过负
荷保护、零序过电流保护及瓦斯、油温、油位、、压力释放等非电量保护。
主保护：
差动保护
变压器重瓦斯保护
后备保护：
复合电压闭锁过流保护
零序过流保护
过负荷保护
非电量保护
差动保护适用于 及以上的厂用变压器和并联运行的变压器，以及 10MVA及
以上的厂用备用变压器和单独运行的变压器。它是变压器的主保护。
变压器重瓦斯保护适用于油浸式变压器，它反应油箱内的故障。当产生大量瓦斯
时，应动作于断开变压器各侧的断路器。
相间短路的后备保护对降压变压器宜采用过电流保护；当灵敏度不满足要求时，
应采用复合电压起动的过电流保护，后备保护均带时限动作于相应的断路器跳。
零序过流保护对中性点自接接地电力网内，外部接地短路引起过电流时，变压器
中性点接地运行，应装设零序过流保护。
过负荷保护对于 400KVA以上变压器，当数台并列运行时，应根据可能负荷情况安
装过负荷保护，
的保护
线路保护装设高频距离保护作为主保护
电流保护作为后备保护
母线保护完全电流差动母线保护为主保护
过电流保护为后备保护
保护
线路保护装设距离保护作为主保护，
电流保护作为后备。
三段式过流保护（带方向、电压闭锁）
单相接地保护
自动重合闸装置
母线保护完全电流差动母线保护为主保护
过电流保护为后备保护
断路器失灵保护
保护
线路保护三段式过流保护
单相接地选线
自动重合闸装置
母线保护完全电流差动母线保护为主保护
过电流保护为后备保护
电力电容器组保护
限时速断保护
过流保护
电流闭锁失压保护
过电压保护
为了改善供电质量，提高功率因数，常在变电所低压侧装设并联电容器组，并进
行保护。
电容器组与断路器之间连线短路各种故障保护，宜装设带延时地过流保护，动作
于跳闸。当系统电压及高次谐波引起电容过负荷，故应装设反应母线电压稳升地过电
压保护。
第二部分计算书
1．短路电流计算
各元件参数计算
由题目已知条件，系统接线图见图 1：
图 1系统连线图
发电厂 G1、G2、G3、G4电抗计算：
取，，
，
2×50kM线路等效电抗：
2×80kM线路等效电抗：
变压器电抗计算：
系统连线图的电抗图如下：
等效电路图
短路电流计算
母线三相短路，短路电流计算
当 110kV母线发生三相短路，即 K1点发生三相短路，原图化简为
各电源的计算电抗：
查运算曲线可得各时刻短路电流的标么值：
，(各时刻短路电流相等)
，t=0s时刻
t=时刻
t=时刻
各时刻短路电流有名值：
kA
kA
kA
KA
母线三相短路，短路电流计算
当 35kV母线发生三相短路，即 K2点发生三相短路，原图化简为：
各电源的计算电抗：
查运算曲线可得各时刻短路电流的标么值：
，(各时刻短路电流相等)
，t=0s时刻
t=时刻
t=4s时刻
各时刻的短路电流的有名值：
kA
kA
kA
KA
母线三相短路，短路电流计算
当 10kV母线发生三相短路，即 K3点发生三相短路，原图化简为：
各电源的计算电抗：
查运算曲线可得各时刻短路电流的标么值：
，(各时刻短路电流相等)
，t=0s时刻
t=时刻
t=4s时刻
各时刻的短路电流的有名值：
kA
Ka
kA
KA
各短路点各时刻短路电流如下：
短路点 0S 冲击电流 ish
110kV母线侧三相
短路电流（kA）
_______ _______
35kV母线侧三相
短路电流（kA）
_______ ________
10kV母线侧三相
短路电流（kA）
________ ________
2．设备选择
断路器选型和校验
（1）110kV断路器选型
初选断路器型号：
主变压器 110KV侧系统最大长期工作电流由公式：
kA
根据 UN=110kV，Igmax=及屋外布置的要求,查表初选型号为 LW-110型 SF6
断路器。
其额定技术数据为：
UN=110kV，IN=1600A，
额定开断电流为：Ibr=40kA，
动稳定电流：imax=80kA，
热稳定电流（及时间）：It=（3s），
固有分闸时间：tgf=，
燃弧时间：th=
选后备保护时间：tb2=
短路热稳定计算时间：tk=++=(s),
断路切断计算时间：t1=+=(s)
电源至短路点的短路电流由前面的短路电流计算结果可得：I〞=，
ish=
（2）110kV断路器设备校验
①校验开断能力
因 t1=＞（非周期分量衰减到 20%，对 It影响很小，可以不考虑）
∴I〞=＜40kA
∴满足要求
②校验动稳定
ish=＜80kA∴满足要求
③校验热稳定
tk=＞1s
所以可不计非周期分量的发热影响
=·s＜×4=·s
∴满足要求
由以上计算表明，选择 LW-110型 SF6断路器可满足要求。
隔离开关选型
（1）110kV隔离开关选型
由已知条件 UN=110kV，Igmax=347A，初选 GW5-110GD隔离开关
其额定参数为：
额定电压：UN=110kV
额定电流：IN=1000A，
热稳定电流：It=25kA（4s），
动稳定电流：imax=83kA，
（2）110kV隔离开关校验
①校验动稳定
ish=＜83kA∴满足要求
②校验热稳定
tk=＞1s
所以可不计非周期分量的发热影响
=·s＜252×4=2500kA2·s
∴满足要求
由以上计算表明，选择的 GW5-110GD型隔离开关可满足要求。
110kV断路器及隔离开关选择结果表
断路器选型和校验
（1）35kV断路器选型：
初选断路器型号：
主变压器 35KV侧系统最大长期工作电流由公式：
A
根据 UN=35kV，Igmax=992A及屋外布置的要求,查表初选型号为 LW16-35型 SF6断路
器。
其额定技术数据为：
UN=35kV，IN=1600A，
额定开断电流为：Ibr=25kA，
动稳定电流：imax=63kA，
热稳定电流（及时间）：It=25kA（4s），
固有分闸时间：tgf=，
燃弧时间：th=
选后备保护时间：tb2=
短路热稳定计算时间：tk=++=(s),
断路切断计算时间：t1=+=(s)
电源至短路点的短路电流由前面的短路电流计算结果可得：I〞=，
ish=
（2）35kV断路器设备校验：
①校验开断能力
因 t1=＞（非周期分量衰减到 20%，对 It影响很小，可以不考虑）
∴I〞=＜25kA
∴满足要求
②校验动稳定
ish=＜63kA∴满足要求
③校验热稳定
tk=＞1s
所以可不计非周期分量的发热影响
=·s＜252×4=2500kA2·s
∴满足要求
由以上计算表明，选择 LW16-35型 SF6断路器可满足要求。
隔离开关选型
（1）35kV隔离开关选型
由已知条件 UN=35kV，Igmax=992A，初选 GN2-35T隔离开关
其额定参数为：
额定电压：UN=35kV
额定电流：IN=1000A，
热稳定电流：It=（5s），
动稳定电流：imax=70kA，
（2）35kV隔离开关校验
①校验动稳定
ish=＜70kA∴满足要求
②校验热稳定
tk=＞1s
所以可不计非周期分量的发热影响
=·s＜×5=·s
∴满足要求
由以上计算表明，选择的 GN2-35T型隔离开关可满足要求。
35kV断路器及隔离开关选择结果表
断路器选型和校验
母线断路器选型和校验
（1）10kV母线断路器选型：
初选断路器型号：
主变压器 10KV侧系统最大长期工作电流由公式：
A
根据 UN=10kV，Igmax=1819A及屋内布置的要求,查表初选型号为 SN10-10II型断路
器。
其额定技术数据为：
UN=10kV，IN=2000A，
额定开断电流为：Ibr=，
动稳定电流：imax=130kA，
热稳定电流（及时间）：It=（4s），
固有分闸时间：tgf=，
燃弧时间：th=
选后备保护时间：tb2=
〞 〞 LW16- 35/ 1600 GW5- 35/ 1000
UN 35( kV) UN 35( kV) 35( kV)
I gmax 992( A) I N 1600( A) 1000( A)
I 〞 6. 264( kA) I br 25( kA) — —
i sh 15. 945( kA) i max 63( kA) 70( kA)
Qk 166( kA
2· s) I t
2t 252× 4=2500( kA2· s) 3781( kA2· s)
〞 〞 〞 〞 〞 〞
短路热稳定计算时间：tk=++=(s),
断路切断计算时间：t1=+=(s)
电源至短路点的短路电流由前面的短路电流计算结果可得：I〞=，
ish=
（2）10kV母线断路器设备校验：
①校验开断能力
因 t1=＞（非周期分量衰减到 20%，对 It影响很小，可以不考虑）
∴I〞=＜
∴满足要求
②校验动稳定
ish=＜130kA∴满足要求
③校验热稳定
tk=＞1s
所以可不计非周期分量的发热影响
=·s＜×4=·s
∴满足要求
由以上计算表明，选择 SN10-10II型断路器可满足要求。
出线断路器选型和校验
（1）10kV出线断路器选型：
初选断路器型号：
主变压器 10KV侧系统最大长期工作电流由公式：
A
根据 UN=10kV，Igmax=及屋内布置的要求,查表初选型号为 SN10-10III型断
路器。
其额定技术数据为：
UN=10kV，IN=1000A，
额定开断电流为：Ibr=，
动稳定电流：imax=80kA，
热稳定电流（及时间）：It=（2s），
固有分闸时间：tgf=，
燃弧时间：th=
选后备保护时间：tb2=
短路热稳定计算时间：tk=++=(s),
断路切断计算时间：t1=+=(s)
电源至短路点的短路电流由前面的短路电流计算结果可得：I〞=，
ish=
（2）10kV出线断路器校验：
①校验开断能力
因 t1=＞（非周期分量衰减到 20%，对 It影响很小，可以不考虑）
∴I〞=＜
∴满足要求
②校验动稳定
ish=＜80kA∴满足要求
③校验热稳定
tk=＞1s
所以可不计非周期分量的发热影响
=·s＜×2=·s
∴满足要求
由以上计算表明，选择 SN10-10III型断路器可满足要求。
隔离开关选型
母线隔离开关选型
（1）10kV母线隔离开关选型
由已知条件 UN=10kV，Igmax=1819A，初选 GN10-10T隔离开关
其额定参数为：
额定电压：UN=10kV
额定电流：IN=3000A，
热稳定电流：It=75kA（5s），
动稳定电流：imax=160kA，
（2）10kV母线隔离开关校验
①校验动稳定
ish=＜160kA
∴满足要求
②校验热稳定
tk=＞1s
所以可不计非周期分量的发热影响
=·s＜752×5=28125kA2·s
∴满足要求
由以上计算表明，选择的 GN10-10T型隔离开关可满足要求。
出线隔离开关选型
（1）10kV出线隔离开关选型
由已知条件 UN=10kV，Igmax=，初选 GN6-10T隔离开关
其额定参数为：
额定电压：UN=10kV
额定电流：IN=1000A，
热稳定电流：It=30kA（5s），
动稳定电流：imax=75kA，
（2）10kV出线隔离开关校验
①校验动稳定
ish=＜75kA∴满足要求
②校验热稳定
tk=＞1s所以可不计非周期分量的发热影响
=·s＜302×5=4500kA2·s
∴满足要求
由以上计算表明，选择的 GN6-10T型隔离开关可满足要求。
10kV母线断路器及隔离开关选择结果表
10kV出线断路器及隔离开关选择结果表
母线的选择
母线选择的内容包括：①确定母线的材料、截面形状、布置方式；②选择母线的
截面积；③校验母线的动稳定和热稳定；④对于 110kV及以上的母线，还应校验能否
发生电晕。
母线的选择
母线的材料
常用的母线材料有铜、铝和铝合金三种。结合本工程的实际情况，110kV侧母线最
大持续工作电流 Igmax=347kA，母线的持续工作电流不大，布置尺寸不受限制，母线周
围污秽等级不高，又因铝相对于铜易加工，安装方便，价格便宜。所以选择铝锰合金
作为母线材料。
母线的结构
母线的结构和截面形状决定于母线的工作特点。为了有利于散热和保证短路时母
线的动稳定，本工程 110kV母线选择硬裸母线，管型母线的集肤效应系数最小，机械
强度也比较高。因此本工程选用铝锰合金管型母线作为 110kV母线。
母线的布置形式
考虑到母线的散热，机械强度与母线的载流量，以及配电装置布置尺寸。选用三
相水平布置（母线竖放）方式。这种布置方式散热性好，母线在流量大。
校验母线的电晕问题
电晕起始电压公式：
三相导体水平布置，取三相导体布置方式系数 k=；
管型母线，取导体表面状况系数=；
好天气，取天气系数=；
海拔在 1000米以下，取空气相对密度δ=1；
导体半径为 r=4cm，
三相导体的相间距离为 200cm。(《发电厂电气部分》表 8－3)
得：
Ucr=××××1×4(200/4)=
kV＜Ucr
∴本母线选择满足防止电晕的要求。
母线截面积选择
母线的选择有两种方式，第一种按长期工作电流选择，第二种按经济电流密度选
择，一般年平均负荷较大，回路较长的导线用第二种方式选择。考虑到本变电所年平
均负荷较大，选用按经济电流密度的选择方式。
母线材料定为铝锰合金，最大负荷年利用小时 Tmax=6500h，查表得出经济电流密
度 J=。
∴由母线经济截面积公式得：
Se=347A/=
∴母线半径公式；
，直径φ=×2=
所以选用 LF-21Yφ80/72作为母线。
母线的热稳定校验
短路切除时间
tk=++=(s)，=(s)
短路全电流效应
tk=＞1s
所以可不计非周期分量的发热影响
=·s
查《发电厂电气部分》表 3－2：
短路前，材料的长期发热允许温度 70℃代替短路前导体的实际温度θω
故θω＝70℃，查表得 C=87
按照热稳定要求的母线最小截面积公式：
=(mm2)
所选用母线截面 S=945mm2>>满足热稳定要求。
母线的动稳定校验
在三相短路冲击电流作用下，中间相母线所受的最大电动力，
由式:
(N)
式中 ish——三相短路冲击电流，kA；
L——两支持绝缘子间的每一段母线长度，即跨距，m；
a——相邻两相导体的汇总中心距离，m；
由上式可得，单位长度三相母线受到的相间电动力（设 Kx=）为：
=×(1/2)×=(N/m)
查《电气工程设计手册》得：
=
所以在单位长度电动力的作用下，母线受到的最大相间应力：
Pa
Pa<70Pa
∴所选母线完全满足动稳定要求
母线选择
35KV母线得长期最大工作电流 Igmax＝992AUN=35kV，初选母线型号：
型号 标称截面 载流量
LGJ 800/70（mm2） 1410A（70℃）
⑴正常发热要求校验：
选择实际温度：30℃
Igmax＝992A<
满足正常发热要求
⑵母线热稳定校验
℃
查《发电厂电气部分》表 3－2得：
热稳定系数 C=87
满足要求。
由于选择的是软导体，故不必校验母线的动稳定性，母线的直径大于发生电晕情况
的直径，所以不必电晕校验。
母线的选择
母线选择的内容包括：①确定母线的材料、截面形状、布置方式；②选择母线的
截面积；③校验母线的动稳定和热稳定；
10kV母线的选择
母线的材料
常用的母线材料有铜、铝和铝合金三种。结合本工程的实际情况，10kV侧母线最
大持续工作电流 Igmax=1819A，母线的持续工作电流不大，布置尺寸不受限制，母线周
围污秽等级不高，又因铝相对于铜易加工，安装方便，价格便宜。所以选择铝作为母
线材料。
母线的结构
母线的结构和截面形状决定于母线的工作特点。为了有利于散热和保证短路时母
线的动稳定，本工程 10kV母线选择硬质裸母线，矩形母线的散热条件好，利于保证动
稳定，且便于安装。因此本工程选用铝制矩形母线作为 10kV母线。
母线的布置形式
考虑到母线的散热，机械强度与母线的载流量，以及配电装置布置尺寸。选用三
相水平布置（母线竖放）方式。这种布置方式散热性好，母线在流量大。
本工程 10KV母线选择，不必电晕校验。
母线截面积选择
母线的选择有两种方式，第一种按长期工作电流选择，第二种按经济电流密度选
择，一般年平均负荷较大，回路较长的导线用第二种方式选择。考虑到本变电所年平
均负荷较大，选用按经济电流密度的选择方式。
母线材料定为铝，最大负荷年利用小时 Tmax=6500h，查表得出经济电流密度
J=。
∴由母线经济截面积公式得：
Se=1819A/=
故截面选择:三条 125×10矩形母线。
母线的热稳定校验
短路切除时间：
tk=++=(s)，
短路全电流效应
tk=＞1s
所以可不计非周期分量的发热影响
=·s
查有关手册得：三条矩形导体竖放
℃
查《发电厂电气部分》表 3－2：
＝48℃，查表得 C=95
按照热稳定要求的母线最小截面积公式：
=＜3×125×10＝3750mm2
所选用母线截面满足热稳定要求。
母线的动稳定校验
（1）在三相短路冲击电流作用下，中间相母线单位长度所受的最大电动力，
由式:
(N)
式中：
ish——三相短路冲击电流，kA；
L——两支持绝缘子间的每一段母线长度，即跨距，m；
a——相邻两相导体的汇总中心距离，m
由上式可得，单位长度三相母线受到的相间电动力（设 Kx=）为：
在单位长度电动力的作用下，中间相受到的最大相间应力：
Pa
（2）边相单位长度受到的条间动力为：
在单位长度电动力的作用下，边相受到的最大相间应力：
查《电气设计手册一次》Pa339表 8－4可查得：
故选：Ls=
故
∴所选母线完全满足动稳定要求
母线的选择结果表
绝缘子选择
（1） 110kV绝缘子选择
结合本工程的实际情况，110kV配电装置布置在室外，所以选用 110kV室外支柱式
绝缘子。选型号为 ZS-110。
型号 额定电压 绝缘子高度 机械破坏负荷
ZS-110 110kV 1200mm 1500Kg
绝缘子校验：
作用在绝缘子上的电动力为：
选 Lca=
即:F<<
故选择 ZS-110满足要求。
（2） 35kV绝缘子选择
结合本工程的实际情况，35kV配电装置布置在室外，所以选用 35kV室外悬挂式绝
缘子。选型号为 SGX-70/35。
型号 额定电压 机械破坏负荷
SGX-70/35 35kV 70kg
绝缘子串数：
－泄漏比距－每片绝缘子的泄漏距离
本绝缘子选三片。
（3） 10kV绝缘子选择
结合本工程的实际情况，10kV配电装置布置在室内，所以选用 10kV室内支柱式绝
缘子。选型号为 ZNB-10。
型号 额定电压 抗弯机械破坏负荷
ZNB-10 10kV 750kg
绝缘子校验：
作用在绝缘子上的电动力为：
选 Lca=
支柱绝缘子的抗弯破坏强度 Fde是作用在绝缘子高度 H给定的，而电动力是作用
在导体截面中心线 H1上，折算到绝缘子帽的计算数为 H1/H，则应满足：
查《电气设计手册一次》表 6－41可得：＝
所以：Fde＝*＝
故选择 ZNB-10满足要求。
电流互感器的选择
电流互感器既是电力系统中一次系统与二次系统间的联络元件，同时也是隔离元
件。他们将一次系统中的高电压、大电流，转变为低电压，小电流，供测量、监视、
控制及继电保护使用。
互感器的具体作用：
（1）将一次系统各级电压均变成 100V（或对地 100V/）以下的低压，将一次系统
各回路电流均变成 5A（或 1A、）以下的小电流，以便于测量仪表及继电器的小型
化、系统化、标准化。
（2）将一次系统和二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧必须有一点可靠
接地，从而保证了二次设备及人员的安全。
电流互感器的选择
电流互感器的结构类型和准确度
本工程 110kV配电装置为屋外布置，相应选择户外式电流互感器。电流互感器的
准确级由电流互感器的二次负荷的性质决定，本工程中二次负荷用于一般的电能计
量，选用准确度级别为 级；用于功率表和电流表的测量，选 级；用于继电保
护装置选择 5P级。
电流互感器额定电压的选择
110kV电流互感器的电压选为 110kV。
110kV电流互感器初选型号为 LCWB6-110B5P/5P/
型号 额定电压 额定电流比 1s热稳定 动稳定
电流 KA 倍数 电流 KA 倍数
LCWB6-110B 110kV
(2×75～2×
600)/5 2*11-2*30 75 2*-2*76 130
额定电流的选择及额定电流比的确定
电流互感器一次绕组的额定电流 I1N已经标准化，应选择比一次回路最大长期电流
Igmax略大一点的标准值，当 I1N确定之后，电流互感器的额定电流比也随之确定:
KL=I1N/5
依本工程的实际情况，选择电流互感器的额定电流比为(2×75～2×600)/5
热稳定校验
电流互感器的热稳定校验，应满足以下条件：
(I1NKt)2≥Qk
(2×50×75)2=×108kA2·s≥·s
∴所选电流互感器满足热稳定要求
动稳定校验
电流互感器相间互相作用的电动力有可能使瓷绝缘的电流互感器损坏，所以要对
外部动稳定进行校验（用冲击电流与动稳定电流比较）。
外部动稳定应满足：
kA
∴所选电流互感器满足动稳定要求
∴选择 LCWB6-110B5P/5P/
电流互感器的选择
电流互感器的结构类型和准确度
本工程 35kV配电装置为屋外布置，相应选择户外式电流互感器。电流互感器的准
确级由电流互感器的二次负荷的性质决定，本工程中二次负荷用于一般的电能计量，
所以选用准确度级别为 级；用于功率表和电流表的测量，选 级；用于继电保
护装置选择 5P级。
电流互感器额定电压的选择
35kV电流互感器的电压为 35kV。
35kV电流互感器初选型号为 LCWB-355P/5P/
型号 额定电压 额定电流比 1s热稳定 动稳定倍数
电流 KA 倍数
LCWB-35 35kV
（20～
2000）/5 － 65
100
额定电流的选择及额定电流比的确定
电流互感器一次绕组的额定电流 I1N已经标准化，应选择比一次回路最大长期电流
Igmax略大一点的标准值，当 I1N确定之后，电流互感器的额定电流比也随之确定：
KL=I1N/5
依本工程的实际情况，选择的电流互感器的额定电流比为（20～2000）/5。
热稳定校验
电流互感器的热稳定校验，应满足以下条件：
(I1NKt)2≥Qk
(1×65)2=4225kA2·s≥·s
∴所选电流互感器满足热稳定要求
动稳定校验
电流互感器相间互相作用的电动力有可能使瓷绝缘的电流互感器损坏，所以要对
外部动稳定进行校验（用冲击电流与动稳定电流比较）。
外部动稳定应满足：
∴所选电流互感器满足动稳定要求
∴选择 LCWB6-355P/5P/
电流互感器的选择
电流互感器的结构类型和准确度
本工程 10kV配电装置为屋内布置，相应选择户内式电流互感器。电流互感器的准
确级由电流互感器的二次负荷的性质决定，本工程中二次负荷用于一般的电能计量，
所以选用准确度级别为 级；用于功率表和电流表的测量，选 级；用于继电保
护装置选择 5P级。
电流互感器额定电压的选择
10kV电流互感器的电压选为 10kV。
10kV电流互感器初选型号为 LMC-10
型号 额定电压 额定电流比 1s热稳定倍数 动稳定倍数
LMC-10 10KV （2000、3000）/5 75 130
额定电流的选择及额定电流比的确定
电流互感器一次绕组的额定电流 I1N已经标准化，应选择比一次回路最大长期电流
Igmax略大一点的标准值，当 I1N确定之后，电流互感器的额定电流比也随之确定:
KL=I1N/5
依本工程的实际情况，选择的电流互感器的额定电流比为（2000，3000）/5
热稳定校验
电流互感器的热稳定校验，应满足以下条件：
(I1NKt)2≥Qk
(2×75)2=22500kA2·s≥·s
∴所选电流互感器满足热稳定要求
动稳定校验
电流互感器相间互相作用的电动力有可能使瓷绝缘的电流互感器损坏，所以要对
外部动稳定进行校验（用冲击电流与动稳定电流比较）。
外部动稳定应满足：
∴所选电流互感器满足动稳定要求
∴选择 LMC-105P/5P/
电压互感器的选择
电压互感器是将高电压变成低电压的设备，用于二次监测和测量。
电压互感器的选择内容包括：
根据安装地点和用途，确定电压互感器的结构类型、接线方式和准确级；确定额
定电压比；计算电压互感器的二次负荷，使其不超过相应准确度的额定容量。
电压互感器的选择
选择结构类型、接线方式和准确等级
根据配电装置类型，110kV电压互感器选择户外式电容分压式结构电压互感器。选
择有三个单相三绕组电压互感器构成 Y0/Y0/ 接线。
电压互感器的准确级要根据二次负荷的需要选择，用于电能计量的采用 级电
压互感器；功率表和继电器采用 级；一般的测量表计（如电压表）配用 级。
选择额定电压
电压互感器一次绕组的额定电压应与安装出电网额定电压相同，即为 110kV。
110kV采用直接接地的大接地电流系统，所以二次测开口三角绕组额定电压应选择
100V。
选择容量
电压互感器的型号和准确级确定以后，与此准确级相对应的额定容量即已确定。
经查表得：二次侧额定容量：150VA(级)；220VA（1级）；440VA（3级）
所以，110kV电压互感器选择型号为
型号 一次绕组 二次绕组 辅助绕组 最大容量
YDR-110 110/ 1200VA
电压互感器的选择
选择结构类型、接线方式和准确等级
根据配电装置类型，35kV电压互感器选择户外式环氧树脂浇注绝缘结构电压互感
器。选择有三个单相三绕组电压互感器构成 Y0/Y0/接线。
电压互感器的准确级要根据二次负荷的需要选择，用于电能计量的采用 级电
压互感器；功率表和继电器采用 级；一般的测量表计（如电压表）配用 级。
选择额定电压
电压互感器一次绕组的额定电压应与安装出电网额定电压相同，即为 35kV。35kV
采用不直接接地的小接地电流系统，所以二次测开口三角绕组额定电压应选择
100V/3。
选择容量
电压互感器的型号和准确级确定以后，与此准确级相对应的额定容量即已确定。
经查表得：二次侧额定容量：90VA(级)；180VA（1级）；600VA（3级）
所以，35kV电压互感器选择型号为
型号 额定电压比 级容量 级容量 3级容量
JDZX8-35 90KA 180KA 600KA
注：20－30KV各种型号环氧树脂浇注绝缘结构电压互感器适用于 20－30KV额定频率
50HZ的电力系统级电气化铁道中作电压、电能测量及继保护用。
电压互感器的选择
选择结构类型、接线方式和准确等级
根户内配电装置类型的要求，10kV电压互感器选择户内三相五柱式电压互感器。
根据二次负荷的需要选择电压互感器准确级，用于电能计量的采用 级电压互
感器；功率表和继电器采用 级；一般的测量表计（如电压表）配用 级。
选择额定电压
电压互感器一次绕组的额定电压应与安装出电网额定电压相同，即为 10kV。10kV
采用中性点不直接接地的小接地电流系统，所以二次测开口三角绕组额定电压应选择
100V/3。
选择容量
电压互感器的型号和准确级确定以后，与此准确级相对应的额定容量即已确定。
经查表得：二次侧额定容量：120VA(级)；120VA（1级）；480VA（3级）
所以，10kV电压互感器选择型号为
型号 额定电压比 级容量 级容量 3级容量
JSW-10 120KA 120KA 480KA
高压熔断器的选择
高压熔断器应根据额定电压、额定电流、型式种类、开断电流、保护的选择性等
进行选择，它主要保护短路和过负荷的最简单的电器，但容量小，主要用于保护 3kV
及以下的电压等级，主要用于电压互感器的短路保护。
保护电压互感器的高压熔断器的选择：
（1） 35kV电压等级，初选高压熔断器为：RW10-35
型号 额定电压 额定电流 最大开断电流
RW10-35 35kV 28kA
校验:
故满足要求
（2） 10kV电压等级，初选高压熔断器为：RN2
型号 额定电压 额定电流 最大开断电流
RN2 10kV 5kA
校验:
故满足要求
3.低压侧 10kV无功补偿
利用电容器改善功率因数，并联补偿电容器一般装于直接供电的末端变电所，单纯需
提高功率因数所需电容器的容量 Qfm
母线上的最大有功功率（负荷）
补偿前的功率因数
补偿后的功率因数
所以：
所以本工程选用 2*10Mar的电容器，每条母线布置一台。
型号 额定电压 额定容量
BFF11/-1000-3W 11/ 10Mar
参考文献：
[1]范锡普主编发电厂电气部分（第二版）水利电力出版社 1995P33-55
[2]西北电力设计院电力工程一次设计手册水利电力出版社 1989P33-55
[3]西北电力设计院电力工程二次设计手册水利电力出版社 1989P33-55
[4]陈主编电力系统稳态分析中国电力出版社 1998P33-55
[5]李光琦主编电力系统暂态分析中国电力出版社 1998P33-55
[6]贺家李宋从矩合编电力系统继电保护 2003P33-55
[7]陈跃主编电气工程专业毕业设计指南《电力系统分册》.中国水利水电出版社，
2003P33-55
[8]冯金光，王士政.发电厂电气部分.中国水利水电出版社，2002，第三版 P33-55
致谢
经几个月的刻苦努力，在单位师傅的辛勤指导下，我终于完成吉利 110kV降压变
电所电气一次设计。在设计中我力求做到准确，正确，力求使设计尽量接近实际，使
设计具有可操作性，为了能够顺利完成毕业设计，我认真地查阅各种相关资料，同时
也把大学两年来我所学习的专业知识认真地回顾了一边，力求自己地专业知识掌握水
平在这次设计中有新的提高。毕业设计不仅是对我本学期学习的检查，更是我两年一
次彻底的总结，它使我认识到在专业知识学习上的不足，更认清以后努力的方向。
在本次设计中，我有以下几点体会：
1、理论联系实际地重要性
设计中往往出现所选择的设备在计算中符合原理要求，按理说这样选择出的设备是
能运用的，但此时还考虑到实际情况诸如供电部门的要求等，最后才能选择出合理的
设备。
2、对问题必需全面考虑
设计中在电气设备选择时，不同的设备在系统中承担的任务和工作条件是不同的，
必须对不同的设备进行校验计算。
3、团结就是力量
本次设计过程中出现的各种问题，通过向教师，同学请教，参考相关文献资料，一
方面让我感受到了“三人行，必有我师”的道理，感到个人力量的渺小。另一方面也
让我养成了查阅资料与自学的好习惯。
4、态度严谨
本次设计虽是一个简单地初步设计，但对各方面都有严格的要求，特别是科学上
的设计更要求理论正确、计算的准确、构思严密。它让我感受到了从事电力工作必需
具有“严谨、严格、严肃、严密”的工作态度。
最后，这次设计能够顺利完成对所有关心和支持我的教师表示感谢，对存在的问
题我将在以后的日子更加努力地学习和奋斗，为电力工作做出努力。
郑州大学现代远程教育本科毕业论文（设计）评审表
姓名 学号 学习中心
专业
是否申请学
位
题目
指
导
教
师
评
语
及
成
绩
成绩：__________指导教师签名：____________
学习中心盖章
年月日
答
辩
小
组
意
见
很好较好一般较差非常差
撰写规范：□□□□□
论文选题：□□□□□
内容观点：□□□□□
结论与创新：□□□□□
特别说明：
成绩：___________组长签名：
____________
年月日
注：1、此表附在论文后面；
2、指导成绩和答辩（评改）成绩按百分制记；
