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【摘 要】： 首先根据任务要求，结合系统，线路以及所有负荷参数，分析系统负荷的范围及发展趋势。通过对拟建110KV变电站的总体概述和出线考虑，对负荷状况的分析研究，并且基于安全、可靠、灵活、经济的基本要求，确定出110KV、35KV、10KV电气主接线，然后根据负荷计算和供电范围确定合适的主变压器台数、容量和型号。最后，根据最大持续工作电流及三相短路电流的分析计算，对高压断路器、隔离开关和电压、电流互感器等主要电气设备做出选择，这基本完成了110KV变电站主电路图部分的设计。最后进行变电站防雷保护的设计。
【关键词】: 变电站负荷 主接线变压器断路器互感器最大持续工作电流短路电流
中图分类号： U665文献标识码： A
引 言
变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，为人们的正常生活提供可靠的变电需求。该拟建110KV变电所，35kV出线4回，10kV出线10回。主要对本区周围用户供电为主，尤其对本区用电量大的用户进行供电。为了改善供电水平，同时和其他地区变电所联成环网，以提高本地供电质及其可靠性。
第一章负荷计算及变压器选择
1.1 计算负荷的定义
(1) 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大熱效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
(2) 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。
1.2计算负荷的意义
负荷计算是供电设计计算的基本依据，正确合理的负荷计算才能保证电气设备及电缆的经济合理选择。若计算负荷过大，则会引起电器及电缆的选择过大，造成资源的浪费；若计算负荷过小，又将会使得选择的电气设备及电缆长期处于过负荷运行，增加设备及线缆的电能损耗，甚至导致绝缘老化而引发火灾，造成更大的损失。
拟建变电站35KV侧和10KV侧主要负荷如下：
表1.2.135KV侧负荷表
1.3 主变压器台数、容量和型式的确定
1.3.1主变压器台数的确定
对主变压器台数的确定应该满足以下要求：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。
1.3.2主变压器容量的确定
对主变压器容量的确定应该满足以下要求：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。
1.3.3主变压器型式的确定
如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三绕组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定 对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。
综上所述，因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。 第二章电气主接线设计
2.1主接线设计要求和原则
2.1.1 主接线设计要求
电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求：1. 切换操作时人身和设备的安全2. 应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求。3.应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修、维护的需要，且适应负荷的发展，有扩建的可能性。
2.1.2主接线设计原则
主接线设计要求原则一般分为两类：为两类：一为母线类，包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二为无母线类，包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。
（1）110KV配电装置中，通常采用桥形接线方式或者是双母线旁路母线接线方式，可靠性和灵活性都比较可靠，这需要跟据变压器的选择情况和实际情况进行合理选择。
（2）35KV配电装置中，可以不设旁路母线，因重要用户多系双回路供电，且断路器检修时间短（平均每年2-3天），如果线路断路器不允许停电检修时，可设置其他旁路设施。
2.2110KV电气主接线
桥形接线是由一台断路器和两组隔离开交组成连接桥，将两回变压器—线路组横向连接起来的电气主接线。连接桥连接在变压器—线路组的变压器和断路器之间的称为内桥接线；连接桥连接在变压器—线路组的断路器和线路之间的称为外桥接线。
图2.2.1内桥接线示意图
内桥接线的任一线路投入、断开、检修或路障时，都不会影响其他回路的正常运行，但当变压器投入、断开、检修或故障时，则会影响另一回线路的正常运行。外桥接线的变压器投入、断开、检修或故障时，则不会影响其他回路的正常运行。但当线路投入、断开、检修或故障时，则会影响一台变压器的正常运行。因此，外桥接线适用于变压器要经常投入或断开的情况。在此拟建变电站中，经过比较分析，采用内桥接线形式更为合理，故110KV侧采用内桥接线方式。
2.335KV电气主接线
电压等级为35kV～60kV，，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。
据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图2.3及图2.4所示。
图2.3单母线分段接线
经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案Ⅰ。经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好，且调度灵活也可保证供电的可靠性，所以选用方案Ⅰ。
第三章 最大持续工作电流及短路电流的计算
3.1各回路最大持续工作电流
根据公式=（3-1）
式中---- 所统计各电压侧负荷容量
---- 各电压等级额定电压
---- 最大持续工作电流
所以10KV侧： =0.577×38.675MVA/10KV =2.232KA
35KV侧:=0.577×27.448MVA/35KV =1.58KA
3.2短路点的选择和等值网络图
根据短路点的选择原则，选择k1为110kV桥上的短路，k2为35kV母线上的短路，k3为10kV母线上的短路，即：
图3.2 等值网络图
第四章 主要电气设备的选择
4.1高压断路器的选择
高压断路器的功能是，不仅能通断正常的负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。
4.2高压隔离开关的选择
高压隔离开关的功能，主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。选择隔离开关时应满足以下基本要求：
1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。
2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。
4.3各级电压母线的选择
选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：1.选择母线的材料，结构和排列方式；2.选择母线截面的大小；3.检验母线短路时的热稳定和动稳定；导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择，变电所的汇流母线均按长期发热允许电流进行选择，各引线则按经济电流密度选择。
4.4电流互感器的配置和选择
电流互感器是一种变换电流（将大电流变换为小电流）的互感器，其二次侧额定电流一般为5A。35KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选LCZ--35系列电流互感器。
参考文献
[1] 单渊达. 电能系统基础[M]. 北京：机械工业出版社，2001
[2] 刘介才. 工厂供电[M]. 北京：机械工业出版社，2009
[3] 范锡普. 发电厂电气部分[M]. 北京：中国电力出版社，1995
[4] 电力工业部西北电力设计院. 电力工程电气设备手册[M]. 北京：中国电力出版社 1996
【关键词】: 变电站负荷 主接线变压器断路器互感器最大持续工作电流短路电流
中图分类号： U665文献标识码： A
引 言
变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，为人们的正常生活提供可靠的变电需求。该拟建110KV变电所，35kV出线4回，10kV出线10回。主要对本区周围用户供电为主，尤其对本区用电量大的用户进行供电。为了改善供电水平，同时和其他地区变电所联成环网，以提高本地供电质及其可靠性。
第一章负荷计算及变压器选择
1.1 计算负荷的定义
(1) 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大熱效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
(2) 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。
1.2计算负荷的意义
负荷计算是供电设计计算的基本依据，正确合理的负荷计算才能保证电气设备及电缆的经济合理选择。若计算负荷过大，则会引起电器及电缆的选择过大，造成资源的浪费；若计算负荷过小，又将会使得选择的电气设备及电缆长期处于过负荷运行，增加设备及线缆的电能损耗，甚至导致绝缘老化而引发火灾，造成更大的损失。
拟建变电站35KV侧和10KV侧主要负荷如下：
表1.2.135KV侧负荷表
1.3 主变压器台数、容量和型式的确定
1.3.1主变压器台数的确定
对主变压器台数的确定应该满足以下要求：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。
1.3.2主变压器容量的确定
对主变压器容量的确定应该满足以下要求：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。
1.3.3主变压器型式的确定
如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三绕组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定 对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。
综上所述，因本站有许多无功负荷，且离发电厂较近，为了防止无功倒送也为了保证用户的电压，以及提高系统运行的稳定性、安全性和经济性，应进行合理的无功补偿。 第二章电气主接线设计
2.1主接线设计要求和原则
2.1.1 主接线设计要求
电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。发电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求：1. 切换操作时人身和设备的安全2. 应满足各级电力负荷对供电可靠性的要求。3.应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修、维护的需要，且适应负荷的发展，有扩建的可能性。
2.1.2主接线设计原则
主接线设计要求原则一般分为两类：为两类：一为母线类，包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二为无母线类，包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。
（1）110KV配电装置中，通常采用桥形接线方式或者是双母线旁路母线接线方式，可靠性和灵活性都比较可靠，这需要跟据变压器的选择情况和实际情况进行合理选择。
（2）35KV配电装置中，可以不设旁路母线，因重要用户多系双回路供电，且断路器检修时间短（平均每年2-3天），如果线路断路器不允许停电检修时，可设置其他旁路设施。
2.2110KV电气主接线
桥形接线是由一台断路器和两组隔离开交组成连接桥，将两回变压器—线路组横向连接起来的电气主接线。连接桥连接在变压器—线路组的变压器和断路器之间的称为内桥接线；连接桥连接在变压器—线路组的断路器和线路之间的称为外桥接线。
图2.2.1内桥接线示意图
内桥接线的任一线路投入、断开、检修或路障时，都不会影响其他回路的正常运行，但当变压器投入、断开、检修或故障时，则会影响另一回线路的正常运行。外桥接线的变压器投入、断开、检修或故障时，则不会影响其他回路的正常运行。但当线路投入、断开、检修或故障时，则会影响一台变压器的正常运行。因此，外桥接线适用于变压器要经常投入或断开的情况。在此拟建变电站中，经过比较分析，采用内桥接线形式更为合理，故110KV侧采用内桥接线方式。
2.335KV电气主接线
电压等级为35kV～60kV，，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对用户的供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。
据上述分析、组合，筛选出以下两种方案。如图2.3及图2.4所示。
图2.3单母线分段接线
经比较两种方案都具有易扩建这一特性。虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ，但其具有良好的经济性。鉴于此电压等级不高，可选用投资小的方案Ⅰ。经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好，且调度灵活也可保证供电的可靠性，所以选用方案Ⅰ。
第三章 最大持续工作电流及短路电流的计算
3.1各回路最大持续工作电流
根据公式=（3-1）
式中---- 所统计各电压侧负荷容量
---- 各电压等级额定电压
---- 最大持续工作电流
所以10KV侧： =0.577×38.675MVA/10KV =2.232KA
35KV侧:=0.577×27.448MVA/35KV =1.58KA
3.2短路点的选择和等值网络图
根据短路点的选择原则，选择k1为110kV桥上的短路，k2为35kV母线上的短路，k3为10kV母线上的短路，即：
图3.2 等值网络图
第四章 主要电气设备的选择
4.1高压断路器的选择
高压断路器的功能是，不仅能通断正常的负荷电流，而且能接通和承受一定时间的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障。本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。
4.2高压隔离开关的选择
高压隔离开关的功能，主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。选择隔离开关时应满足以下基本要求：
1.隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。
2.隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。
4.3各级电压母线的选择
选择配电装置中各级电压母线，主要应考虑如下内容：1.选择母线的材料，结构和排列方式；2.选择母线截面的大小；3.检验母线短路时的热稳定和动稳定；导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择，变电所的汇流母线均按长期发热允许电流进行选择，各引线则按经济电流密度选择。
4.4电流互感器的配置和选择
电流互感器是一种变换电流（将大电流变换为小电流）的互感器，其二次侧额定电流一般为5A。35KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选LCZ--35系列电流互感器。
参考文献
[1] 单渊达. 电能系统基础[M]. 北京：机械工业出版社，2001
[2] 刘介才. 工厂供电[M]. 北京：机械工业出版社，2009
[3] 范锡普. 发电厂电气部分[M]. 北京：中国电力出版社，1995
[4] 电力工业部西北电力设计院. 电力工程电气设备手册[M]. 北京：中国电力出版社 1996