变电站电气部分初步设计

变电站电气部分初步设计

一、毕业设计的目的

毕业设计和毕业论文是本科生培养方案中的重要环节。学生通过毕业设计，旨在培养学生综合运用所学的基本理论和方法解决实际问题的能力，提高学员实际操作的技能以及分析思维能力，使学员能够掌握文献检索、研究分析问题的基本方法，提高学员阅读外文书刊和进行科学研究的能力。在作毕业论文的过程中，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。

二、主要设计容

（1） 选择变电站主变压器台数及容量； （2） 设计变电站各电压侧主接线； （3） 电压互感器、电流互感器的配置；

（4） 电气设备选择（主变压器、断路器、隔离开关、母线、电缆、电流电压互感器）； （5） 变压器保护方案设计。

三、重点研究问题

（1） 电气主接线方案的设计,要求方案应合理，主接线方案论证与比较不能少于两个方案。

（2） 短路电流计算及电气设备选择与校验。 （3） 变压器继电保护整定。

四、主要技术指标或主要设计参数

（1）建所目的

为满足乡镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，根据系统发展规划，拟建设一座220/110/10kV的区域性降压变电所。

（2）拟建变电站概况

220kV以双回路与 60km外的系统相连。系统最大方式的容量为1200 MVA，相应的系统电抗为0.54；系统最小的方式为800 MVA，相应的系统电抗为0.625，（一系统容量及电压为基准的标么值）。系统最大负荷利用小时数为TM=5700h。

220kV另有负荷出线2回，每回出现功率100MVA；

（3）110kV架空线4回，2回输送距离30km，每回输送功率20MVA；2回输送距离20km，每回输送功率20MVA。

（4） 10kV电压级，电缆出线4回，输送距离5km，每回输送功率4MW；架空输电线

4回，输送距离7km，每回输送功率5MW。

（5） 变电站所在高度65M，最高年平均气温20摄氏度，月平均气温26摄氏度。

五、设计成果要求

1、编写设计说明书

（1） 变电站主变压器台数、容量选择计算及结果； （2） 变电站各电压侧主接线分析论证及结果； （3） 变电站短路电流计算； （4） 电气设备选择、校验； （5） 变压器保护整定方案与结果； 2、编写设计计算书

（1）对称与不对称短路电流计算； （2）电气设备选择、校验计算； （3）变压器保护整定计算； 3、绘图

图纸数量不少于3；图纸名称：

（1）电气主接线图(计算机绘制，A1或A2纸打印)； （2）开关站平面布置图(手工绘制，1号图纸幅面)；

（3）变压器保护原理接线图、展开图(手工绘制，1号图纸幅面)。 4、要求

（1）电气主接线方案设计应合理，主接线方案论证与比较不能少于两个方案。 （2）短路电流及电气设备选择校验方法应正确。

（3）主接线图形符号、线条及图签符合规，接线正确，图面布局合理，参数标注正确，图形清晰美观。

（4）论文格式应符合要求，结构严谨，逻辑性强，层次分明，文理通顺，无错别字，要求打印，统一用A4纸。

（5）独立完成，严禁抄袭或请人代作。 （6）按分配时间阶段完成相应任务。

5、 专业相关文献翻译（原件及译文，汉字要求3000字以上）

六、其它

1、参考文献

[1]锡普主编 发电厂电气部分（第二版） 水利电力 1995 [2]西北电力 电力工程电气一次设计手册 水利电力 1989 [3]西北电力 电力工程电气二次设计手册 水利电力 1989 [4]珩主编 电力系统稳态分析 中国电力 1998 [5]光琦主编 电力系统暂态分析 中国电力 2002 [6]贺家 宋从矩 合编 电力系统继电保护 中国电力 2003 2、时间安排

本次设计的时间共12周，各部分设计容的时间安排大致如下： （1）搜集资料，熟悉设计题目 1周 （2）变电站电气主接线设计 1周 （3）短路电流计算 1周 （4）电气设备选择 2周 （5）绘图 2周 （6）整理说明书、计算书 1周 （7）外文文献翻译 1周 （8）答辩 1周

华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告

2011年 3月 26 日

学生 吕娜娜 学号 200915009 专业 电气工程及其自动化 题目名称 227变电站电气部分初步设计 课题来源 模拟 一．设计原始资料 为满足乡镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量，根据系统发规划，拟建设一座220／110／10kV的区域性降压变电所。220kV以双回路与60km外的系统相连。系统最大方式的容量为1200MVA，相应的系统电抗为0.54；系统最小的方式为800MVA，相应的系统电抗为0.625，（以系统容量及电压为基准的标幺值）。系统最大负荷利用小时数为TM=5700h.220kV另有负荷出线2回，每回出线功率100MVA；110KV架空线4回，2回输送距离30km,每回输送功率20MVA；2回输送距离20km，每回输送功率20MVA；10kV电压级，电缆出线4回，输送距离5km，每回输送功率4MW；架空输电线4回，输送距离7km,每回输送功率5MW。变电站所在高度65m,最高年平均气温20摄氏度，主 要 容 月平均气温26摄氏度。 二．设计容 1. 变电站主变压器台数及容量的选择 由任务书中给出的新建变电站的性质和规模，针对变电站的作用和地位，对待建变电站的必要性和可行性进行进一步分析，论述。220kV回路数，负荷数据，参考有关文献资料，主要负荷的行业性质，特点，负荷等级，及其对供电可靠性的要求进行分析，综合和计算，为主变压器选择及接线方式的设计准备必要的资料。根据《电气设计手册》及《变电设备合理选择运行》对主变的要求，可以确定主变压器的台数，容量，变压器型号也就确定了。 2.各电压级接线方案的确定 主变压器台数、型式、容量确定之后，变电站电气主接线的框架就已确定，这时，可进行各电压等级接线方式的设计。每个电压等级可分别拟定出2个初步方案，进行比较，主要是进行上述的技术方面的可靠性、灵活性和方便性比较，然后分别得出各电压等级的最佳接线方式。在比较小的用电等级接线方式设计中，可粗略估计其短路电流，确定是否限制短路电流措施。在主接线设计中，认真学习和回顾有关专业课程容，深入研究有关设计技术规、规程、必要时，有些规程的有关条款要摘抄到说明书中来。设计结果要符合规程规定。 3. 主要电气设备的选择 ①.断路器和隔离开关的选择 断路器和隔离开关的型式选择要根据电压等级、安装地点、对系统稳定运行的影响等因素决定。 断路器选择校验容：（1）选择类型；（2）选择额定电压；（3）选择额定电流；（4）校验切断能力；（5）校验热稳定性；（6）校验动稳定性。 隔离开关的选择校验容：（1）选择类型；（2）选择额定电压；（3）选择额定电流；（4）校验热稳定性；（5）校验动稳定性。 ②.电压互感器的选择 电压互感器的选择容：（1）根据安装地点和用途，选择电压互感器的型号、台数；（2）确定额定电压；（3）根据额定电压，确定接线方式和准确级。 ③.电流互感器的选择 电流互感器的选择容：（1）选择类型；（2）选择额定电压；（3）选择额定电流；（4）校验动稳定性；（5）校验热稳定性；（6）在施工阶段，需要校验准确级。 ④.避雷器的选择 避雷器的选择容：（1）选择避雷器型号；（2）选择额定电压；（3）校验最大允许电压；（4）校验工频放电电压。 ⑤.高压熔断器的选择 高压熔断器只适用于35kV及以下电压等级，较广泛地用于高压输电线路、变压器和电流互感器等设备过载及短路保护。它的选择容：（1）选择型式种类；（2）选择额定电压；（3）选择额定电流；（4）选择开断电流。 4.硬母线及其软导体的选择 硬导体包括矩形、槽形和管形等，软导体指钢芯铝绞线。对于年最大负荷利用小时数较大，距离长、传输容量大的回路（如发电机引出线回路变压器引出线回路），一般按经济电流密度选择截面，其它短导体按长期发热允许电流选择截面。一般原则如下 ⑴.按长期发热允许电流选择截面； ⑵.按经济电流密度选择截面； ⑶.按电晕电压校验（对110kV及以上电压的母线进行校验）； ⑷.在三相短路状态下，进行热稳定和动稳定校验。 5.变压器的保护整定计算 变压器主保护有瓦斯保护和纵联差动保护，其中瓦斯保护是反映部短路和油面降低的非电量保护；纵联差动保护是反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路。变压器的后备保护对变压器的安全运行也很重要，对各类保护应设置合理的整定值。 三．重点研究问题 1.电气主接线方案的设计，要求方案应合理，主接线方案论证与比较不能少于两个方案； 2.短路电流及电气设备选择计算方法。 3.变压器继电保护整定。 在发电厂和变电所中，发电机，变压器，断路器，隔离开关，电流电压互感器，避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构 采取的主要技术路线或方法 成了电能的生产、汇集和分配的电气主回路。这个电气主回路被称为电气一次系统，又叫电气主接线。电气主接线必须满足可靠性，灵活性和经济性三项基本要求。 其设计方案由以下五方面： 1. 负荷分析 2. 变压器配置方案的确定 3. 各电压级接线方式的确定 4. 短路电流计算 5. 主要电气设备的选择 一． 设计说明书： 主要容包括电站主变压器台数、容量选择及计算结果，变电站各电压侧主接线分析论证及结果，变电站短路电流的计算，电气设备的选择、校验，变 压器保护整定。要求字数在10000-15000字，论文格式参照《华北水利水电学院关于本科毕业设计论文格式》要求； 二．设计计算书： 对称与不对称短路电流计算，电气设备选择、校验计算，变压器继电保护整定。 预期的成三．绘图： 果及形式 图纸数量不少于3；图纸名称： （1）电气主接线图(计算机绘制，A1或A2纸打印)； （2）开关站平面布置图(手工绘制，1号图纸幅面)； （3）变压器保护原理接线图、展开图(手工绘制，1号图纸幅面)。 本次设计的时间共12周，各部分设计容的时间安排大致如下： （1）图书馆查找资料，熟悉设计题目 1周 （2）变电站电气主接线设计 1周 （3）短路电流计算 1周 时间安排 （4）电气设备选择 2周 （5）绘图 2周 （6）整理说明书、计算书 1周 （7）外文文献翻译 1周 （8）答辩 1周 指导教师意见 签 名： 年 月 日 备注 设计参考资料 [1]锡普主编 发电厂电气部分（第二版） 水利电力 1995 [2]西北电力 电力工程电气一次设计手册 水利电力 1989 [3]西北电力 电力工程电气二次设计手册 水利电力 1989 [4]珩主编 电力系统稳态分析 中国电力 1998 [5]光琦主编 电力系统暂态分析 中国电力 2002 [6]贺家 宋从矩 合编 电力系统继电保护 中国电力 2003

摘 要

变电站是输电和配电的集结点。其设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。本文设计建设一座220kV降压变电所，主要是对该变电所的电气一次部分进行设计、计算。

本说明书以220kV地区变电站设计为例，论述了电力系统工程中变电站部分电气设计（一次部分）的全过程。本文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220kV，110kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电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。对变压器保护整定电流进行了分析计算，设计中也配置了避雷器及继电保护装置方案设计，较为详细地完成了电力系统中变电站设计。

本毕业设计对变电站电气部分初步做了较为详细的理论设计，并且对其电气二次部分有所涉及，这有待于在今后的学习和工作中进行研究。

关键词：变电站 短路电流 电气设备 继电保护整定

ABSTRACT

Substation is the focal point in a system for transmission and

distribution of electrical energy. Designing quality of substation is directly referred to the security, stabilization, flexibility and economical operation of electric system. This thesis designs a 220kV stepdown substation and its electric primary part.

The statement about the 220kv transformer area substation design, discussed some electrical transformer stations design (one part) in power systems engineering of the entire process. Through the main transformer stations wiring design, stations wiring design stations, short circuit current calculations, check electrical equipment moving and thermal stability, set the main electrical equipment models and the parameters, the operating mode, design over-voltage protection and mine devices , design general electric graphic and distribution devices flood, and without power compensation. Lastly,complete substation design in power system.

The design is a part of the electrical transformer stations, and its second part did involve, which research it in future study and work.

KEY WORDS: Substation, Short circuit currents, electrical

equipment, relay protection devices.

设计说明书

1 电气主接线设计

1.1 概述

变电站电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电站的性质，选择出一种与变电站在系统中的地位和作用相适应的接线方式。变电站的电气主接线是电力系统接线的重要部分，它表明变电站的变压器、各电压等级的线路 、无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电站各种电气设备之间的连接方式。

变电站电气主接线设计是依据变电站的最高电压等级和变电站的性质，选择出一种与变电站在系统中的地位和作用相适应的接线方式。一个变电站的电气主接线包括高压侧、中压侧、低压侧以及变压器的接线。因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。

我国《变电所设计技术规程》SDJ2-79规定：变电站的主接线应根据变电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。

1.2 电气主接线的基本要求

（1） 可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的具体要求： ① 断路器检修时，不宜影响对系统的供电；

② 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电； ③ 尽量避免变电所全部停运的可靠性。

（2） 灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

① 为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；

② 为了检修的目的,可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电；

③ 为了扩建的目的,可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在

一次和二次设备装置等所需的改造为最小。

（3） 经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。

① 投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器；

② 占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布 置。 ③ 电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。

1.3 主接线的接线方式选择

表1-3-1 主接线方案

方案 方案一 方案二 220kV 双母线 双母线 110kV 单母线分段 10kV 单母线分段 主变台数 2 2 单母线分段单母线分段兼旁路 兼旁路 （1） 单母线分段

优点:母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个供电电源;一段母线故障时(或检修),仅停故障(或检修)段工作,非故障段仍可继续工作.

缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,接在该段母线上的电源和出线,在检修期间必须全部停电;任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作. 适用围：

可装设旁路母线。

这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35～110kV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性 （4） 双母线接线

优点:供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后，能迅速恢复供电;调度灵活;扩建方便.

缺点:接线复杂,设备多,母线故障有短时停电，造价高。 适用围：

① 6～10kV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时

② 35～63kV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多，负荷较大时 ③ 110～220kV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110～220kV配电装置在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上。

方案一

图1-3-1

方案一的接线特点：

（1） 220kV采用双母线接线方式，供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后，能迅速恢复供电;调度灵活;扩建方便.

（2） 110kV及10kV侧采用单母分段接线，母线经断路器分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个供电电源;一段母线故障时(或检修),仅停故障(或检修)段工作,非故障段仍可继续工作.

方案二

图1-3-2

方案二的接线特点：

（1） 220kV采用双母线接线方式，供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后，能迅速恢复供电;调度灵活;扩建方便.

（2） 110kV及10kV侧采用单母分段兼旁路接线，并设专用的旁路断路器，其经济性相对来是提高了，但是保证了各段出线断路器检修和事故不致影响供电的情况下，而且也不会破单母运行的特性，继电保护也比较容易配合，相对来可靠性即提高了。

综观以上两种方案的比较，方案二的可靠性较高，但方案二相对投资较大且设备多接线复杂。而方案一接线简单，设备少，投资也小，由设计任务书的原始资料及经济性，供电可靠性等要求将方案一定为最终的选择方案。

2 主变压器容量、台数及形式的选择

2.1 概述

主变的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的选择除依据基础材

料外，主要取决与输送功率的大小、与系统联系的紧密程度、运行方式等因素，并至少要考虑5～10年规划负荷的发展需要。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此要合理选择变压器的容量和台数。

2.2 主变压器台数的选择

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，变电站中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电站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%的负荷保证全变电站的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。

2.3 主变压器容量的选择

主变容量一般按变电站建成近期负荷，5～10年规划负荷选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展，对于城郊变电站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站，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，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电站，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%。该变电站是按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电站的总装容量为：∑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）。

2.4 主变压器型式的选择 （1） 相数的确定

容量为300MW及以下机组单元接线的变压器和330kV及以下电力系统中，一般都应

选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗也较大。同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。 （2） 绕组数与结构的确定

在具有三种电压等级的变电站，如通过主变压器的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，但在变电站需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。当中性点接地方式允许是则应采用自耦变压器。对深入引进负荷中心，具有直接从高压降为低压供电条件的变电站，为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。

一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。 （3） 绕组接线组别的确定

变压器三绕组的接线组别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有星形“Y”和三角形“D”。

在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是Y，D11常规接线。 （4） 调压方式

为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许围，通过主变的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带负荷切换，称为有载调压。

通常，对于220kV及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变化的情况时使用有载调压，一般均采用无激磁调压，分接头的选择依据具体情况定。 （5） 冷却方式

主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。

自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，选择强迫油循环风冷却。

表2-4-1 SFPSZ7-90000/220的变压器参数

型号 SFPSZ7-90000/220 联接组标号 空载电流% 空载损耗(KW) 额定电压(KV) 额定容量MVA 阻抗电压％

F：风冷却 P：强迫油循环 S：三绕组 7：性能水平号 90000：额定容量 220：电压等级

高压 220±2×2.5% 90 高－中 14.4 YN，yn，d11 0.7 178 中压 121 90 高－低 24.2 低压 38.5 90 中－低 7.8 3 短路电流计算

3.1 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。

3.2 短路电流计算的目的

（1） 电气主接线的比较与选择。

（2） 选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求。

（3） 为继电保护的设计以及调试提供依据。

（4） 评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。 （5） 分析计算送电线路对通讯设施的影响。

3.3 短路电流计算的一般规定

（1） 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。 （2） 所有电源的电动势相位角相同。

（3） 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。

（4） 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。

（5） 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。

（6） 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。

3.4 短路电流计算的容

（1） 短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。

（2） 短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。

（3） 短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体项目及其计算条件，取决于计算短路电流的目的 。

3.5 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。

标幺值：Id* =

1 Xdi*有名值：Idi = IdIj

（5） 计算短路容量，短路电流冲击值 短路容量：S = 3 UjI 短路电流冲击值：ish = 2.55I （6） 列出短路电流计算结果 具体短路电流计算见计算说明书

表3-5-1 短路电流计算结果

短路形式 三相短路 短路点 K1 K2 K3 3.82 KA 3.34 KA 27.7 KA 两相短路 3.29 KA 4.00 KA 35.54 KA 单相接地短路 两相接地短路 4.25 KA 4.01 KA 0 KA 4.12 KA 5.34 KA 23.47 KA 4 电气设备的选择

4.1概述

导体和电器的选择是变电所设计的主要容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，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，并注意节约投资，选择合适的电气设备。做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。

尽管电力系统中各种设备的工作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却是一致的。电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验人稳定和动稳定。

4.1.1 选择的一般原则

（1） 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。 （2） 应按当地环境条件校核。 （3） 应力求技术先进和经济合理。 （4） 与整个工程的建设标准应协调一致。 （5） 同类设备应尽量减少品种。

（6） 选用的新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。

4.1.2 选择的技术条件

（1） 按正常工作条件选择导体和电气 ① 额定电压

电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压 ，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。

因此，在电气设备中一般可按照电气设备的额定电压电压UNS的条件选择。即：UN≥② 额定电流 电气设备的额定电流

INUNSUN不低于装置地点电网的额定

是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。

ImaxIN应不小

于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流③ 环境条件对设备选择的影响

，即:

IN≥

Imax

当周围环境温度Q和导体额定环境温度Q 0不等时，其长期允许电流IyQ可按下式修正：

Iy Q =Iy

wwo基中K —修正系数

= KIy

w —导体或电气设备正常发热允许最高温度

我国目前生产的电气设备的额定环境温度o= 40℃，裸导体的额定环境温度为+25℃。

（2）按短路状态校验 Ⅰ 校验的一般原则

① 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流

② 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满足热稳定条件。 Ⅱ 短路热稳定校验

It2t≥Qk

式中：

Qk—短路电流产生的热效应

、t—电气设备允许通过的热稳定的电流和时间 验算热稳定所用的计算时间：

tk = tb+tg

tb—继电保护动作时间 tg—断路器全开断时间

It110kV以下导体和电缆一般采用主保护时间

110kV以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间 Ⅲ 短路的动稳定校验 满足动稳定的条件为：

ies式中：

≥

ish

ish—短路冲击电流幅值

ies—电气设备允许通过的动稳定电流幅值

4.2 断路器的选择

变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。

（1） 型式。除满足各项技术条件和环境条间外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35～220kV一般采用户外式少油断路器或SF6断路器。35kV及以下的可选用户式少油断路器。 （2） 额定电压的选择为UN≥（3） 额定电流的选择为

INUNS

≥

Imax

（4） 额定开断电流的校验条件为IbrIkt。

Ibr—断路器的额定开断电流，kA

Ikt—刚分电流，kA

（5） 热稳定校验的条间应满足:

It2t当

Qk≥

Qk

tk＞1S时，可不考虑非周期分量的热效应，只计周期分量。

2tpIpt＝

式中：

Ipt—短路电流周期分量

t p—短路电流周期分量发热的等值时间

（6） 动稳定校验的条间应满足:

ies

≥

ish

表4-2-1 断路器选择结果

电压等级 型号 额定电额定额定开动稳定热稳定电流固有分压（kV） 电流断电流电流峰（kA） 闸时间（A） （kA） 值（kA） （s） 220 110 110 10 10 10 1000 18.4 1000 18.4 1000 18.4 6000 105 1250 40 1250 40 55 55 55 300 130 130 21(5s) 21(5s) 21(5s) 120(5s) 40(4s) 40(4s) 0.06 0.06 0.06 0.15 ≤0.06 ≤0.06 220kV SW4-220 110kVSW4-110 进线侧 110kVSW4-110 出线侧 10kV SN4-10G/6000 进线侧 10kV架SN10-10Ⅲ 空出线 10kV电SN10-10Ⅲ 缆出线 4.3 隔离开关的选择

隔离开关是发电厂和变电站中常用的开关电器。隔离开关没有灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。其作用有：隔离电压，接通或断开很小的电流，与断路器配套使用完成倒闸操作。

隔离开关与断路器相比，项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故

无需进行开断电流和短路关合电流的校验。

表4-3-1 隔离开关选择结果

电压等级 型号 额定电压额定电流动稳定电流峰4s热稳定电流（kV） （A） 值（kA） （kA） 630 630 630 6000 1250 1250 50 55 55 200 100 100 20 16 16 105(5s) 40 40 220 kV 110kV进线侧 110kV出线侧 10 kV进线侧 10 kV架空出线侧 10 kV电缆出线侧 GW4-220(D) 220 GW13-110 GW13-110 GN10-10T 110 110 10 GN30-10(D) 10 GN30-10(D) 10 4.4 互感器的选择

互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器，互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100，100/3）和小电流（5A，1A），其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。

表4-4-1 电流互感器和电压互感器的特点

互感器 特 点 电流互感器 一次绕组串在电路中，且电压互感器 容量小 ，近似于一台小容匝数少，电流互感器在近于短量变压器，电压互感器在近于路状态下运行 空载状态下运行 互感器的配置：

(1) 为满足测量和保护装置的需要，在变压器、出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；

(2) 在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器，如：发电机和变压器的中性点； (3) 对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；

(4) 6－220kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器；

(5) 当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。

4.4.1电流互感器的选择

选择电流互感器时，首先要根据装设地点﹑用途等具体条件确定互感器的结构类型﹑准确等级，确定电流比KL其次要根据互感器的额定容量和二次负荷计算二次回路连接导线的截面积；最后校验动稳定和热稳定。

(1) 种类和型式的选择

电流互感器根据使用环境可分为室式﹑室外式,根据结构可分为瓷绝缘结构和树脂浇注式结构，根据一次线圈的型式又可分为线圈式和母线式﹑单匝贯穿式﹑复匝贯穿式。 选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型式。

(2) 准确级的选择

电流互感器的准确级应符合其二次测量仪表﹑继电保护等的要求。用于电能计量的电流互感器，准确级应不低于0.5级。用于继电保护的电流互感器，误差应在一定的限值之，以保证过电流时的测量准确度的要求。

(3) 一次回路额定电压的选择 一次回路额定电压

UN应满足:

UN≥

UNS

(4) 一次额定电流的选择

电流互感器的一次额定电流不小于装设回路的最大持续工作电流。当电流互感器用于测量时,其一次侧额定电流应尽量选择比实际正常工作电流大1/3左右,以保证测量仪表的最佳工作，并在负荷时有适当的指示。即应满足：

I1N

≥

Imax

(5) 热稳定校验

电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流I1N的倍数Kt来表示，即：

（KtI1N）2 ≥Qk

(6) 动稳定校验

电流互感器的部动稳定能力用动稳定倍数Kd表示，动稳定倍数Kd等于互感器部允许通过的极限电流与Kd倍一次额定电流

I1N

之比。故互感器部动稳定条间为:

2I1nKd≥

ish

表4-4-1 电流互感器选择结果

电压等级 型号 级次组合 额定电流比1s热稳定倍动稳定倍数(A/A) Kd 数Kt 300/5 600/5 200/5 6000/5 1500/5 1500/5 42 70 75 50 50 50 78 183 178～179 90 90 90 220kV 110kV进线侧 110kV出线侧 10kV进线侧 10kV架空出线 10kV电缆出线 LB9-220B LB1-110 L-110 LBJ-10 LDZJ-10 LDZJ-10 B/0.5/0.2 B/B 0.5/B 0.5/D 0.5/D 0.5/D 4.4.2 电压互感器的选择

电压互感器是把一次回路高电压转换为100V的电压,以满足继电保护﹑自动装置和测量仪表的要求。在并联电容器装置中，电压互感器除作测量外，还作为放电元件。

(1) 种类和型式选择

根据配电装置类型，相应的电压互感器可选择户式或户外式，35kV及以下可选用油浸式结构或浇注式结构；110kV及以上可选用串级式结构或电容分压式结构。所以应根据装设地点和使用条件进行选择电压互感器的种类和型式。

(2) 按一次回路电压选择

电压互感器一次侧的额定电压UN1,应大于或等于所接电网的额定电压UNW.但电网电压UW的变动围，应满足： 1.1UN1>Uw >0.9UN1

(3) 按二次回路电压选择

电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求，电压互感器二 次侧额定电压可按下表选择：

表4-4-2 电压互感器的形式

接 线 型 式 电网电压 （KV） 型 式 基本二次绕组电压（V） 辅助二次绕组电压(V) Y/Y 3～35 110J～500J 单相式 单相式 单相式 三相五柱式 100 100/3 100/3 100 无此绕组 100 100/3 100/3（相） Y0/Y0/△ 3～60 3～15 (4) 按容量的选择 互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级），Se2应不小于互感器的二次负荷S2，即：

Se2≥S2

S2 = (∑po)2+ (∑Qo)2

Po、Q0 — 仪表的有功功率和无功功率

表4-4-3 电压互感器选择结果

一次线二次线辅助线0.5级 1级 圈 圈 圈 220kV母JCC5W-220 0.1 500 220/3 0.1/3 线 220kV出YDR-220 0.1 220 220/3 0.1/3 线 110kV母JCC2-110 0.1 500 110/3 0.1/3 线 110kV出YDR-110 0.1 220 110/3 0.1/3 线 10kV母JSJW-10 0.1/3 120 200 10/3 0.1/3 线 电压 等级 型号 额定电压（kV） 二次额定容量（VA） 3级 480 最大容量（VA） 2000 1200 2000 1200 960 4.5 熔断器的选择

高压熔断器是一种保护电器，当其所在电路的电流超过规定值并经一定时间后，它的熔体熔化而分断电流﹑开断电路，熔断器主要用来进行短路保护,用来保护线路﹑变压器及电压互感器等设备。有的熔断器具有过负荷保护功能。

高压熔断器应根据额定电压﹑额定电流﹑型式种类﹑开断能力﹑保护的选择性等进行选择。3～35kV的电压互感器侧一般经隔离开关和高压熔断器接入高压电网，低压侧也应装低压熔断器。

高压熔断器按下列条件进行选择： (1) 根据装置地点选用户式或户外式。

(2) 按额定电压选择。对一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压。对于有限流作用的熔断器只能用在等于其额定电压的电网中。

(3) 按额定电流选择：

INgINt INtKImax

保护电压互感器的高压熔断器，一般选RN2型，其额定电流应高于或等于电网的额定电流，额定电流通常为0.5A。其开断电流Ibr应满足：IbrImax 其技术参数如下：

表4-5-1 熔断器选择结果

型号 额定电压额定电流断流容量最大切断电流有效值kV A 0.5 MVA 1000 kA 85 备注 RN2 10 保护户电压互感器

4.6 母线及出线的选择

母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电力系统的主接线也需要用母线来汇集和分散电功率。在发电厂、变电所及输电线路中，所用导体有裸导体，硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级及要求不同，所使用导体的类型也不相同。一般来说。母线系统包括载流导体和支撑绝缘两部分，载流导体可构成硬母线和软母线。软母线是钢芯铝绞线，因其机械强度决定于支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。

母线的选择容包括：

(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) 对重要的和大电流母线，校验其共振频率； 对于110kV及以上的母线，还应校验能否发生电晕。 对于软母线不需要校验其动稳定。

4.6.1裸导体的选择

（1） 型式：载流导体一般采用铝质材料，对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的

场所或腐蚀严重的场所可选用铜质材料的硬裸导体。

20kV及以下且正常工作电流不大于4000A时，宜选用矩形导体；在4000～8000A时，一般选用槽形导体。

（2） 配电装置中软导线的选择，应根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导体的截面和导体的结构型式。

（3） 当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择导线的截面积，对220kV及以下配电装置，电晕对选择导体一般不起决定作用，故可采用负荷电流选择导体截面。

（4） 按最大长期工作电流选择。导体截面应满足：IalIgmax

（5）按经济电流密度选择，按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低，对应不同种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数Tmax将有一个年计算费用最低的电流密度—经济电流密度（J），导体的经济截面可由下式：

Igmax

J

（6）热稳定校验：按上述情况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。

S =

12

， KfQK(mm）

C只要实际选用的母线截面积SSmin，母线便是热稳定的。

S=

（7）动稳定校验：动稳定必须满足下列条件即：≤al

al — 母线材料的允许应力（硬铅al为69×106 Pa硬铜137×106Pa，铜为157×106Pa）提供电源，以获得较高的可靠性。

表4-5-1 母线选择结果

选 择 结 果 设备 名称 S(mm2)计算结果（参考值） 型号 Igmax(A) Smin(mm2) Ial (A) 70℃ 256 511 3750 LGJ-120 LGJ-300 矩形硬母线三条平放 220kV母线 120（1） 110kV母线 10kV母线

300 125×10 248 496 2445.3 96.89 80.12 994.13 4.6.2电缆的选择

（1） 型式，根据用途、敷设方式和使用条件选择。35kV及以下常选铝芯。直埋地下

敷设时，一般选用钢带铠装电缆。

（2） 额定电压的选择为：

U≥NS

（3） 截面的选择。选择方法与母线截面相同，但按最大长期工作电流选择时，式

UNKIalIgmax中K为电缆的综合修正系数。

（4） 热稳定校验应满足

S≥Smin=

（5）电压损失校验

QkC(mm2）

U%=173ImaxL

式中U、L—工作电压和长度；

(rcosrsin)

Ucos—功率因数；

r、x—电缆单位长度的电阻和电抗

校验其电压损失U%,一般应满足U%5%。

表4-6-1 出线选择结果

选 择 结 果 设备 名称 220kV出线 110kV出线 S(mm2)计算结果（参考值） 型号 Igmax(A) Smin(mm2) Ial (A) 120 35 70℃ 281 138 375 368 LGJ-120 LGJ-35 ZLQ2 LGJ-185 262.4 104.98 271.7 339.6 20.09 19.65 139.7 139.07 10kV电缆线 3×240 10kV架空线 185 4.7 支柱绝缘子及穿墙套管的选择

支柱绝缘子按额定电压和类型选择，进行短路时动稳定校验。穿墙套管按额定电压，额定电流和类型选择，按短路条件校验动、热稳定。

（1）型式选择

根据装置地点、环境，选择屋、屋外或防污式及满足使用要求的产品型式。一般屋外采用联合胶装多棱式，屋外采用棒倒装时，采用悬挂式。

（2）按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙套管。

无论支持绝缘子或套管均要负荷产品额定电压大于或等于所在电网电压要求，即:

UN≥

UNS

（3）按额定电流选择穿墙套管。穿墙套管的额定电流IN大于等于回路最大持续工作电流Igmax，即：

IgmaxkIN

（4） 按短路条件校验热稳定

穿墙套管的热稳定参数一般以ts允许通过的热稳定电流It给出，据此可得热稳定条件：

It2tQk

（5）按短路条件校验动稳定

无论是支持绝缘子或套管均要进行动稳定校验。布置在同一平面三相导体，在发生短路时，支持绝缘子（或套管）所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平均值。例如某一绝缘子所受电动力F为 FF1F22Lca1.73ish （N） 2aLca(L1L2)2 （m）

式中：ish——冲击电流， a——相邻线路距离

Lca——计算跨距（m）, L1与L2是绝缘子与相邻绝缘子（或套管）的距离，对于

管L2Lc（套管长度）

支持绝缘子的抗弯破坏强度Fde是按作用在绝缘子高度H处给定的，而电动力F是作用在导体截面中心线H1上，折算到绝缘子帽上的计算系数为H1H，则应满足：

H1FFde H H1=H+bh 2式中 F —三相短路时作用在母线中心的电动力，N H—绝缘子高度，m

H1—从绝缘子底部到母线中心的高度，m

b—母线支持器厚度，m；矩形母线b=0.018m；矩形母线平放及槽型母线

b=0.012m；

h—母线高度，m。

表4-7-1 绝缘子选择结果

型号 ZND-10 额定电压（kV） 绝缘子高度机械破坏负荷（kg） （mm） 10 168 2000 表4-7-2 穿墙套管选择结果

型号 额定电压（kV） 额定电流（A） 套管的长度机械破坏负荷（mm） （kg） CMF1-20 10 6000 782 4000 5 配电装置

5.1 概述

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。

配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置

5.2 配电装置的基本要求

配电装置是根据电气主接线的连接方式,由开关电器﹑保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。其作用是在正常情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时,迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此,应满足以下要求:

（1） 保证运行可靠 （2） 便于操作﹑巡视和检修 （3）保证工作人员的安全 （4） 力求提高经济性 （5） 具有扩建的可能

5.3 配电装置的设计原则

（1）节约用地；

（2）运行安全和操作巡视方便； （3）考虑检修和安装条件；

（4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行； （5）节约三材，降低造价； （6）安装和扩建方便。

配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现外过电压时，都不致使空气间隙击穿。

以下表中所列出各种间隔距离中最基本的最小安全净距，《高压配电装置设计技术规程》中所规定的A值，它表明带电部分至接地部分或相间的最小安全净距，保持这一距离时，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的B、C、D值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动围及施工误差等尺寸而确定的。

表5-3-1 屋外配电装置最小安全净距（mm）

符号 适用围 1、带电部分至接地部分之间 35 63 110J 110 220J A1 2、网状遮栏向上延伸线距地2.5m处400 与遮栏上方带电部分之间 1、不同相的带电部分之间 650 900 1010 1800 A2 2、断路器和隔离开关的断口两侧引线400 带电部分之间 1、设备运输时，其外部至无遮栏带电部分之间 2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带650 1000 1100 2000 B1 电部分之间 3、栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间 4、带电作业时的带电部分至接地部分之间 1150 1400 1650 1750 2550 B2 C 1、网状遮栏至带电部分之间 1、无遮栏裸导体至地面之间 500 2900 750 1000 1100 1900 3100 3400 3500 4300 2、无遮栏裸体至建筑物、构筑物之间 1、平行的不同时停电检修的无遮栏带D 电部分之间 2、带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间 注：110J、22J、330J、500J系指中性点直接接地网 2400 2600 2900 3000 3800 5.4 各电压等级配电装置设计

本变电所三个电压等级：即220kV、110kV、10kV根据《电力工程电气设计手册》规定，110kV及以上多为屋外配电装置，35kV以下的配电装置多采用屋配电装置，故本所220kV及110kV采用屋外配电装置，10kV采用屋配电装置。

根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、早高型和高型等。 （1） 中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装检修方面积累了比较丰富的经验。

（2） 半高型配电装置，它是将母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：

① 占地面积约在中型布置减少30%； ② 节省了用地，减少高层检修工作量；

③ 旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路操作方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。

（3） 高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行条件均较差，一般适用下列情况：

① 配电装置设在高产农田或地少人多的地区； ② 原有配电装置需要扩速，而场地受到限制；

③ 场地狭窄或需要大量开挖。

选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性。

本次所设计的变电站是地区性变电站，对建筑面积没有特殊的要求，所以该变电所220kV、110kV和10kV电压等级均采用普通中型配电装置。若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。

6 防雷保护的设计

6.1 概述

变电站是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复会严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。

避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。

避雷器有FS型和FZ型两种。FS型主要适用于配电系统，FZ型适用于发电厂和变电站。电力系统中广泛采用的主要是阀式避雷器。根据额定电压(正常运行时作用在避雷器上的工频工作电压，也是使用该避雷器的电网额定电压)和灭弧电压有效值(指避雷器应能可靠地熄灭续流电弧时的最大工频作用电压)。

6.2 避雷器的技术参数

(1) 额定电压：避雷器的额定电压必须与安装避雷器的电力系统电压等级相同。

(2) 灭弧电压：灭弧电压是保证避雷器能够在工频续流第一次经过零值时，根据灭弧条件所允许加至避雷器的最高工频电压。因此，对35kV及以下的避雷器，其灭弧电压规定为系统最大工作线电压的100%~110%；对110kV及以上中性点接地系统的避雷器；其灭弧电压规定为统最大工作线电压的80%。

(3) 工频放电电压：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般应大于最大运行电压的3.5倍。在中性点直接接地的电网，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。

(4) 冲击放电电压：冲击放电电压是指预放时间为1.5~20us冲击放电电压，与5kA下的残压基本相同。

(5) 残压：在防雷计算中以5kA下的残压作为避雷器的最大残压。

6.3 避雷器的配置原则

（1） 配电装置的每组母线上，应装设避雷器。

（2） 旁路母线上是否应装设避雷器，应看旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。

（3） 220kV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。 （4） 220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。

（5） 三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。

表6-3-1 避雷器选择结果

型号 额定电压有效值kV 工频放电电压有效值kV 灭弧电压kV 不小于 冲击放8/20μs雷电冲击电电压波残压峰值不大于峰值kV (1.5/20μs及不大于 1.5/405 A 10 A μs)不大于kV 536 630 664 728 FZ-220J FZ-110J FZ-10 220 200 448 110 100 224 268 310 332 364 10 220kV变压器中性点 110kV变压器中性点 12.7 26 31 45 45 50 FZ-220J 200 448 536 630 664 728 FZ-110J 100 224 268 310 332 364 7 继电保护配置规划

7.1 概述

继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。

7.2 变压器的保护

电力变压器是电力系统普遍使用的重要电器设备。它的故障将对供电可靠性和系统正常运行带来严重的后果,特别是大容量的变压器一旦因故障而损坏造成的损失会更大。因此必须根据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。

变压器故障可分为油箱部故障和油箱外部故障。油箱部故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路；油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负荷引起的过电流、油面降低。 对于上述故障和不正常工作状态变压器应装设如下保护：

（1） 主变压器的主保护 ① 瓦斯保护

对变压器油箱的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。

② 纵差动保护

对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。对于6.3MVA及以上并列运行的电力变压器，应装设差动保护。

（2） 主变压器的后备保护

① 过电流保护

为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。

② 过负荷保护

对于6.3MVA及以上电力变压器，当数台并列运行或到那度运行，并作为其他负荷的备用电源时，因根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。

7.3 线路的保护

（1） 220kV线路保护

220kV线路的安全运行，对整个电力系统有着相当重要的影响，所以，本工程为220kV线路保护：

① 高频保护 ② 过电流保护

（2） 110kV线路保护

由于110kV侧有四回出线且接线方式为单母线分段，所以稳定性要求较高，所以，110kV线路可以配置的保护为距离保护。 ① 主保护：距离Ⅰ段和距离Ⅱ段 ② 后备保护：距离Ⅲ.

（3） 10kV线路保护

对于10kV母线接线方式为单母线分段，可以配置的保护主要为三段式电流保护

① 主保护：无时限电流速断保护和带时限电流速断保护. ② 后备保护：定时限过电流保护.

8 无功补偿

8.1 概述

电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。在电力系统中,整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源,因此必须进行无功补偿。合理的无功补偿和有效的电压控制,不仅可保证电压质量,而且将提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性。

无功补偿设备包括系统中的并联电容器、串联电容器、并联电抗器、同步调相机和静止型动态无功补偿装置等。

8.2 提高功率因数的意义

在用电设备中按功率因数划分，可以有以下三类：电阻性负荷、电感性负荷、电容性负荷。在用电设备中绝大部分为感性负荷。使用电单位功率因数小于1。功率因数降低以后，将带来以下不良后果：

（1） 使电力系统电气设备的容量不能充分利用，因发电机和变压器电流是一定的，在正常情况下是不允许超过的，功率因数降低，则有功出力将降低，使设备容量不能得到充分利用。

（2） 由于功率因数降低，如若传输同样的有功功率，就要增大电流，而输电线路和

变压器的功率损耗和电能损耗也随之增加。

（3） 功率因数过低，线路上电流增大，电压损耗也将增大，使用电设备的电压也要下降，影响异步电动机和其他用电设备的正常运行。

为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发变电设备的容量，减小供电线路的截面，节省有色金属，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。

8.3 补偿装置的确定

（1） 同步调相机：同步调相机在额定电压±5%的围，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。

装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。

（2） 串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高（COS＞0.95）或导线截面小的线路，由于PR/V分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。故串联电容器调压一般用在供电电压为35kV或10kV，负荷波动大而频繁，功率因数又很低的配电线路上。

（3） 静止补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率 损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂。

(4) 并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护也较方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除。

由于本次设计的变电站为220kV降压变电站，从补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是从维护和性能的角度来考虑，选用并联电容器补偿装置比较合适。

表8-1 电容器选择结果

型号 额定电压（kV） 额定容量（kvar） 额定电容（F） 联接方式 尺寸（mm） BAFH11/3-1800-3W 11/3 1800 142.2 星形联接 1670×1035×1755

设计计算书 9 主变容量的确定计算

本设计任务中220kv侧以双回路与系统相连。系统最大方式容量为3800MVA，220kV另有两回出线，每回出线功率100MVA；110kV架空线4回，2回输送距离30km，每回输送功率60MVA；2回输送距离20km，每回输送功率50MVA.10kV电压级，电缆出线2回，每回输送功率3MW；架空线3回，每回输送功率4MW。

110kV侧负荷容量S1=602+502=220（MVA） 10kV侧负荷容量S2=23/0.8+34/0.8=22.5（MVA） 主变传送的最大容量S=S1+S2=242.5（MVA）

根据设计任务书要求，本设计采用两台主变，选择容量时应满足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%的负荷保证全变电站的正常供电。 由此可得单台主变最小容量：

Smin＝242.5×0.7＝169.75(MVA)

表9-1 SFPS7-180000/220的变压器参数

型号 联接组标号 空载电流% SFPS7-180000/220 YN，yn，d11 0.7 空载损耗(kW) 额定电压(kV) 高压 220±2×2.5% 额定容量MVA 阻抗电压％ 180 高－中 14 178 中压 121 180 高－低 23 低压 10.5 90 中－低 7

10 短路计算

10.1 三相短路计算

S Xs X1 k1 220KV X4 X2 X7 X5 k3 X3 k2 X6 110KV 10KV

图10-1三相短路计算等值电路图

（1） 基准值

在短路计算的基本假设前提下，选取SB= 100MVA，Uav 为各级电压平均值。

（2） 系统电抗

由原始材料可知，在SB=100MVA下 Xs＝Xs(US2SB2302)=0.53()100/3800=0.014 UBSN230（3） 计算变压器各绕组电抗 阻抗电压％ 高－中 14 各绕组等值电抗

1

Uk1% = （Us(1-2)% + Us(1-3)%－Us(2-3)%）

2

1

= （14+ 23－7） 2=15

1

UK2% = （Us(1-2)% + Us(2-3)%－Us(1-3)%）

2

1

= （14+7-23） 2=－1

1

UK3% = （Us(1-3)% + Us(2-3)%－Us(1-2)%）

2

1

= （23+7－14） 2=8

各绕组等值电抗标么值为：

xT1=

Uk1%SB15100×＝0.083 100SN100180UK2%SB1100＝×＝－0.006 100SN100180高－低 23 中－低 7 XT2=XT3=

UK3%SB8100=×＝0.044 100SN100180① 当220kV侧发生短路即K1点短路，如图10-2所示： 系统侧到短路点的转移电抗X=Xf= Xs+ X1=0.037 X K1 计算电抗：Xjs=XfSGN=0.0373800/100=1.406 SB220kV

查曲线得：If(0)*=0.73

图10—2

If(0)=If(0)*3800/（2303）=0.733800/（2303）=6.96（kA）

X2=X5=XT1=0.083 X3=X6=XT2=-0.006 X4=X7=XT3=0.044

② 当110kV侧发生短路即K2点短路时，如图10-3所示： XT=（X2+X3）/2=（0.083-0.006）/2=0.0385 转移电抗：X=Xf=X+XT=0.038+0.037=0.0755 计算电抗：Xjs=XfSGN=0.07553800/100=2.869 SB查曲线得：If(0)*=0.35

If(0)=If(0)*3800/（1153）=0.353800/（3115）=6.68（kA）

③ 当10kV侧发生短路即K3点短路时，如图10-4所示： XT=(X2+X3)/2 =(0.083+0.044)/2=0.0635 转移电抗：X=Xf=X+XT=0.0635+0.0385=0.102 计算电抗：Xjs=XfSGN=0.1023800/100=3.876 SB因运算曲线到Xjs*=3.45，当Xjs*>3.45时，可近似认为短路点很远，因而对发电机端电压无影响，与无穷大电源供电类似。即：

=I*=It*=1/Xjs I**IIIt138001380053.91（kA） Xjs*3.8763Uav310.5S X S X

X2 220kV X5 X2 X5 220kV

表10-1-1 三相短路电流

三相短路 K1 6.96kA K2 6.68kA K3 53.91kA 10.2 两相短路计算

（1） 正序网络：与三相短路计算相同，电源和电抗参数都没有变动。 （2） 负序网络：负序网络与正序网络仅有两点不同。

① 所有元件的电抗都用负序电抗X2，实际上，对不旋转的静止元件X2=X1，只有旋转电机X2稍大于X1，这里可近似采用X2=X1.

② 负序网络中原来的电源没有了（因为这些电源也属于正序），而是将电源点接地。推动负序电流流动的负序电压是作用在短路点处，即负序电流是从短路点流出，最后从接地点（即原来电源点）入地返回。

负序网络（最小运行方式下）： 系统Xs=XSB=0.602100/2800=0.0215 SNS X5 线路X2=X1=0.023

两相短路附加电抗X=X2 m=3

（1） K1点短路，如图10-5：

X2X2X50.0230.02150.0445 XX2 x K1 220kVX20.0445

图10-5

转移电抗：Xf=X2=20.0445=0.089

S X5 X2 220kV 计算电抗：XjsXfSN=0.0892800/100=2.492 SB查曲线得：Xf(0)*=0.41

If(0)I\"f(0)*28003230=2.88（kA）

I3If(0)32.884.99(kA)

（2） K2点短路，如图10-6：

X2X32X2XSX20.083 XX20.083

转移电抗：Xf=X2=20.083 =0.166 计算电抗：XSNjsXfS=0.1662800/100=4.648 BI2800f(0)I\"f(0)*3230=2.88（kA）

I3If(0)32884.99(kA) I1*=I*=It*=1/Xjs* I\"1It12800X3.02（kA） js*3UavI\"3I\"133.025.23(kA)

（3） K3短路，如图10-7

X2X2XsX2X420.108 XX20.108

转移电抗：Xf=X2=20.108=0.216 计算电抗：XXSNjsfS=0.2162800/100=6.048

BI\"316.0482800310.544.1（kA） 图10-6

S1 X5 X2 220kV X2 X5 X4 X7 110kV xK3 图10-7 表10-2-1 两相短路电流

两相短路 K1 4.99kA K2 5.23kA K3 44.1kA 11 电气设备选择计算

11.1 断路器选择计算

（1） 220kV侧断路器

① 额定电压选择：UNUNS=220kV ② 额定电流选择：IN≥Igmax=1.05S3U=1.05442.53220=1.2(kA)

根据以上数据可以初步选择LW－220I型SF6断路器其参数如下：

表11-1-1 LW－220I型SF6断路器参数

额定电压 额定电流 额定开断动稳定电3S热稳定固有分闸燃弧时间 电流 流峰值 电流 时间 220kV 1600A 40kA 100kA 40kA 0.03s 0.05s ③ 短路热稳定计算时间tk=3.2+0.03+0.02=3.25（s）[0.5th=1.625 s] 短路切断计算时间t1=tp1tg=0.06+0.03=0.09( s)

④ 校验开断能力

I=6.96kA I(0.09)*=0.72

I(0.09)=0.7238003230=6.87(kA) ta=0.05 s

因t1<0.1 s

Ikt=I(0.092)(2Iet1Ta)2=7.06（kA）<40kA 满足要求

⑤ 校验动稳定

ish=21.86.96=17.72（kA）<100kA 满足要求

⑥ 校验热稳定

因tk=3.25 s>1 s 故可不计非周期分量的发热影响

.25*=0.76 I*=0.73 I1.625*=0.76 I3I=6.96kA I1.625=0.7638003230=7.25(KA) =I3.25

Qk1''21(I10I21.625I23.25)tk(6.962107.2527.252)3.25169.7(kA2S)1212<40234800(kA2S) 满足要求

（2） 110kV侧断路器

① 额定电压选择：UNUNS=110kV ② 额定电流选择：IN≥Igmax =

S3U=

26025031101.15(kA)

根据以上数据可以初步选择SW4－110Ⅲ型断路器其参数如下：

表11-1-2 SW4－110Ⅲ型断路器参数

额定电压 额定电流 额定开断动稳定电4S热稳定固有分闸燃弧时间 电流 流峰值 电流 时间 110kV 1250A 31.5kA 80kA 31.5kA 0.05s 0.02s ③ 短路热稳定计算时间tk=3.2+0.05+0.02=3.27（s）[0.5th=1.64 s] 短路切断时间t1=tp1tg=0.06+0.05=0.11( s)

④ 校验开断能力

I1.64*I3.27*=0.35 I=6.68kA I*II1.64I3.27=6.68kA ta=0.05 s

因t1>0.1 s

Ikt=I=6.68（kA）<31.5kA 满足要求

⑤ 校验动稳定

ish=21.86.68=17（kA）<80kA 满足要求

⑥ 校验热稳定

因tk=3.27 s>1 s 故可不计非周期分量的发热影响

Qk11(I210I21.64I23.27)tk(6.682106.6826.682)3.27145.97kA2S1212<31.5243969kA2S 满足要求

（3） 10kV侧断路器

① 额定电压选择：UNUNS=10kV ② 额定电流选择：IN≥Igmax=1.05S3U=1.050.5180000310.5=5196.3(A)

根据以上数据可以初步选择SN4－10G型断路器其参数如下：

表11-1-3 SN4－10G型断路器参数

额定电压 额定电流 额定开断动稳定电5S热稳定固有分闸燃弧时间 电流 10kV 6000A 105kA 流峰值 300kA 电流 120kA 时间 0.15s 0.02s ③ 短路热稳定计算时间tk=3.2+0.15+0.02=3.37（s）[0.5th=1.685 s] 短路切断时间t1=tp1tg=0.06+0.15=0.21( s)

④ 校验开断能力

I=53.91kA IIt=53.91kA

ta=0.05 s

因t1>0.1 s Ikt=I=53.91（kA）<105kA 满足要求

⑤ 校验动稳定

ish=21.853.91=137.2（kA）<300kA 满足要求

⑥ 校验热稳定

因tk=3.37 s>1 s 故可不计非周期分量的发热影响

Qk11(I210I21.69I23.37)tk(53.9121053.91253.912)3.379794.2kA2S1212<1202572000kA2S 满足要求

表11-1-4 断路器选择结果

电压等级 型号 额定电额定电额定开动稳定热稳定电固有分压（kV） 流（A） 段电流电流流（kA） 闸时间（A） （kA） （s） 220 110 10 1600 1250 6000 40 3105 105 100 80 300 40(3s) 31.5(4s) 120(5s) 0.03 0.05 0.15 220kV LW-220I 110kV SW4-110Ⅲ 10kV SN4-10G/6000 11.2 隔离开关选择计算

（1） 220kV侧隔离开关

① 额定电压选择：UNUNS=220kV ② 额定电流选择：IN≥Igmax =1.2 (kA)

根据以上数据可以初步选择GW11－220(D)型隔离开关其参数如下：

表11-2-1 GW11－220(D)型隔离开关参数

额定电压 额定电流 动稳定电流峰值 4S热稳定电流 220kV ③ 校验动稳定

1600A 125kA 50kA ish=21.86.96=17.72（kA）<1.2kA 满足要求

④ 校验热稳定

Qk11(I210I21.625I23.25)tk(6.962107.2527.252)3.25169.7kA2S<1212502410000kA2S 满足要求

（2） 110kV侧隔离开关

① 额定电压选择：UNUNS=110kV ② 额定电流选择：IN≥Igmax=1.15(kA)

根据以上数据可以初步选择GW5－110Ⅱ(D)型隔离开关其参数如下：

表11-2-2 GW5－110Ⅱ(D)型隔离开关参数

额定电压 额定电流 动稳定电流峰值 4S热稳定电流 110kV ③ 校验动稳定

1250A 80kA 31.5kA ish=21.86.68=17（kA）<80kA 满足要求

④ 校验热稳定

Qk145.91kA2S<31.5243969kA2S 满足要求 （3） 10KV侧隔离开关

① 额定电压选择：UNUNS=10kV ② 额定电流选择：IN≥Igmax=5196.3(A)

根据以上数据可以初步选择GN10－10T型隔离开关其参数如下：

表11-2-3 GN10－10T型隔离开关参数

额定电压 额定电流 动稳定电流峰值 4S热稳定电流 10kV ③ 校验动稳定

6000A 200kA 105kA ish=21.853.91=137.2（kA）<200kA 满足要求

④ 校验热稳定

Qk9794.2kA2S<1052555125kA2S 满足要求

表11-2-4 隔离开关选择结果

电压等型号 级 220 kV GW11-220(D) 110 kV GW5-110(D) 10 kV GN10-10T 额定电压额定电流动稳定电流热稳定电流（kV） （A） （kA） （kA） 220 1600 1250 6000 125 80 200 50 31.5 105 Ⅱ 110 10 11.3 互感器选择计算

11.3.1 电流互感器的选择

（1） 220kV侧电流互感器 ① 额定电压选择UN=220kV

② 额定电流选择：IN≥Igmax =1.2 (kA)

根据以上数据可以初步选择LCW11－220型电流互感器其参数如下：

表11-3-1 LCW11－220型电流互感器参数

额定电压 额定电流 级次组合 额定电流比 热稳定倍数 动稳定倍数 220kV 1.2kA D/D/D/0.5 4300/5 60 60 ③ 校验动稳定

ish==17.72（kA）2I1NKd21.260101.82kA 满足要求

④ 校验热稳定

Qk169.7kA2S<(I1NKt)2(1.260)25184kA2S 满足要求

（2） 110kV侧电流互感器 ① 额定电压选择：UNUNS=110kV ② 额定电流选择：IN≥Igmax=1.15 (kA)

根据以上数据可以初步选择LCWD－110型电流互感器其参数如下：

表11-3-2 LCW11－220型电流互感器参数

额定电压 额定电流 级次组合 额定电流比 热稳定倍数 动稳定倍数 110kV 1.15 kA D1/D2/0.5 2600/5 75 130 ③ 校验动稳定

ish==17（kA）2I1NKd21.2130220.6kA 满足要求

④ 校验热稳定

Qk145.91kA2S<(I1NKt)2(1.275)28100kA2S 满足要求

（3）10kV侧电流互感器

① 额定电压选择：UNUNS=10kV ② 额定电流选择：IN≥Igmax=5196.3 (A)

根据以上数据可以初步选择LAJ－10型电流互感器其参数如下：

表11-3-3 LAJ－10型电流互感器参数

额定电压 额定电流 级次组合 额定电流比 热稳定倍数 动稳定倍数 10kV 5196.3 kA 0.5/D 6000/5 50 90 ③ 校验动稳定

ish==137.2（kA）2I1NKd2690763.68kA 满足要求

④ 校验热稳定

Qk9794.2kA2.S<(I1NKt)2(650)290000kA2S 满足要求

11.4 220、110KV主母线及出线的选择计算

11.4.1 220kV侧母线的选择

（1） 按照最大长期工作电流进行选择：

Igmax=1.05 ×

SN3UN=1.05 ×

1800003220=496A

按以上计算数据可以选择LGJ-300型的钢芯铝铰线,最高允许温度+70℃，长期允许载流量为Ial=511A，，基准温度为+26℃，考虑到环境温度的修正： K=

al0alN702670250.99

K.Ial=0.99511=505.89A

Igmax=496A（2） 校验热稳定 流经导体的电流IST32201800003220472.4(A)

正常运行时导体的温度

0(al0)(I472.42)226(7026)()64（℃） KIal505.89tk0.060.020.030.11s[0.5tk0.055s]

I=6.96KA I(0.11)*=0.7

I(0.05)0.7238003230*

I(0.055)0.72380032306.87(kA)

I(0.11)0.76.68(kA)

Qp11(I210I20.055I20.11)tk(6.962106.8726.682)0.115.18(kA2.S)1212因tk1s 故应计及非周期电流热效应 Ta=0.05 s

QnpTaI20.056.9622.42(kA2.S)

短路全电流热效应QkQPQnp5.182.427.6(kA2S) 查表得：C=89 Smin满足热稳定要求

（3） 由于为软母线，不需进行动稳定校验。

11Qkkf7.610630.9300(mm2) C8911.4.2 220kV侧出线的选择

（1） 按照最大长期工作电流进行选择：Igmax =

SN3UN=

10032200.26(kA)

按以上计算数据可以选择LGJ-120型的钢芯铝铰线,最高允许温度+70℃，长期允许载流量为Ial=281A，，基准温度为+26℃，考虑到环境温度的修正：

K=

al0alN702670250.99

K.Ial=0.991025=1014.75A

Igmax=901.84A（2） 校验热稳定 流经导体的电流I0.26(kA) 正常运行时导体的温度

0(al0)(I2602)226(7026)()64（℃） KIal278.19查表得：C=89 Smin满足热稳定要求

11Qkkf7.610630.9mm2120(mm2) C89（3） 由于为软母线，不需进行动稳定校验。

11.4.3 110kV母线的选择

（1） 按照最大长期工作电流进行选择：Igmax =901.84A

按以上计算数据可以选择LGJ-500型的钢芯铝铰线,最高允许温度+70℃，长期允许载流量为Ial=1025A，，基准温度为+26℃，考虑到环境温度的修正： K=

al0alN702670250.99

K.Ial=0.991025=1014.75A

Igmax=901.84A（2） 校验热稳定 流经导体的电流IST3UT1800003110944.8(A)

正常运行时导体的温度

0(al0)(I472.42)226(7026)()64（℃） KIal505.89tk0.060.020.050.13s[0.5tk0.065s]

I=6.68kA I(0.065)0.3238003115380031156.11(kA)

I(0.065)*0.32 I(0.13)0.315.91(kA)

I(0.13)*=0.31

Qp11(I210I20.065I20.13)tk(6.682106.1125.912)0.114.15(kA2S)1212因tk1s 故应计及非周期电流热效应 Ta=0.05 s

QnpTaI20.056.6822.23(kA2.S)

短路全电流热效应QkQPQnp4.152.236.38(kA2.S) 查表得：C=89 Smin满足热稳定要求

（3） 由于为软母线，不需进行动稳定校验。

11Qkkf6.3810628.38(mm2)500(mm2) C8911.4.4 110kV侧出线的选择

（1） 按照最大长期工作电流进行选择：Igmax =

6031100.31(kA)

按以上计算数据可以选择LGJ-150型的钢芯铝铰线,最高允许温度+70℃，长期允许载流量为Ial=315A，，基准温度为+26℃，考虑到环境温度的修正： K=

al0alN702670250.99

K.Ial=0.99315=311.85A

Igmax=310A（2） 校验热稳定 流经导体的电流I0.31(kA) 正常运行时导体的温度

0(al0)(I3102)226(7026)()69（℃） KIal311.85查表得：C=87 Smin满足热稳定要求

11Qkkf6.3810629(mm2)150(mm2) C87（3） 由于为软母线，不需进行动稳定校验。

11.5 10kV母线及出线的选择计算

11.5.1 10kV母线的选择

（1） 按经济电流密度法选择母线截面

Igmax=

23343100.81300(A) Tmax5750h

IgmaxJ13001857(mm2) 0.7查得J0.7(A/mm) Se2查手册，选用截面为2（8010）=1600mm2矩形母线 按导体平放Ial2185A Kf1.3

k0.99 K.Ial=0.992185=2163.15A Igmax=1300A<2163.15A 满足母线正常发热要求

（2） 校验热稳定

tk0.060.020.150.23s[0.5tk0.115s]

I=It53.91kA

Qp1(I210I20.115I20.23)tk668.4(kA2S) 12因tk1s 故应计及非周期电流热效应 Ta=0.05 s

QnpTaI2145.3(kA2S)

短路全电流热效应QkQPQnp813.7(kA2.S) 查表得：C=99 Smin满足热稳定要求

（3） 校验动稳定

ri0.289 1.55104

1Qkkf328.5(mm2)1600(mm2) Cri1120.2891.55104f0112223(HZ)35(HZ)

L1502故1，可不考虑母线共振问题

ish2.5553.91137.2(kA)

11母线截面系数W=bh20.010.08221.3106(m3)

3311f0.173i2sh.0.173137.224652.2(N/m)

a0.7fL2M4652.21.52649.110(Pa) 6W10W1021.310由

b101ab2bb 0.11 h808bhbh查图3-4得导体形状系数K=0.56

11fs2.5102K.ish.2.51020.56137.222653.4(N/m)

b0.01母线条衬垫间的临界距离Lcrb4h0.081..30.0140.42(m) fs26353.4smax2hsmax20.0820.9106b0.010.11(m)

fs26353.4Lsmax0.11mLcr0.42m

满足动稳定要求

11.5.2 10kV侧架空线及电缆线的选择

（1） 架空线的选择

① 按最大长期工作电流进行选择LGJ—300型钢芯铝铰线,最高允许温度+70℃，长期允许载流量为Ial=511A，，基准温度为+26℃，考虑到环境温度的修正： K=

al0alN702670250.99

K.Ial=0.99511=505.89A

Igmax=288.7A② 校验热稳定 流经导体的电流I288.7A

正常运行时导体的温度

0(al0)(I288.72)226(7026)()40（℃） KIal505.89查表得：C=99

11SminQkkf813.7106288(mm2)300(mm2)

C99满足热稳定要求

③ 由于为软母线，不需进行动稳定校验。 （2） 电缆线的选择

① 按最大长期工作电流进行选择Igmax=

33100.8220(A)

根据以上数据选择10kVZLQ2型3mm185mm的油浸纸绝缘铝芯铅包钢带铠装防腐电缆。

Ial25=275A

土壤热阻修正系数K31,直埋两根并列敷设系数k40.8

K60201.07

6025四根电缆并列直埋的允许载流为KK3K4Ial251.0710.82752470.8(A) 考虑一回线路故障被切除时负荷转移，完好线路承担的最大负荷电流加倍时：

Igmax=2220=440（A）<470.8(A)

0(al0)(满足长期发热要求

IgmaxIal)220(6020)(4402)55（℃）<60(℃) 470.8② 热稳定校验 查表：C=93 Smin满足热稳定要求

③ 电压降校验 △U%=

173UN11Qk813.7106306.7(mm2)2185370(mm2) C93IgL（rcos+xsin）

max=

173101032205（0.170.8+0.0690.6）

= 3.3%<5% 满足要求

表11-5-1 母线选择结果

选 择 结 果 设备 名称 220kV母线 110kV母线 10kV母线 S(mm2)计算结果（参考值） 型号 Igmax(A) Smin(mm2) Ial (A) 300 500 80×10 25℃ 511 1025 2185 LGJ-300 LGJ-500 矩形硬母线双条平放

496 901.84 1300 30.9 28.38 328.5 表11-5-2 出线选择结果

选 择 结 果 设备 名称 220kV出线 110kV出线 S(mm2)计算结果（参考值） 型号 Igmax(A) Smin(mm2) Ial (A) 120 150 25℃ 281 315 275 511 LGJ-120 LGJ-150 ZLQ2 LGJ-300 260 310 220 288.7 30.9 29 288 10kV电缆线 3×185 10kV架空线 300 11.6 支持绝缘子及穿墙套管的选择

（1） 220kV侧可选择棒形悬式绝缘子，其型号为：XSH—160/220C,额定机械负荷160kN，额定电压为220kV，雷电冲击耐受电压为950kV，50%全波冲击闪络电压1100kV。

（2） 110kV侧可选择棒形悬式绝缘子，其型号为：XSB—100/110B,额定机械负荷100kN，额定电压为110kV，雷电冲击耐受电压为450kV，50%全波冲击闪络电压540kV。

（3） 10kV侧支持绝缘子及穿墙套管的选择

① 按安装地点，电压条件和电流条件初选支柱绝缘子及穿墙套管

UN10kV Igmax1.1IN Igmax=5196.3A K=1.1

查表初选结果如下：

表11-6-1 绝缘子选择结果

型号 额定电压（kV） 绝缘子高度机械破坏负荷（kg） （mm） 10 168 2000 ZND—10

表11-6-2 穿墙套管选择结果

型号 额定电压额定电流套管的长度热稳定电流机械破坏负（kV） （A） （mm） （kA）不小于 荷（kg） CMF1—20 10 6000 782 4000 ② 按短路条件校验支柱绝缘子及穿墙套管的动稳定

对于绝缘子：

取计算跨距Lca1.5m，相距a＝0.7m，10KV母线选为矩形导体，尺寸为

hb8010800(mm2)

F=0.173i2sh.Lca1.5.0.173137.2216978.3(N) a0.7H1220F6978.39138.25(N)0.6FP0.620009.811760(N) H168满足动稳定要求 对于穿墙套管：

因Lca(L1L2)(1.50.782)1.1(m)

故F=0.173i2sh.Lca1.1.0.173137.2215308(N)0.6FP=11760(N) a0.71212满足动稳定要求

12 避雷器的选择计算

12.1 220kV避雷器选择计算

（1） 避雷器的灭弧电压： UmiCdUm0.8253202.4kV

（2） 避雷器的工频放电电压：UgfxK0Uxg。直接接地110~220kV，K0=3

Ugfx3253/3438.2kV

（3） 避雷器的残压： Ubc2KbhUmi672.66kV （4） 避雷器的冲击放电电压： Uchfs0.95Ubc639.03kV 根据以上计算数据选取FZ-220J型阀型避雷器能满足要求。

12.2 110kV避雷器选择计算

（1） 避雷器的灭弧电压： UmiCdUm0.8126.5101.2kV

（2） 避雷器的工频放电电压： UgfxK0Uxg。直接接地110~220kV，K0=3，

Ugfx3126.5/3219kV

（3） 避雷器的残压： Ubc2KbhUmi336.3kV （4） 避雷器的冲击放电电压： Uchfs0.95Ubc319.5kV

根据以上计算数据选取FZ-110J型阀型避雷器能满足要求。

12.3 10kV避雷器选择计算

（1） 避雷器的灭弧电压： UmiCdUm1.111.512.65kV （2） 避雷器的工频放电电压： UgfxK0Uxg。

Ugfx4126.5/329.2kV

（3） 避雷器的残压： Ubc2KbhUmi42kV （4） 避雷器的冲击放电电压： Uchfs0.95Ubc40kV 根据以上计算数据选取FZ-10型阀型避雷器能满足要求。

表12-3-1 避雷器选择结果

型号 额定电压有效值kV 工频放电电压有效值kV 灭弧电压kV 不小于 冲击放8/20μs雷电冲击电电压波残压峰值不大于峰值kV (1.5/20μs及不大于 1.5/405 A 10 A μs)不大于kV 536 630 664 728 FZ-220J FZ-110J FZ-10 220 200 448 110 100 224 268 310 332 364 10 220kV变压器中性点 110kV变压器中性点 12.7 26 31 45 45 50 FZ-220J 200 448 536 630 664 728 FZ-110J 100 224 268 310 332 364 致

设计对于我来说，还是个新词。其中的困难是不言自明的。但在老师的支持及细心解答下，我最终突破了设计困难,达到了设计的要求。在此感老师的悉心指导, 老师多次询问研究进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。对老师的感激之情是无法用言语表达的。此外，我还要对在这次设计中，帮助和支持我的同学，表示感！

参考文献

[1] 锡普.发电厂电气部分（第二版）.水利电力，1995 [2] 贺家等.电力系统继电保护原理.水利电力，2003

[3] 西北电力.发电厂变电所电气接线盒布置（上、下）.水利电力，1989

[4] 珩主编.电力系统稳态分析.中国电力，1998 [5] 光琦主编.电力系统暂态分析.中国电力，2002

[6] 西北电力.电力设计工程电气设备手册（电气一次部分上、下），1989 [7] 西北电力.电力设计工程电气设备手册（电气二次部分），1989 [8] 王士政.金光主编.发电厂电气一次部分.中国电力，2002

[9] 跃．电气工程专业毕业设计指南（电力系统分册）.中国电力，2003

附录一：文献翻译

HIGH-VOLTAGE CIRCUIT BREAKER

The term high-voltage circuit breaker as used here applies to circuit breakers intended for service on circuits with voltage ratings higher than 600V. High-voltage circuit breakers have standard voltage ratings of from 50,000 to 50,000,000kVA. Breakers with even higher ratings are being developed.

During the early development of electrical systems, the vast majority of high-voltage breakers used were oil circuit breakers. However, air circuit breakers of the magnetic and compressed-air types have been developed and are now in common use.

The magnetic air circuit breaker is available in ratings up to and including 750,000kVA at 13,800V. In this type of breaker the current is between separable contacts in air with the aid of magnetic blowout coils. As the main current-carrying contacts part during the

interruption of a fault, the arc is drawn out in a horizontal direction and transferred to arcing contacts. At the same time, the blowout coil is connected into the circuit to provide a magnetic field to draw the arc upward into arc chutes. The arc accelerates upward, aided by the magnetic field and natural thermal effects, into the arc chutes where it is elongated and divided into small segments. The arc resistance increases until, as the current passes through zero, the arc is broken; after this it does not reestablish itself.

The general construction of the magnetic power circuit breaker is somewhat similar to the large air circuit breaker used on low-voltage circuits except that they are all electrically operated. These breakers are used extensively in metal-clad switchgear assemblies in industrial plants, steel mills, and power plants.

Compressed-air

breakers(sometimes

called

air-blast

breakers)depend upon a stream of compressed air directed toward the interrupting contacts of the breaker to interrupt the arc formed when current is interrupted, This type of breaker was introduced to the American market in 1940 and since that time it has become universally accepted for use in heavy-duty indoor applications. More recently, air-blast breakers have been developed for use in extra-high-voltage outdoor stations with standard ratings up to 765,000V.

Oil circuit-breaker contacts are immersed in oil so that the current interruption takes place under oil which by its cooling effect

helps quench the arc. Since oil is an insulator, the live parts of oil circuit breakers may be placed closer together than they could be in air. The poles of small oil circuit breakers are all placed in one oil tank, but in the large high-voltage breakers each pole is a separate oil tank .Tanks of small breakers are suspended from a framework so that the tanks may be lowered for inspection of the contacts. The tanks of very large oil circuit breakers rest directly on a foundation and have hand holes for access to the contact assembly.

The oil tanks of oil circuit breakers are usually sealed, the electrical connections between the external circuit and the contacts in the tank being made through porcelain bushings. The breaker contacts are opened and closed by means of insulated lift rods on which the movable connected to the operating mechanism by means of a mechanical linkage, so that the contacts of all poles of the breaker are opened and closed together.

Only the very small oil circuit breakers are manually operated. The larger oil circuit-breaker mechanisms are either pneumatically operated or spring operated. Pneumatic operators obtain the closing and tripping energy from compressed air provided by a small, automatically controlled air compressor that maintains enough compressed air for several operations of the breaker in an air receiver. Spring operators derive their energy from a spring that is compressed by a small electric motor.

Indoor oil circuit breakers are generally assembled into metal-clad switchgear units, although oil breakers are being replaced in many cases by air circuit breakers. Oil circuit breakers are used under adverse atmospheric conditions such as in oil refineries where there is danger of explosion from any open arc. Outdoor oil circuit breakers are usually frame-mounted and are set individually on concrete footings, with open overhead connections being made to the breaker bushings. A typical frame-mounted outdoor oil circuit breaker is shown in Fig. 5-12. In this photograph the breaker-operating mechanism housing is sho2n at the near end of the breaker.

Transformers

The transformer involve magnetic core and windings to transfer power from one side to the other at different voltages. They are insulated and cooled in oil so adequate precautions have to be taken for fire.

The transformer is basically a static device. A simple transformer consists of two coils of wire placed side by side on a common iron core. The coil connected to the input voltages is called the primary coil，and that to the load the secondary. It is used to raise and lower the voltage in an a.c. circuit, with a corresponding decrease or increase in current.

Power transformers are constructed on one of two types of cores. One type of construction consists of a simple rectangu1arlamingted

piece of steel with the transformer windings wrapped around two sides of the rectangle. This type of construction is known as core form. The other type consists of a three-legged laminated core with the windings wrapped around the center leg. This type of construction is known as shell form. In either case, the core is constructed of thin laminations electrically isolated from each other in order to reduce eddy currents to a minimum.

The performance of a transformer is usually regarded as consisting of its impedance and losses. The impedance is usually specified by the purchase since this is important in determining short-circuit levels, particularly in relation to switchgear ratings. In the case of generator transformers system stability must be taken into account and the transformer impedance is chosen so that the sun of the generator sub-transient reactance and that of the transformer does not exceed a value dictated by system stability considerations.

Power transformers are given a variety of different names, depending on their use in power systems. If the secondary has more turns than the primary, the output voltage is larger than the input voltage, and the transformer is called then a step up transformer. If the secondary has fewer turns than the primary, the transformer is called step-down transformer. A transformer connected to the output of a generator and used to step its voltage up to transmission levels is sometimes called a unit transformer. The transformer at the other end

of the transmission line, which steps the voltage down from transmission levels to distribution levels, is called a substation transformer. Finally, the transformer that takes the distribution voltage and steps it down to the final voltage at which the power is actually used is called a distribution transformer. It is the step-up transformer that should be used to raise the voltage of a.c. generator, so that electric energy may be transmitted economically at high voltages and low values suitable for the loads. Both step up and step-down transformers are necessary for the transmission of power. A11 these devices are essentially the same the only difference among them is their intended use.

In addition to the various power transformers, two special-purpose transformers are used with electric machinery and power systems. The first of these special transformers is a device specially designed to sample a high voltage and produce a low secondary voltage directly proportional to it. Such a transformer is called a potential transformer. A power transformer also produces a secondary voltage directly proportional to its primary voltage; the difference between a potential transformer and a power transformer is that the potential transformer is designed to handle only a very small current. The second type of special transformer is a device designed to provide a secondary current much smaller than but directly proportional to its primary current. This device is called a current transformer.

So we say the most common function of transformers are (1) changing the voltage and current levels in an electrical system, (2) impedance matching, (3) electrical isolation. The first of these function is probably best known to the reader and is typified by the distribution transformer on the nearby electric pole which steps down the voltage on the distribution lines from, say, 2300 V, to the household voltage of 115/230 V. The second functions is found in many communication circuits and is used, for example, to match a load to a line for improved power transfer and minimization of standing waves. The third feature is used to eliminate electromagnetic noise in many types of circuits for blocking d.c. signals, and for user safety in electrical instruments and appliances.

The primary and secondary windings in a physical transformer are wrapped one on top of the other with the low-voltage winding innermost．Such an arrangement serves two purposes:

(1)．It simplifies the problem of insulating the high-voltage winding from the core.

(2). It results in much less leakage flux than would be the two windings were separated by a distance on the core. Transformers, with different types, are widely used in production practice of electrical branches. The physical size and shape of transformers are also quite varied, and they come in size from not much bigger than a pea up to the size of a small house. But transformers used in radio receivers

and electrical communication circuits are generally much smaller than those used for power transmission.

高压断路器

这里应用的高压断路器着一名词是指额定电压大于600伏的电路所应用的断路器。高压断路器的标准额定电压是从4，160到765，000伏为止。三相遮断容量定额是从50，000到50，000，000千伏安。更高额定值的断路器现正在研制之中。

在电力系统发展的初期，所用的大多数高压断路器都是油断路器。虽然如此，也曾研究出磁力式和压缩空气式的断路器，并且现在得到了普遍的应用。

已生产的磁力式空气断路器的额定容量当电压为13，800伏时可高达（并包括）750，000千伏安。在这种断路器里是利用磁力吹弧线圈在空气中把可分离的触头之间的电流遮断。在遮断故障期间当主载流触头分离时，使电弧沿水平方向拉出并转到灭弧触头之上。与此同时，磁力吹弧线圈被接入电路，它产生磁场吹动电弧向上移动，并引入灭弧栅之。电弧借助于磁场和自然热效应的作用，加速向上移动进入灭弧栅之，在灭弧栅里把佃户再拉长，并被氛围几个小段。佃户的电阻不断的在增大，直到电流过零时电弧熄灭位置，此后它不能自己再建电弧。

磁力的电力断路器的一般构造除去他们是电动操作之外大致都类似于低压电路中所应用的大型空气断路器。这些新断路器被广泛用于工厂、电厂和钢厂的金属外壳开关柜组合设备里。

压缩空气断路器（有时称为空气吹弧断路器）是靠引向断路器遮断触头之间的一般压缩空气把遮断触头之间在电流遮断时所形成的电弧吹断。这种断路器是在1940年引进美国市场的，从此以后就被一直接受用于户担任重型任务。最近，空气吹弧的短路器已经研制出来，用于超高压户外电站，标准额定电压高达765，000伏。

油断路器的触头是浸在油里的。因此电流的遮断是在油下实现的，油的冷却效应也帮助了灭弧。因为油是一中绝缘体，所以油断路器的带电部件可以比在空气里放得更靠近一些。小型油断路器的各个电极全部都浸在同一个油箱里，而大型高压断路器则是每个电极分别浸在一个单独的油箱里。小型断路器的油箱都是悬吊在一个架子上，以便可以把油箱放下来检查各个触头。特大断路器的油箱是直接装置在一个基础上，并且向上开有手孔，以便能伸手进去接触触头组件。

油断路器的油箱通常是封起来的，外部接线和箱触头之间的连接线是通过瓷套管连接的。断路器触头的断开和闭合是利用绝缘的升降杆进行的，升降杆上装有动触头。升降杆是利用机械联动装置连到操作机构，使得断路器所有各级的触点能同时一齐断开和闭合。

只有很小的油断路器才是手动的。较大的油断路器是机械或者是气动的，或者是弹簧操作的。气动操作器能从一个小型自动控制的空气压缩机里所提供的压缩空气获得能量进行合闸和跳闸操作。空气压缩机的储气罐里存有足够的压缩空气能使断路器进行数次操作之用。弹簧操作器是从弹簧里得到能量的，而弹簧又是被一个小电动机压紧的。 户油断路器通常是装在有金属外壳的开关柜单元里面，但油断路器在许多场合下正在被空气断路器所代替。在较坏的大气条件下，例如在炼油厂里，该处对于任何露天电弧都有爆炸危险时，则采用油断路器。户外油断路器往往都装在架子上，而每个架子又有单独混凝土地脚基础，架空的露天接线是通过断路器的瓷管进行连接的。

变压器

变压器包括磁心和绕组，其作用是在变压器的两边以不同的电压传送电能。它因在油里浸泡已达到绝缘和冷却，故须采取足够的放火措施。

变压器基本上是一个静态装置。简单的变压器由两个并排置于一共同铁心上的绕组组成，与输入电压相连的绕组叫初级绕组，与负载相连的叫次级绕组。它用来升高或降低交流电路中的电压，在升降电压的同时，电流也相应的减少或增大。

变压器的铁芯分为两类。一类是由绕组缠绕在一个简单的矩形钢片矗成的铁芯两边而构成。此类结构的绕组称为铁芯式结构。另一类是由三个分支的钢片矗成，绕组绕在中间的一个分支上。此类结构称为程式结构。铁芯不论是芯式还是框式，都是由瘪薄的铁芯片做成的。铁芯片之间相互绝缘，以最大限度地降低涡流。

变压器的运行通常被认为由两部分组成：阻抗和损耗。阻抗一般由买方来规定的，因为这是很重要的，它决定着短路的程度，尤其是跟开关装置的额定值有关。就发电机变压器系统而言，稳定性必须考虑在，变压器的阻抗要被选出以遍发电机次瞬态电抗的总数和变压器总值不超过系统的稳定性所规定的值。

在电力系统中，根据不同的用途，电力变压器有许多种不同的名称。假如次级绕组的阻数多于初级绕组，输出电压就大于输入电压，这种变压器成为升亚变压器；假如次级绕组的阻数少于初级绕组，这种变压器称为降压变压器。与发电机连接并将其电压提高到电网电压的变压器被称为升压变压器。在输电线另一端，将电网电压降至配电电压的变压器称为降压变压器。最后，把电压降低到能实际应用量级的变压器称为配电变压器。升压变

压器和降压变压器都是输电所必须的。以上变压器的结构基本相同，唯一的区别在于各自的实际用途不同。

用来升高交流发电机的电压正是升压变压器。这样，电能就能经济的以高电压、低电压输送。降压变压器则用来把高电压见地到适合于负载的较低的值。

除了上述多种变压器之外，在电机与电力系统中还使用两种特殊用途的变压器。第一种专门设计的变压器是用来采样电压，并产生一个低的二次电压，该电压与所采样的电压成正比。此类变压器称为电压互感器。功率变压器中产生的二次侧的电压也与一次侧的电压成正比。但电压互感器与电力变压器的不同在于电压互感器设计为仅处理较小的电流。第二种专门设计的变压器设计成为用来提供比一次例的电流要小的多的二次侧电流，且使二次侧的电流与一次侧的电流成比例。此类装置称为电流互感器。

因此，我们说变压器最普通的功能是：（1）改变电力系统中的电压和电流幅值；（2）阻抗匹配；（3）电隔离。其中第一种功能或许最为读者熟知，而你近处电杆上的配电变压器，就突出的体现出这种功能。比如说，可把3000V配电线路上的电压降成115/230V家用电压。第二种功能用于许多通信电路，例如用来使负载和线路相匹配的改善功率 传递性能和使驻波减至最小限度。第三种功能被用于消除在许多电路中存在的磁噪音，阻断直流信号和保证用户使用电气测试仪器和电器的安全。

在许多不同类型的电路中，从小信号电子电路到高压电网，变压器是一个极重要的部件。

在实际的变压器中，一次绕组和二次绕组一个在另一个的外面，低压绕组在最里面。此类结构安排有二个目的：（1）使高压绕组与铁芯之间相互绝缘；（2）使漏磁通较二个绕组相互隔开时少得多。

变压器的类型较多，被广泛用于电力部门的生产实践中。变压器的实际尺寸、形状差别极大，它可以小的像绿豆，也可以大的像房子。用在无线电接收机和电信电路中使用的变压器就比用于输电的变压器小很多。

附录二：电气主接线图 附录三：110kV侧断面图 附录四：继电保护配置图