電氣工程及其自動化 畢業設計(論文)任務書

電氣工程及其自動化 畢業設計（論文）任務書

1、畢業設計（論文）題目：

廣州市***110KV終端變電所設計

2、畢業設計（論文）目的及成果要求（包括圖表、實物等硬件要求）：

電力工業在國民經濟中占有十分重要的地位，研究110kV變電站的可靠性、穩定

性和經濟性具有非常重要的意義。本畢業設計是根據廣州市黃埔區大沙110KV

終端變電所的負荷資料、變電要求，進行該變電所的設計，要求在滿意技術規定

的前提下，力求經濟。本畢業設計課題基本涵蓋了電氣工程專業所有專業課的內

容，與生產實際聯系緊密，能夠提高學生綜合運用所學知識去分析和解決本專業

相關的實際問題的能力，以及從事專業技術工作的基本能力。

3、畢業設計（論文）內容及要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）：

一、原始資料：

1． 變電所的建設規模：

（1）類型：110 kV地方變電所

（2）最終容量：根據電力系統規劃，安裝兩臺容量為35.2MVA，電壓為

110/35/10kV的主變壓器，變壓器各側容量比為：100/100/100，一次性設計并

建成。

2． 電力系統與本所的連接情況：

（1）該變電所是一座降壓變電所，擔負著該地區的供電任務。

（2）變電所有兩回線與110 kV電力系統連接，有兩回線與35 kV電力系統連接。

（3）本變電所在系統最大運行方式下，110 kV系統側正、負阻抗標幺值為0.11，

零序阻抗為0.28；35 kV系統側正、負阻抗標幺值為0.94，零序阻抗為

0.52(Sj=100MVA)，110kV及35kV電源容量為無窮大，阻抗值包括平行線路阻抗

在內。

3． 變電所不考慮無功補償設備，35 kV因線路電容電流較小，不裝設消弧線圈。

110 kV出線無電源。

4． 電力負荷水平：

（1）110 kV進出線共4回，其中兩回線110kV供電，正常情況下輸送容量各為

30000 kVA；另有兩回線分別供電給兩個大型工廠，輸送容量各為20000 kVA，

且均為一級負荷，Tmax=5000h

（2）35kV進出線共6回，其中兩回線連接35 kV電源，正常情況下輸送容量各

為7000 kVA，為二級負荷，Tmax =3500h。

（3）10 kV進出線共10回，其中6回為架空線路，每回按照2500 kVA設計；

另有4回為電纜供電，每回按照1500 kVA設計，再預留兩個電纜出線，以待擴

建。

（4）本變電所自用負荷(單位kW)，如下表：

序號

設備名稱

容量

安裝臺數

工作臺數

功率因數

備注

1

主充電機

20

1

1

0.85

常常

2

浮充電機

4.5

1

1

0.85

常常

3

主變通風

0.15

0.68

7

室內照明

6.0

8

室外照明

4.5

9

生活水泵

4.5

2

2

0.8

周期性

10

性設計并建成。其中110KV側有兩回路與50KM外的電網相連接，輸送容量各為

30000KVA；另有兩回路直接送至40KM外的兩個大型工廠，輸送容量各為

20000KVA，均為一級負荷。35KV進出線共6回，其中兩回路連接電源，輸送距

離30KM，輸送容量各為70000KVA，為二級負荷。110 kV進出線共10回，其中6

回為架空線路，輸送距離為10KM，每回按照2500 KVA設計；另有4回為電纜供

電，輸送距離為20KM，每回按照1500 KVA設計，并預留兩個電纜出線，以待擴

建。該變電站的一、二級負荷所占比例大，負荷也較重，設計中應該注重保證設

備供電的可靠性，所以應能夠保證不管是母線或母線設備檢修還是任何一個電源

斷開后，都不會影響對用戶的供電。

我國《變電所設計技術規程》SDJ2-79規定：變電所的主接線應根據變電所在電

力系統中的地位、回路數、設備特點及負荷性質等條件確定，并且滿意運行可靠，

簡樸靈活、操作方便和節約投資等要求，便于擴建。因此110KV及35KV主接線

方案應該考慮采用雙母帶旁母接線形式，且裝設專用母聯、旁路斷路器，正常運

行時旁母不帶電。10KV采用單母分段，且裝設分段斷路器，以保證供電的可靠

性。并且對電氣設備選擇、配電裝置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。

因此，必須準確處理好各方面的關系。

二、本變電所與電力系統的連接情況，如圖1-1

圖1-1：電力系統連接情況圖

小結

在變電站設計之前，因地制宜地分析變電站的容量、裝機臺數、負荷性質以及在

系統中的地位等原始資料，并且查閱國家有關政策及技術規范，是整個變電站設

計的基礎。這為后續的變電站主接線確定以及合理選擇主變壓器的容量及結構提

供了重要依據。

第二章 電氣主接線的設計原理

電氣主接線是發電廠、變電站設計的主體。采用何種主接線形式，與電力系統原

始資料，發電廠、變電站本身運行的可靠性、靈活性和經濟性的要求等密切相關，

并且對電氣設備的選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬訂都有較大的

影響。

因此，主接線的設計必須根據電力系統、發電廠或變電站的詳細情況，全面分析，

準確處理好各方面的關系，通過技術經濟比較，合理地選擇主接線方式。

第一節電氣主接線的設計原則和要求

一、電氣主接線的設計原則與依據

1、 電氣主接線的基本原則為：

以下達的任務書為依據，根據國家現行的“安全可靠、經濟適用、符合國情”的

電力建設與發展的方針，嚴格按照技術規范和標準，結合工程實際的詳細特點，

準實地把握原始資料，保證設計方案的可靠性、靈活性和經濟性。

2、 變電所的分期和最終建設規模：

變電所根據5~10年電力系統發展規劃進行設計。一般裝設兩臺主變壓器；當技

術經濟比較合理時，330~500KV樞紐變電所出可裝設3~4臺主變壓器；終端或分

支變電所如只有一個電源時，可裝設一臺主變壓器。

3、負荷大小和重要性：

1）對于一級負荷必須有兩個獨立電源供電，且當任何一個電源失去后能保證全

部或大部一級負荷不間斷電源。

2）對于二級負荷一般要有兩個獨立電源供電，且當失去一個電源后，能保證全

部和大部二級負荷的供電。

3）對于三級負荷一般只需要一個電源供電。

4、備用容量大小：

裝有2臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺事故斷開，其余主變壓器的容量應

保證該70%的全部負荷，在計及過負荷能力后的答應時間風，應保證用戶的一級

和二級負荷。

系統備用容量的大小將會影響運行方式的變化。設計主接線時應充分考慮這些因

素。

二、對主接線設計的基本要求

主接線應滿意可靠性、靈活性、經濟性和發展性等四個方面的要求。

1、 可靠性：

安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本要

求，而且也是電力生產和分配的首要要求。主接線可靠性應根據變電站在電力系

統中的地位，變電站的規劃容量、負荷性質、線路和變壓器連接元件總數、設備

特點等條件確定。供電可靠是電力生產和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿

足這個要求。通常定性分析和衡量主接線可靠性時，均從以下幾方面考慮：

1）斷路器檢修時，能否不影響供電。

2）線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數的多少和停

電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。

3）變電站全部停運的可能性。

2、 靈活性：

主接線應滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性。主接線應力求簡樸可靠，靈活合

理，以節省斷路器、隔離開頭、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備。要能使

繼電保護和二次回路不過于復雜，以節省二次設備和控制電纜。要能限制短路電

流，以便于選擇價格合理的電氣設備或輕型電器。要求電能損失少，經濟合理地

選擇主變壓器的型式、容量、臺數，要避免因兩次變壓而增加電能損失。主接線

的靈活性要求有以下幾方面。

1）調度靈活，操作簡便：應能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調配

電源和負荷，能滿足系統在事故、檢修及特別運行方式下的調度要求。

2）檢修安全：應能方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修

而不影響電力網的正常運行及對用戶的供電。

3）擴建方便：應能輕易的從初期過渡到最終接線，使在擴建過渡時，在不影響

連續供電或停電時間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一

次和二次設備等所需的改造最少。

3、經濟性：

主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經濟合理。在滿足技術要求的前

提下，做到經濟合理。

1）投資?。褐鹘泳€應簡單清楚，以節約

? 斷路器、隔離開關等一次設備投資；要使控制、保護方式不過于復雜，以利

于運行并節約二次設備和電纜投資；要適當限制短路電流，以選擇價格合理的電

器設備；在終端或分支變電站中，應推廣采用直降式（110/6～10kV ...

? ? 斷路器、隔離開關等一次設備投資；要使控制、保護方式不過于復雜，以

利于運行并節約二次設備和電纜投資；要適當限制短路電流，以選擇價格合理的

電器設備；在終端或分支變電站中，應推廣采用直降式（110/6～10kV）變壓器，

以質量可靠的簡易電器代替高壓斷路器。

2）占地面積?。弘姎庵鹘泳€設計要為配電裝置的布置創造條件，以便節約用地

和節省構架、導線、絕緣子及安裝費用。

3）電能損耗少：在變電站中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器。應經濟

合理的選擇主變壓器的型式、容量和臺數，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。

4、發展性：

主接線可以輕易地從初期接線方式過渡到最終接線。在不影響連續供電或停電時

間最短的情況下，完成過渡期的改擴建，且對一次和二次部分改動工作量最少。

第二節 主接線的基本形式和特點

主接線的基本形式可分兩大類：有匯流母線的接線形式和無匯流母線的接線形

式。 在電廠或變電所的進出線較多時（一般超過4回），為便于電能的匯集和

分配，采用母線作為中間環節，可使接線簡單清楚、運行方便、有利于安裝和擴

建。缺點是有母線后配電裝置占地面積較大，使斷路器等設備增多。無匯流母線

的接線使用開關電器少，占地面積少，但只適用于進出線回路少，不再擴建和發

展的電廠和變電所。

有匯流母線的主接線形式包括單母線和雙母線接線。單母線又分為單母線無分

段、單母線有分段、單母線分段帶旁路母線等形式；又母線又分為雙母線無分段、

雙母線有分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線等方式。

無匯流母線的主接線形式主要有單元接線、擴大單元接線、橋式接線和多角形接

線等。

下面介紹變電所常用的電氣主接線，對其優缺點以及適用范圍進行分析比較。

一、單母線接線

單母線接線是一種最原始、最簡單的接線，所有電源及出線均接在同一母線上。

如圖2-1所示。

長處：簡單明顯，采用設備少，操作方便，便于擴建，造價低。

缺點：可靠性和靈活性差，當母線或母線隔離開關故障或檢修時，必須斷開它所

接的電源，且與之相接的電力裝置在整個檢修期間均需停運。出線斷路器檢修時

也須停運該回路，影響對用戶的供電。它不能滿足I、II類用戶的要求。

適用范圍：6~10KV配電裝置的出線回數少與5回；35~63KV配電裝置的出線回數

不超過3回；110~220KV配電裝置的出線回數不超過兩回。采用成套配電裝置時，

因可靠性高也可用于較重要用戶的供電。

二、單母線分段接線

單母線分段接線是采用斷路器將母線分段，通常分為兩段，提高供電的可靠性和

靈活性，如圖2-2所示。

長處：用斷路器對母線分段后，對重要用戶可從不同段引出兩回饋電線路，由兩

個電源供電；當一段母線故障后分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不

間斷供電和不致使重要用戶停電。

缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時該段母線的回路都要在檢修期間

停電；當出線為雙回時，常使架空線路出現交叉跨越；擴建時要向兩個方向均衡

擴建。

選用范圍：6~10KV配電裝置出線回路為6回及以上時；35~63KV配電裝置出線回

路數為4~8回時；110~220KV配電裝置出線回數為3~4回時。

另外還有加設旁路的單母線分段接線方式，此種接線是在單母線分段的基礎上加

設一旁路母線，在檢修出線時可以不用停止線路的運行，提高了對用戶的供電可

靠性，但增加了投資，如圖2-3所示。

三、雙母線及雙母線分段接線

雙母線的兩組母線同時工作，并通過母線聯絡斷路器并聯運行，電源與負荷平均

分配在兩組母線，有兩組母線后運行的可靠性和靈活性大為提高如圖2-4所示。

優點：

1、供電可靠。通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可輪流檢修一組母線而不致

使供電中斷；一組母線故障后能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關，

僅只停該回路。

2、調度靈活。各電源和各回路負荷可任意分配到某一組母線上，能靈活地適應

系統中各種運行方式調度和潮流變化的需要。

3、擴建方便。向雙母線的左右兩側任何方向擴建均不影響兩組母線的電源和負

荷均勻分配，不會引起原有回路的停電，并且布置也方便。

4、便于試驗。當個別回路需要單獨進行試驗時可將該回路分開，單獨接至一組

母線上進行。

缺點：

1、增加一組母線和使每回路都增加一組隔離開關，增加了投資。

2、操作復雜。當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，易誤操作。

為了避免隔離開關誤操作，需要在隔離開關同斷路器間加設閉鎖裝置。

適用范圍：當出線回路數或母線上電源較多、輸送功率和穿越功率較大、母線故

障后要求迅速恢復供電、母線或母線設備檢修時不答應影響對用戶的供電、系統

運行調度對接線的靈活性有一定的要求時采用。

1、6~10KV配電裝置，當短路電流較大，出線需要帶電抗器時。

2、35~63KV配電裝置，當出線回路數超過8回時；連接的電源較多，負荷較大

時。

3、110~220KV配電裝置出線回路數為5回及以上時，或當110~220KV配電裝置

在系統中居重要地位，出線回路數為4回及以上時。

采用雙母線分段時，裝設兩臺母聯兼旁路的斷路器，這種接線適用于當出線回路

數或母線上電源較多、輸送功率和穿越功率較大。

當連接的進出線回路數在11回及以下時，母線不分段。但如為了避免母線故障

而母聯斷路器拒動時導致全部回路停電，可以考慮在正常運行時把母聯斷路器和

旁路專用斷路器串聯使用，可以提高雙保險作用如圖2-5所示。

假如110~220KV出線回路較多時，則：

1）330／110KV（300~500MVA）降壓變電所的110KV配電裝置，當進出線總數為

12~16回，仍采用不分段的母線連接。

2）500／220KV（1500MVA）降壓變電所的220KV配電裝置，當進出線回路數達

14回時，采用三分段的雙母線接線；當進出線回路數達16回，采用四分段的雙

母線連接，平均每段母線接4~5個回路。

四、雙母線旁路母線接線

為了保證采用單母線分段或雙母線接線在

? 斷路器檢修或調試保護裝置時，不中斷對用戶的供電，需增設旁路母線。對

110~220KV線路，輸送距離遠，輸送功率大，停電影響大，一般可裝設旁路母線。

這種帶專用旁路母線的雙母線接線方式可靠性、靈活性高，但設備 ...

? ? 斷路器檢修或調試保護裝置時，不中斷對用戶的供電，需增設旁路母線。

對110~220KV線路，輸送距離遠，輸送功率大，停電影響大，一般可裝設旁路母

線。這種帶專用旁路母線的雙母線接線方式可靠性、靈活性高，但設備投資大，

操作復雜，如圖2-6所示。

五、一臺半斷路器接線（二分之三接線）

一臺半斷路器是從雙母線雙斷路器接線改進而發展成的，如圖2-7所示。

優點：

1、運行調度靈活。正常時兩條母線和全部斷路器均投入工作，從而形成多環狀

供電。

2、操作檢修方便。隔離開關僅用檢修隔離電源用，避免了將隔離開關作操作用

的大量倒閘操作。當任一母線或任一斷路器停電檢修時，各回路無需運行切換。

3、具有調度可靠性。每一回路由兩臺斷路器供電，發生線故障時，只需跳開與

此母線相連的所有斷路器，任何回路不停電。在事故與檢修相生重合情況下的停

電回路不多于兩回。

缺點：由于每個回路連接著兩臺斷路器，一臺中間聯絡斷路器連接著兩個回路，

使繼電保護及二次回路復雜化。

六、無匯流母線接線

1、單元接線是電簡單的接線。一般發電廠采用較多，指發電機各變壓器直接連

接成一個單元，組成發電機-變壓器組。特點是接線簡單，開關設備少，操作簡

便，短路電流減少。

2、橋形接線：適用于只有兩臺變壓器和兩條引出線的裝置中。接線簡單清晰，

設備少，造價低，易于發展成為單母線分段或雙母線接線。

3、多角形接線：有3、4、5角形接線，多角形接線的每一邊中有一臺斷路器，

各邊連接成閉合的多角環形接線，電源與引出線只經隔離開關接至多角形頂點。

特點是接線簡單清晰、操作方便、經濟性好；供電可靠性高、運行靈活。缺點是

運行方式改變時支路電流變化大，繼電保護整定復雜且難于擴建。只適用于

110KV及以上配電裝置中出線回路數不多，不再擴建的配電裝置。

小結

變電站的電氣主接線應滿足供電可靠、調度靈活、運行檢修方便且具有經濟性和

擴建的可能性等基本要求。主接線的設計必須根據電力系統、發電廠或變電站的

具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關系，通過技術經濟比較，合理地選

擇主接線方式。

主接線的形式可概括分為兩大類。其一，是有匯流母線式接線，如單母線接線、

雙母線接線、一臺半斷路器接線，4/3臺斷路器接線，以及變壓器母線接線等。

其二，是無匯流母線式接線，如橋式接線、多角形接線、單元接線等。

第三章 變電所電氣主接線的設計與選擇

第一節 主接線方案的擬定

在對原始資料分析的基礎上，結合對電氣主接線的可靠性、靈活性、及經濟性等基本要求，

綜合考慮在滿足技術、經濟政策的前提下，力爭使其為技術先進、供電可靠安全、經濟合理

的主接線方案。

供電可靠性是變電所的首要問題，主接線的設計，首先應保證變電所能滿足負荷的需要，同

時要保證供電的可靠性。變電所主接線可靠性擬從以下幾個方面考慮：

1、斷路器檢修時，不影響連續供電；

2、線路、斷路器或母線故障及在母線檢修時，造成饋線停運的回數多少和停電時間長短，

能否滿足重要的I、II類負荷對供電的要求；

3、變電所有無全所停電的可能性；

主接線還應具有足夠的靈活性，能適應多種運行方式的變化，且在檢修、事故等特殊狀態下

操作方便，高度靈活，檢修安全，擴建發展方便。

主接線的可靠性與經濟性應綜合考慮，辯證統一，在滿足技術要求前提下，盡可

能投資省、占地面積小、電能損耗少、年費用（投資與運行）為最小。

一、110KV側主接線方式擬定

從原始資料可知，110KV進出線為4回路，兩回路供電給大型工廠，都為一級負荷，因此，

變電站110KV側可采用雙母線接線方式（如圖3-1）或雙母線帶旁路母線接線方式（如圖3-2），

以確保供電的可靠性。

圖3-2： 110KV側雙母線帶旁路母線接線方式主接線圖

二、35KV側主接線方式擬定

從原始資料可知，35KV母線出線為6個回路，有2回路連接35KV電源，另外4路為二級負

荷，為了保證可靠性和靈活，35KV側也采用雙母線接線方式（如圖3-3）或雙母線帶旁路母

線接線方式（如圖3-4）。

三、10KV側主接線方式擬定

從原始資料可知，10KV母線出線為10回路，6回路為架空線路，4回路為電纜，可采用單

母線分段主接線方式（如圖3-5），經濟靈活、可靠穩定、便于擴建。

第二節 110KV變電所主接線方案與比較

一、110KV變電所主接線方案

方案一：110KV側母線采用雙母線帶旁路母線接線方式；35KV側母線采用雙母線帶旁路母線

接線方式；10KV側采用單母線分段接線方式。如圖3-6所示：

方案二：110KV側母線采用雙母線接線方式；35KV側母線采用雙母線接線方式；10KV側采

用單母線分段接線方式。如圖3-7所示：

二、110KV變電所主接線方案的比較

方案一：

110KV采用雙母帶旁路母線接線方式，35KV也采用雙母帶旁路母線接線， 110KV進出線為4

回路，兩回路一級負荷都為大型工廠供電，考慮到110KV側的特殊性，裝設專用母聯斷路器

和旁路斷路器。

35KV母線出線為6個回路，有2回路連接35KV電源，為了保證供電的可靠性和檢修時的靈

活性，特裝設專用母聯斷路器和旁路斷路器。

10KV母線出線為10回路，預留2回路，可采用單母分段接線方式。

其接線特點：

1、110KV、35KV都采用雙母帶旁母，并設專用的旁路斷路器，其經濟性相對來是降低了，

但是保證了各段出線斷路器檢修和事故不致影響供電的情況下，而且也不會破雙母運行的特

性，繼電保護也比較容易配合，相對來可靠性即提高了。并且設計專用的旁路斷路器，即使

斷路器檢修或故障時，不致破壞雙母接線的固有運行方式，及不致停電，保證供電可靠性。

2、10KV雖然負荷較低，但出線有10回。如采用單母接線時，接線簡單清晰，設備少，操

作方便等優點。但如果某一元件故障或檢修，均需使整個配電裝置停電，將影響全所的照明

及操作電源、控制電源保護等。

10KV采用單母線分段運行時，操作靈活、可靠，

方案二：

110KV、35KV都采用雙母不帶旁路，斷路器檢修或故障時，會造成停電，嚴重情況時：主變

壓器進線斷路器檢修或故障時，影響供電可靠性。

10KV雖然負荷較低，但出線有10回，為了滿足所用電的可靠性，有用裝設兩臺所用變壓器，

為互備方式運行，其接線方式為單母分段接線方式。

其接線方式的特點：

1、雙母不帶旁路，其經濟性相對來是提高了，但是各段出線斷路器檢修和事故會影響供電

的情況下，會破雙母運行的特性，繼電保護也比較容易配合，相對來可靠性即降低了。

2、）10KV為了保證所用電可以從不同段兩出線取得電源，同時一段母線發生故障，分段斷

路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。

以上二種方案相比較，方案一的可靠性略高于方案二，其經濟性略低于方案二，操作靈活性

居于方案二之上，根據原始資料，方案一滿足要求，而且根據可靠性、靈活性、經濟性，只

有方案一更適合于本次設計切身利益，故選擇方案一。

第三節 變壓器的選擇

主變的容量、臺數，直接影響主接線的形式和配電裝置的結構，它的選擇依據除了依據基礎

資料外，還取決于輸送功率的大小，與系統聯系的緊密程度。

一、主變臺數的確定

1、選擇原則

1）變電站一般裝設兩臺變壓器為宜；

2）對地區性孤立的一次變電站或大型工業專用變電站，在設計時應考慮裝設三臺變壓器的

可能性；

3）對于規劃只裝設兩臺變壓器的變電站，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的2級設計，

以便負荷發展時，更換變壓器的容量。

2、主變臺數的選擇

根據原始資料，本變電所為110KV地方變電所，根據電力系統規劃，選用兩臺共35.2MVA

變電器，一次性設計并建成。

二：主變壓器容量的確定

1、選擇原則

1）主變壓器容量一般按變電站建成后5～10年的規劃負荷選擇，并應考慮變壓器正常運行

和事故時的過負荷能力。

2）根據變電站所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電

站，應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內，應保

證對一、二級負荷的供電。對于一般變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能

滿足全部負荷的70%~80%。

3）同一電壓等級的單臺降壓變壓器的級別不宜太多，推行系列化，標準化。

2、主變壓器容量確定

根據選擇原則和已確定選用兩臺主變壓器，且計及每臺變壓器有30%過負荷能力，當一臺變

壓器單獨運行時，要保證全部一、二類負荷（一、二類負荷為85%）的供電能力，能滿足全

部的一、二級負荷的電力需要；同時當一臺變壓器單獨運行時，要保證全部負荷的70%~80%

負荷的供電能力（不計過負荷能力）。每臺主變壓器的容量按以下公式計算：

110KV側負荷的最大容量計算：S1max＝2*30000/0.85＝70.6MVA

35KV側負荷的最大容量計算：S2max＝4*7000/0.85=24.7MVA

10KV側負荷的最大容量計算：

S3max＝

(6*2500+4*1500+20+4.5+0.15*36+2.6+15+1+6+4.5+4.5*2+2.5)/0.8=26.4MVA

通過變壓器容量計算：S=(S2max + S3max)K=(24.7+26.4)*0.9=45.99MVA

所以一臺主變應承擔的系統容量為：Sn=0.7S=0.7*51.1=32.19MVA

變壓器型號：SFSZQ-40000/110

7

變壓器各側容量比為：100/100/100

其參數為：

額定容量（kVA）：40000；

額定電壓（KV）：高壓：110±8×1.25% 中壓：38.5±5% 低壓：10.5

空載電流：1.1%

空載損耗（KW）：60.2

負載損耗KW：210

阻抗電壓：10.5%（高-中）、17.5%（高-低）、6.5%（中-低）

3、主變繞組連接方式

變壓器的連接方式必須和系統電壓相位一致,否則不能并列運行。電力系統采用的繞組連接

方式只有Y和△，高、中、低三側繞組如何要根據具體情況來確定。我國110KV及以上電壓，

變壓器繞組都采用Y0連接；35KV也采用Y連接。

由以上所知，變電所110KV宜采用Y0接線，35KV側采用Y連接，10KV側采用△接線。

4、主變中性點的接地方式

選擇電力網中性點接地方式是一個綜合問題。它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水

平、保護配置等有關，直接影響電網的絕緣水平、系統供電的可靠性和連續性、變壓器的運

行安全以及對通信線路的干擾。主要接地方式有：中性點不接地、中性點經消弧線圈接地和

直接接地。電力網中性點的接地方式，決定了變壓器中性點的接地方式。電力網中性點接地

與否，決定于主變壓器中性點運行方式。在本設計中110KV采用中性點直接接地方式，35KV、

10KV采用中性點不接地方式。

5、主變的調壓方式

《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）第五章第三節規定：調壓方式變壓器的電壓調

整是用分接開關切換變壓器分接頭，從而改變變壓器變比來實現的。切換方式有兩種：不帶

電切換稱為無勵磁調壓，調壓范圍通常在正負5%以內，另一種是帶負荷切換，稱為有載調

壓，調壓范圍可達到正負30%。對于110KV及以下的變壓器，以考慮至少有一級電壓的變壓

器采用有載調壓。由以上所知，本變電所的主變壓器宜采用有載調壓方式。

6、變壓器冷卻方式選擇

參考《電力工程電氣設計手冊》（電氣一次部分）第五章第四節，主變一般的冷卻方式有以

下幾種類型；

1）自然風冷卻，適用于小型變壓器；

2）強迫風冷卻， 適用于中、小型變壓器；

3）強迫油循環水冷卻，用于大容量變壓器，且水源充足的變電所；

4）強迫油循環風冷卻，適用于大容量變壓器；

5）強迫油循環導向冷卻，用于大型變壓器。

根據該變壓器的容量，本變電所中主變冷卻方式宜采用強迫油循環風冷卻。

三：變電所用變壓器選擇

變電站所用變的總容量為：

S總 =（20+4.5+0.15*36+2.6+15+1+6+4.5+4.5*2+2.5）/0.825=85.5KVA

考慮一定的所有負荷增長裕度，所有變10KV側選擇兩臺S9-M-125型號低損耗全

密封波紋油箱配電變壓器；互為備用。

其參數如下所示：

額定容量（kVA）：125

額定電壓（KV）：高壓：10±5% 低壓：0.4

空載電流：1.5%

空載損耗KW： 0.34

負載損耗KW：1.8

短路阻抗：4%

聯接組別：Y,yn0

小結

變電站主接線方式關系到整個電力系統的可靠性、靈活性及經濟性。是變電站設計的首要任

務，也是構成電力系統的主要環節。我們應當根據變電站在電力系統中的地位、負荷性質、

出線回路數等條件和具體情況確定變電站主接線方式。

變電站使用的電力變壓器有主變壓器、聯絡變壓器以及廠用變壓器之分。各自的容量、形式

及臺數的選擇和連接點的確定，直接影響著主接線的可靠性、靈活性和經濟性，務必根據接

線形式和特點合理選擇變壓器容量和形式。

第四章 短路電流計算

第一節 短路計算的目的及假設

一、短路電流計算是變電所電氣設計中的一個重要環節

其計算目的是：

1、在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電

流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。

2、在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同

時又力求節約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。

3、在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。

4、在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據。

5、按接地裝置的設計，也需用短路電流。

二、短路電流計算的一般規定

1、驗算導體和電器動穩定、熱穩定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按工程的設計規

劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃（一般為本期工程建成后5～10年）。確定短

路電流計算時，應按可能發生最大短路電流的正常接線方式，而不應按僅在切換過程中可能

并列運行的接線方式。

2、選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網絡中，應考慮具有反饋作用的導步電機

的影響和電容補償裝置放電電流的影響。

3、選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路

電流為最大的地點。

4、導體和電器的動穩定、熱穩定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗算。

三、短路計算基本假設

1、正常工作時，三相系統對稱運行；

2、所有電源的電動勢相位角相同；

3、電力系統中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發生變化；

4、不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；

5、元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響；

6、系統短路時是金屬性短路。

第二節 短路電流計算的步驟

目前在電力變電站建設工程設計中，計算短路電流的方法通常是采用實用曲線法，其步驟如

下：

1、選擇要計算短路電流的短路點位置；

2、按選好的設計接線方式畫出等值電路圖網絡圖；

1）在網絡圖中，首選去掉系統中所有負荷之路，線路電容，各元件電阻；

2）選取基準容量 和基準電壓Ub（一般取各級的平均電壓）；

3）將各元件電抗換算為同一基準值的標么電抗；

4）由上面的推斷繪出等值網絡圖；

3、對網絡進行化簡，把供電系統看為無限大系統，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電

流對短路點的電抗標幺值，即轉移電抗；

4、求其計算電抗；

5、由運算曲線查出短路電流的標么值；

6、計算有名值和短路容量；

7、計算短路電流的沖擊值；

1）對網絡進行化簡，把供電系統看為無限大系統，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電

流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。

標幺值：I d =

*

有名值：Idi = Id*I j

2）計算短路容量，短路電流沖擊值