本科毕业设计（论文）
（2015届）
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题 目 名 称： 学 院（部）：专 业：学 生 姓 名：班 级：指导教师姓名： 最终评定成绩： 110KV变电站电气一次部分初步设计 电气与信息工程学院 电气工程及其自动化 学号 职称 职称
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2015届
（论文）
第一部分 II
资料 本科毕业设计
毕业论文
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摘 要
三号黑体居中，段前1.5行，段后3行，单倍行距。 摘要是在对论文进行总结的基础之上，用简单、明确、易懂、精辟的语言对全文内容加以概括，留主干去枝叶，提取论文的主要信息。作者的观点，论文的主要内容，研究成果，独到的见解，这些都应该在摘要中体现出来。摘要一般采用第三人称写作，是完整的短文，具有独立性，可以单独使用。即使不看论文全文的内容，仍然可以理解论文的主要内容，作者的新观点和想法以及论文所要实现的目的，采取的方法，研究的结果与结论。一般写法建议采用“对......进行了研究”、“报告了......现状”、“进行了......调查”等记述方法标明一次文献的性质和文献主题，不必使用“本文”、“作者”等作为主语。要求文字简明扼要，不容赘言，采用直接表述的方法，不使用不必要的文学修饰，做到用最少的文字提供最大的信息量。摘要中不宜使用公式、图表，不标注引用文献编号。避免将摘要写成目录式的内容介绍。目的、方法、结果和结论称为摘要的四要素，重点是结果和结论。摘要要求400字符左右。
（空1行）
关键词：开关电源，反激式，×××（小四号宋体，单倍行距，最后一个关键词
后面无标点符号）
小四号黑体。关键词说明：是供检索用的主题词条，应采用能覆盖论文主要内容的通用技术词条(参照相应的技术术语标准)。关键词一般列3~5个，按词条的外延层次排列（外延大的在前面） I
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ABSTRACT
The structure of dislocation cores in GaP was investigated by weak-beam electron microscopy. The dislocations are dissociated into two Shokley partials with separations of 80±10 and 40±10 A in the pure edge and screw cases respectively. The××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××. (小四号Times New Roman，行距20磅，首行缩进2字符) （空1行）
Keywords: Single-chip switching power supply, Flyback, ××××××（小四号Times New Roman）
小四号Times New Roman加粗。
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目 录
摘 要 ............................................................................................................................. I ABSTRACT .................................................................................................................. II
第一章 变压器的选择 ......................................................................................... 1
1.1主变压器容量和台数的确定原则 ................................................................... 1 1.2 主变压器型式和结构的选择 .......................................................................... 1 1.3 站用变压器的选择 .......................................................................................... 2
第二章 电气主接线的设计 .................................................................................. 3
2.1电气主接线设计的原则和要求 ....................................................................... 3 2.2 主接线的基本接线形式 .................................................................................. 4 2.3 主接线的设计步骤 .......................................................................................... 5 2.4 主接线方案的确定 .......................................................................................... 5
第三章 短路电流计算 ........................................................................................... 7
3.1 短路电流计算概述 .......................................................................................... 7 3.2 常见短路电流计算 .......................................................................................... 8 3.3 短路电流计算结果 .......................................................................................... 9
第四章 高压电气设备的选择 ........................................................................... 11
4.1电气设备选择的一般条件 ............................................................................. 12 4.2 高压断路器和隔离开关的原理及选择 ........................................................ 13 4.3 互感器的选择 ................................................................................................ 16 4.4 母线的选择 .................................................................................................... 17
第五章 配电装置设计 ......................................................................................... 17
5.1 配电装置的基本要求 .................................................................................... 18 5.2 配电装置的类型及应用 ................................................................................ 18 5.3 配电装置的设计原则及步骤 ........................................................................ 19
第六章 计算书 ....................................................................................................... 20
6.1 主变压器负荷计算 ........................................................................................ 20 6.2 占用变压器负荷计算 .................................................................................... 20 6.3 短路电流标幺值的计算 ................................................................................ 21 6.4 短路电流有名值的计算 ................................................................................ 27 6.5 高压断路器选择及校验计算 ........................................................................ 30 6.6 隔离开关选择及校验计算 ............................................................................ 32
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6.7 互感器选择及校验 ........................................................................................ 33 6.8 母线的选择及校验 ........................................................................................ 34 结 论 .......................................................................................................................... 36 参考文献 ...................................................................................................................... 37
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第一章 变压器的选择
1.1主变压器容量和台数的确定原则
主变压器的容量，台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除了依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5至10年发展规划，输送功率大小，馈线回路数，电压等级及系统的紧密程度等因素进行综合分析和合理选择。
1.1.1 主变压器容量和台数的确定
考虑到变电站未来5至10年的发展以及变电站正常运行和事故时的过负荷能力，每台变压器的额定容量按Sn=0.7PM进行选择，因此Sn=0.7×24460.7=17.12KVA，只要这样，即使一台变压器停用时也可以保证70%负荷的供电。而一般变电所有大概25%的非重要负荷，因此采用公式Sn=0.7PM来计算主变压器容量是可行的。而通过计算可选择额定容量为20M的主变压器。在变电站中，为了保证可靠地供电，避免因为一台主变压器发生事故或者检修而影响供电，一般的装设有两台主变压器，而如果装设三台或者三台以上时虽然可以提高变电站的可靠性，但是相应的网络也更加复杂，投资也增大，考虑到两台变压器同时发生故障的几率较小，因此本变电站选择两台主变压器可以满足要求。
1.2 主变压器型式和结构的选择 1.21 主变压器相数的确定
容量为300MW及以下的机组单元连接的主变压器和330KV以及以下电力系统中，一般都应该选用三相变压器。因为单相变压器相对的投资比较大，占地多，运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也相应的增加了维修的工作量。但是选择变压器相数时应当根据原始资料以及变电站的实际情况来确定，因为本次设计的变电所气象以及地质条件如下：
年最高气温：40℃；最高月平均气温：34℃；年最低气温：-4℃；地震烈度：7度以上 ；年平均雷电日 ：90天；海拔高度：75M
因此本次的变电站选用三相变压器。
1.22 主变压器绕组数与结构的确定
机组容量为125MW及以下的发电厂多采用三绕组变压器，但是三绕组变压器的每个绕组通过容量应当达到变压器额定容量的15%及以上否则绕组不能充分利用，而本电站的15%Sn=2570KVA，因此S1>S2>S3>15%Sn。因此通过个绕组的功率
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都达到了15%以上的要求，而且中性点有不同的接地方式，因此可采用普通的三饶组变压器，选用SFSL7—20000型，容量比为100/100/50。
1.23 主变压器调压方式的确定
调压方式可分为无激磁调压和有载调压两种，不带电切换称为无激磁调压，而调整范围通常在±5%以内；带电荷切换称为有载调压，而调整范围可达到30%,但是其结构复杂价格昂贵。而由于本变电站所带负荷等级较低，电压波动较小，因此选择普通三饶组无激励变压调压器即可满足条件。
1.24 变压器冷却方式的确定
变压器的冷却方式一般有自然风冷却，强迫风冷却，强迫油循环水冷却，强迫油循环风冷却。
而中小型变压器通常采用依靠装设在变压器油箱上的片状或管状辐射式冷却器以及电动风扇的自然风冷却。而本次的变压器型号为SFSL7—20000型，容量变比为100/100/50，因为本次使用的变压器为中型变压器，发热少，且变电站的所处地势平坦且通风较好，因此选用自然风冷却方式。
主变压器SFSL7—20000型参数如下变1.1所示。
表1.1 主变压器技术参数
型号 额定容量（KVA） SFSL7-20000/110 20000 110 38.5 10.5 额定电压（KV） 高压 中压 低压 空载电流（%） 空载损耗（KW） 131.7 125 99.7 10.5 17.5 6.5 YN,yn0,d11 高- 高- 中- 中 低 低 高- 中 高- 低 负载损耗（KW） 阻抗电压（%） 连接组标中- 号 低 1.5 35.8 1.3 站用变压器的选择
因为变电站的占用符合一般都比较小，其可靠性的要求也没有发电厂那样的高，且变电站的主要符合是变压器冷却装置，直流系统中的充电装置以及硅整流设备，油处理设备，检修工具和照明，通风，供水等等。（站用变常用负荷参数如下表1.2所示）而这些符合的容量都不大，因此变电站的占用电压只需要0.4KV一级用电力和照明混合供电方式即可，380V站用电母线可采用低压断路器或者闸刀来分段，并且以低压成套配电装置供电，而通过计算，站用负荷容量为
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85.14KVA，因此可以用两台S9—100/10型号的变压器。（变压器参数如下表1.3所示）
表1.2 站用变压器符合参数
序号 1 2 3 4 5 名称 充电机 室内通风机 通讯 远动装置 照明，取暖 台数 1 1 4 - - 运行容量（KVA） 44.8 7.5 3.6 2.2 34.22
表1.3变压器参数
型号 额定容量（KVA） 额定电压（KV） 高压 10 低压 0.4 空载电流（%） 损耗（W) 空载 短路 290 1500 阻抗电压（%） 4 Y,yn0 连接组标号 S9-100/10 100 1.6
第二章 电气主接线的设计
2.1电气主接线设计的原则和要求
电气主接线是发电厂以及变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。而电气主接线的基本要求，概括的说应该包括可靠性，灵活性和经济性三个方面。
而安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。同时，电气主接线应能适应各种运行状态，并且能够灵活的进行运行方式的转换，包括：操作的方便性，调度的方便性以及扩建的方便性。在设计主接线时，主要的矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。因此，通常设计应当在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。主要包括：节省一次投资，占地面积小以及电能损耗小。
而电气主接线设计的原则即为以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针，政策，技术规定和标准为准绳，结合实际情况进行设计。
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2.2 主接线的基本接线形式
主接线的基本接线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，主要以电源和出线为主体。由于各个发电厂或者变电站的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不同，因此为了便于电能的汇集和分配，在进出线数较多时，采用母线作为中间环节，从而使其运行方便，有利于安装和扩建。下面介绍几种基本的接线形式：
（1）单母线接线
单母线接线具有接线简单，操作方便，设备少和经济性好的优点，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。而缺点为可靠性差可靠性差并且调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，而且线路侧如果发生短路，有较大的短路电流。因此，这种接线形式一般只用于出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站。
(2)单母线分段接线
对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障时，分段断路器会自动将故障段隔离，从而保证正常段母线不间断供电，不会使得重要用户停电。而当一段母线故障时，将会造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完好段便可以恢复供电。
(3)双母线接线
双母线接线有两组母线，而且可以互为备用，每一个电源回个出线的回路都装设一台断路器，有两组母线隔离开关，且可分别与两组母线连接。具有供电可靠，调度灵活，扩建方便的特点。
(4)单母线分段带旁路母线的接线
此类接线适用于进出线不多，容量不大的中小型电压等级为35至110KV的变电所，具有较好的可靠性和灵活性。
(5)一台半断路器接线
其每两个元件由三台断路器构成一串接至两组母线，为一台班断路器接线，又称作3/2接线。主要特点是任一母线故障或检修，均可不致停电，任一断路器检修也可不致停电，甚至两组母线同时故障的极端条件下功率仍然可以持续输送。但其设备多，占地面积较大，且投资较多，一般用于超高压电网中。
(6)桥形接线
当只有两台变压器以及两条线路时，宜采用桥形接线，而其也分为内桥接线及外桥接线两种。
内桥接线：在线路故障或者切除投入时，不影响其余回路工作，且操作简单；而在变压器故障或者切除投入时，要使相应线路短时停电且操作复杂，因此一般
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用于线路较长以及变压器不需要经常切换的情况。
外桥接线：与内桥接线相反，适用于线路较短以及变压器需要经常切换的情况。
2.3 主接线的设计步骤
电气主接线的设计步骤有：
(1)对原始资料分析：主要是对工程情况，电力系统情况，负荷情况，环境情况以及设备供货情况进行分析。
(2)主接线方案的拟定和选择：在对原始资料进行分析的基础上，根据实际情况，可以拟定出若干个主接线方案，依据对于主接线的基本要求，可以从技术上论证并且淘汰一些不合理的方案，最终保留2-3个技术上相当而且满足任务书要求的方案，再进行经济比较即可。
(3)短路电流计算和主要电气设备选择：根据不同电压等级各类电气设备的选择以及校验的要求刘确定电气主接线的各短路计算点，从而进行短路电流计算，并且合理的选择电气设备。
(4)绘制电气主接线图：将最终所确定的电气主接线按照工程要求绘制工程图。
(5)编制工程概算：主要包括主要设备器材费，安装工程费以及其他费用。
2.4 主接线方案的确定
通过原始资料可知，与本所连接的系统电源共有三个，其中110KV两个，35KV一个，而以上三个电源，在正常运行时，主要由110KV系统变电所和110KV火电厂进行供电，35KV变电所与本所相连的线路传输功率较小，为联络用。因此必须考虑其供电可靠性。
2.4.1 110KV电压侧接线
因为考虑到110KV回路较少，并且要求较高的可靠性，因此可以采用双母线接线或者是单母线分段接线两种方案，如图2.1所示。
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图2.1 双母线接线及单母线分段接线
而方案一的双母线接线具有调度灵活，供电可靠且扩建方便的特点，但是倒闸操作复杂，容易误操作，且占地面积大，设备较多，投资较大。方案二的单母线分段接线不仅具有良好的的可靠性，操作方便，不易误操作，且占地面积不大，设备较少，投资较少，但是可靠性和灵活性较方案一稍差。而且因为本变电站有火电厂以及系统变足以满足地区负荷需求，因此基本上不需要外系统支援，所以可以选用可靠性良好，投资更少，占地不大的方案二作为110KV电压侧接线。
2.4.2 35KV电压侧接线
因为35KV侧的I类负荷占了57.8%的比例，因此需要考虑到其可靠性，因此采用带有旁路的接线方式。因此可以有单母线分段带旁路母线的接线以及双母线带旁路接线方案两种，如下图2.2所示。
方案一 方案二
图2.2 单母线分段带旁路及双母线带旁路接线图
因为采用方案一的单母线分段带旁路接线具有供电可靠，接线简单同时还有操作简单投资较少的特点。当一段母线发生故障时，分段断路器或者隔离开关将故障切除，从而保证正常母线持续供电，提高供电的可靠性。但缺点是当一段母线或者母线隔离开关故障检修时，必须断开该电源上的全部电源以及出线，会减少系统发电量，并且使该段单回路的用户停电，且任一出线断路器检修都必须使该回路停止工作。而方案二具有运行方式灵活，便于扩建，且检修母线时，电源以及出线都可以继续工作，有较好的可靠性，但是容易出现误操作，且配电装置
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结构复杂，占地面积较大，投资较大。因此，考虑到供电可靠性以及经济性，故应选用方案一作为35KV的电压侧接线。
2.4.3 10KV电压侧接线
因为此侧的I类负荷所占比例为26.8%，所占比例不大，但负荷较多，所以应该考虑带旁路和分段。因此可以采用单母线分段接线以及单母线分段带专用旁路两种方案，如下图2.3所示。
方案一 方案二
图2.3 单母线分段及单母线分段带专用旁路接线图
因为方案一单母线分段接线这种接线方式当一段母线发生故障，能够使得停电范围很小，很适合。但是没有带旁路，因此使得检修出线断路器时需要停电，因此不能保证一类负荷的要求。而方案二单母线分段带旁路接线则比较合适，且设备较少，投资较少，因此可以选择方案二单母线分段带旁路接线。
综上所述，110KV电压侧选用单母线分段接线，35KV电压侧选用单母线分段带旁路接线，而10KV电压侧选用单母线分段带旁路的接线方式。
第三章 短路电流计算
3.1 短路电流计算概述
电力系统正常运行时的破坏大多是由短路故障而引起的，在发生短路时，系统由一种运行状态剧变到另外一种运行状态，并且将会伴随着复杂的暂态现象，会使电力系统出现严重的故障。而所谓短路就是指一切的不正常的相与相之间或者相与地之间发生通路的情况。
而本次，我也将采用三相短路电流计算并且以此为依据来选择及检验电气设备，从而保证其安全可靠。
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3.1.1 短路电流计算的目的
（1) 正确的选择和校验各种电器设备。 （2）计算和整定保护短路的继电保护装置。 （3）选择限制短路电流的电气设备。
3.1.2 短路电流计算的步骤
（1）计算各元件的电抗标幺值，并且折算到同一基准容量上； （2）绘制等值网络，并进行网络变换； （3）选择短路点；
（4）把网络进行简化，并且将供电系统看做无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减来求出电流对短路点的电抗标幺值，同时计算短路电流标幺值及有名值；
（5）计算短路容量和短路电流冲击值； （6）列出短路电流计算结果。
3.2 常见短路电流计算
几种常见的短路电流计算类型及方法如下所示：
(3)Id*?1X1?* (3.1)
(1) 三相短路电流的计算： 其有名值为： Id(3)?Id(3*)?Ij (3.2)
II(3)d*—系统中发生三相短路时，短路点的短路电流标幺值。 (3)d—系统中发生三相短路时，短路点的短路电流有名值。
X1—归算到短路点的综合正序等值电抗。 ?*（以下省略*）
(2)(2)两相短路电流的计算： Id?3X1?X2—归算到短路点的负序综合电抗 ?(2)Id—两相短路时短路点的全电流
1?X2 (3.3)
?(2)(2)其各序分量电流值为：Id1?Id?X1? 8
1?X2 (3.4)
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(2)
IId1，d
(2)
—分别为两相短路时，短路点短路电流的正负序分量。
(1.1）dX0??(1.1)(3)两相接地短路电流计算： I?31??Id1 (3.5) 2(X2?X0)??(1.1)—两相短路接地时，短路点故障相全电流 Id(1.1)Id1—两相短路接地时，短路点的正序电流分量
1(1.1) (3.6) Id?1X1?X1//X0???X0?(1.1)(1.1) (3.7) Id2?Id1?X0?X2??X2?(1.1)(1.1) (3.8) Id0?Id1?X0?X2??(1.1)(1.1)Id2，Id0—分别为两相接地短路时的负序和零序电流分量
X2(4)单相接地短路电流计算：
(1)(1) 短路点各序分量电流为：Id1?Id2?1 (3.9)
2x1?x03.3 短路电流计算结果 3.3.1 本变电站各支路电抗计算
由原始资料可得知，本变电所自用负荷约为60KVA，负荷功率因数取
cos??0.85,负荷同期率为Kt=0.9，计算一律取网损率为5%，阻抗标幺值按基
准值为Si?100MVA,Ui?Uav,以及所知的参数进行计算。（具体详见计算书）
3.3.2 本变电站等值网络图
利用计算出的各支路电抗等数据对变电站进行计算化简得变电站等值网络图如下图3.1所示。
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