本次设计以10KV站为主要设计对象，分为任务书、计算说明书二部分，同时附有1张电气主接线图加以说明。该变电站设有2台主变压器，站内主接线分为35 kV、和10 kV两个电压等级。两个电压等级均单母线分段带旁路母线的接线方式。
本次设计中进行了电气主接线图形式的论证、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器）。
关键词： 变电所
短路电流 电气主接线
目 录
第一章 分析原始资料------------------------------------------------4 第二章 主变压器容量、型号和台数的选择-------------------------------6
第一节 主变台数的选择-----------------------------------------6 第二节 主变容量的选择-----------------------------------------6 第三节 主变型号的选择---------------------------------------- 6 第四节 主变压器参数的计算-------------------------------------6 第三章 电气主接线设计-----------------------------------------------7
第一节 10kV出线接线方式设计----------------------------------7 第二节 35kv进线方式设计--------------------------------------7 第三节 主接线设计图-------------------------------------------7 第四章 短路电流计算-------------------------------------------------9
第一节 短路计算的目的------------------------------------------9 第二节 变压器等值电抗计算--------------------------------------9 第三节 短路点的确定--------------------------------------------9 第四节 各短路点三相短路电流计算-------------------------------11 第五节 短路电流汇总表-----------------------------------------12 第五章 一次电气设备的选择---------------------------------------13
第一节 高压电气设备选择的一般标准----------------------------13 第二节 高压断路器及隔离开关的选择 ---------------------------14 第三节 导体的选择--------------------------------------------17 第四节 电流互感器的选择---------------------------------------18 第五节 电压互感器的选择----------------------------------------19 第六节 支持绝缘子和穿墙套管的选择------------------------------20
第一章 分析原始资料
1、变电站 类型：35kv地方降压变电站 2、电 压 等 级：35kV/10kV 3、负 荷 情 况
35kV：最大负荷MVA 10kV：最大负荷8.8MVA
4、进，出线情况：
35kV 侧 2回进线 10kV 侧 6回出线 5、系统情况：
（1）35kv侧基准值： SB=100MVA UB1=37KV
IB1=ZB1=SB3UB1UB1SB22=1003×372=1.56KA=37=13.69Ω2100
（2）10kV侧基准值：
SB=100MVA UB2=10.5KV
IB2=ZB1=SB3UB2UB2SB22=1003×10.52=5.5KA=10.5=1.1025Ω2100
（3）线路参数：
35kv线路为 LGJ-120，其参数为
r1Ω/km
X1Ω/km
z1=r12+x12=0.2362+0.3482=0.436Ω/km
Z=z1*Ω
Z*=6、气象条件：
Z4.36==0.318 ZB113.69最热月平均气温30℃
变电站是电力系统的需要环节，它在整个电网中起着输配电的重要作用。 本期设计的35kV降压变为10kV地方变电站，其主要任务是向县城和乡镇用户供电，为保证可靠的供电及电网发展的要求，在选取设备时，应尽量选择动作可靠性高，维护周期长的设备。
根据设计任务书的要求，设计规模为10kV出线6回，35Kv进线2回；负荷状况为35kV最大，10kV最大。
本期设计要严格按《电力工程手册》、《发电厂电气部分》等参考资料进行主接线的选择，要与所选设备的性能结合起来考虑，最后确定一个技术合理，经济可靠的最佳方案。
第二章 主变压器容量、型号和台数的选择
1、 主变压器的选择
变电所主变压器的容量一般按照变电所建成后5－10年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其它变压器能满足变电所最大负荷Smax的60%或全部重要负荷选择，即：
SN/(N-1) (MVA)
式中N为变电所主变压器台数，本题目中N=2。 注：本变电所输出总容量为，
S=3P/cosΦ+3S1=8800KVA
2、 主变台数选择
根据题目条件可知，主变台数为两台。 3、 主变型号选择
本变电所有35kV、10kV两个电压等级，根据设计规程规定，“具有两个电压等级的变电所中，首先考虑双绕组变压器。根据以上条件，选择S9-6300/35变压器。
4、主变压器参数计算
额定电压高压侧35±2×2.5%，低压侧10.5kV，连接组别为YN，d11，阻抗电压百分数Uk％=%，Pk=34.50KW.
RT=PK×UN221000×SN34.50×352==1.065Ω1000×6.32UK×UN7.5×352==14.58Ω XT=100×SN100×6.3ZT=RT+XT=1.0652+14.582=14.62Ω222
第三章 主接线形式设计
根据设计任务书的要求和设计规模。在分析原始资料的基础上，参照电气主接线设计参考资料。依据对主接线的基本要求和适用范围，确定一个技术合理，经济可靠的主接线最佳方案。
1、10kV出线接线方式设计
对于10KV有六回出线，可选母线连接方式有分段的单母线接线，单母线带旁路母线接线，双母线接线及分段的双母线接线。
根据要求，单母线带旁路母线接线方式满足“不进行停电检修”和经济性的要求，因此10KV母线端选择单母线带旁路母线接线方式。
2、35kV进线方式设计
本题目中有两台变压器和两回输电线路，故需采用桥形接线，可使断路 最少。可采用的桥式接线种类有内桥接线和外桥接线。
外桥形接线的特点为：①供电线路的切入和投入较复杂，需动作两台断路 器并有一台变压器停运。②桥连断路器检修时，两个回路需并列运行，③变压器检修时，变压器需较长时间停运。
内桥形接线的特点为：①变压器的投入和切除较为复杂，需动作两台断 器，影响一回线路的暂时供电②桥连断路器检修时，两个回路需并列运行，③出线断路器检修时，线路需较长时间停运。
其中外桥形接线满足本题目中“输电线路较短，两变压器需要切换运行”的要求，因此选择外桥接线。
3、总主接线设计图
35KV10KV母线 图3-1 主接线设计
第四章 短路电流计算
1、短路计算的目的
（1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。
（2）为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确确定其参数，必须对
电力网发生的各种短路进行计算和分析
（3）在设计和选择电力系统和电气主接线时，为了比较各种不同的方案的
接线图，确定是否采用限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路计算。
（4）进行电力系统暂态稳定计算，研究短路时用电客户工作的影响等。也
包含一部分短路计算。
（5）对已发生故障进行分析，进行短路计算。 2、变压器等值电抗计算
（1）35KV侧基准值,标幺值计算
取SB=100MVA UB1=37KV（规定) (B表示基准值、N表示额定值)
IB1=ZB1=U1*=ZT*=SB3UB1UB13IB1===1.56KA3*37373*1.56=13.69Ω
100UN135==0.946UB137ZT114.62==1.068ZB113.69（2）10KV侧基准值,标幺值计算
取SB=100MVA UB =KV（规定)
SB100IB2===5.5KA3UB23*10.5ZB2=U2*=UB23IB2=10.53*5.5=1.1025Ω
UN210==0.952UB210.53、短路点的确定
在正常接线方式下，通过电器设备的短路电流为最大的地点称为短路计算 点，比较断路器的前后短路点的计算值，比较选取计算值最大处为实际每段线路上短路点。基于该原则选取短路点如下：
35KV线路上短路点为F3,F4 10KV线路上短路点为F1,F2
35KVF4F335/10.5主变F210KVF1 图4-1短路点标示图
4、各短路点三相短路电流计算 （1）F1点短路三相电流IF1计算
等值电路如下左图示
U*0.946I1F1=IB1×Z=5.5×=5.6KA∑10.930.318
ZΣ1=0.237+2+1.0682=0.93Ω0.9460.9460.2370.2370.3180.3180.3180.3181.0681.0681.068F1F2（2）F2点短路三相电流IF2计算
等值电路如上右图示
IF2=IB1×U1*0Z=5.5×.946=3.55KA∑21.4640.237+0.318
ZΣ2=2+1.068=1.464Ω（3）F3点短路三相电流IF3计算
等值电路如下左图示
IF3=IB2×U1*0.946=1.56×=3.727KAZ∑30,3960.318=0.396Ω2
ZΣ3=0.237+（4）F4点短路三相电流IF4计算
等值电路如上右图示
IF4=IB2×U1*0.946=1.56×=2.66KAZ∑40.5550.318=0.555Ω2
ZΣ4=0.237+5、短路电流汇总表4-1(有名值单位：KA)
短路点 短路电流 F1
F2 F3 F4 表4-1短路电流汇总
第五章 电气一次设备的选择
1、高压电气设备选择的一般标准
导体和电器的选择设计、必须执行国家的有关技术、经济的政策，并应做到技术先进、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求。
①应满足正常运行，检修，短路和过电压情况下的需求，并考虑到远景发展需要。
②按当地环境条件校核。 ③应力求技术先进和经济合理 ④选择异体时应尽量减少品种
⑤扩建工程应尽量使新老电器型号一致
⑥选用新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。
该系统中各断路器的短路切除时间列表如下，这里架设各断路器的全开断时间为0.06s，由于短路电流周期分量的衰减在该系统中不能忽略，为避免计算上的繁琐，较验热稳定时用等值时间法来计算短路点电流周期分量热效应QK。 等值时间法计算短路电流周期分量热效应QK：
2QK=I∞×tjz I∞=IF
2tIzttjz=∫2dt=∫k2dt Izt为短路电流周期分量的起始值 0I∞0t其中令k=1查电力工程手册得到等值时间tjz列入下表5-1中如下： 时间 10kv线10kv分主变10kv主路 段开关 1．0 0．06 1．06 侧 1．5 0．06 1．56 变35KV线35KV线35KV侧 路桥 2．0 0．06 2．06 2．5 0．06 2．56 路 3．0 0．06 3．06 2．58 Tpr（s） tab（s） 0．5 0．06 Tk=tpr+ta（s） 0．56 tjz（s） 0．4 0．78 1．25 1．68 2．1 2、高压断路器及隔离开关的选择 开关电器的选择及校验原则 选择较验 ①电压 Ue≥UN1
②电流 KIe≥Imax
③按断开电流选择，INbr≥IK=Izt
④按短路关合电流来选择INcl≥Ish=2.55Izt=2.55I∞ ⑤按热稳定来选择 It2t≥QK 注：(Izt=I∞=IF)
（1) 主变压器35KV侧断路器及隔离开关的选择
SN=6.3MVA UN1=35KV
IN1=SN3×UN1=6.3×1033×35=103.9A
在此系统中统一取过负荷系数为1.5则最大电流
Imax=1.5×103.9=155.85A
最热月平均气温30℃
2QK=I∞×tjz=3.7272×1.68=23.34(KA)2•S
计算数据 断路器型号及参数 SW3-35 隔离开关型号及参数 GN2-35/400 U(KV) IMAX/K(A) Izt=IF3(KA) QK 35 Ue Ie INbr 35 1000 16.52×4=1089 Ue Ie 35 400 142×5=980 It2t INcl Ies It2t Ies ISh=2.55Izt(KA) 25 42 30 52 表5-2开关电器的选择
（2) 35KV侧桥断路器及隔离开关的选择
SN=6.3MVA UN1=35KV
IN1=103.9A Imax=1.5×103.9=155.85A
最热月平均气温30℃
I∞=Izt=IF4=2.66KA
2QK=I∞×tjz=2.662×2.1=14.86(KA)2•S
计算数据 断路器型号及参数 SW3-35 隔离开关型号及参数 GN2-35/400 U(KV) IMAX/K(A) Izt=IF4(KA) QK 35 2．66 14．86 Ue Ie INbr 35 1000 16.52×4=1089 Ue Ie 35 400 142×5=980 It2t INcl Ies It2t Ies ISh=2.55Izt(KA) 6．783 25 42 30 52 表5-3开关电器的选择 （3）主变压器35KV侧线路隔离开关的选择
2QK=I∞×tjz=3.7272×2.58=35.84(KA)2•S
其余同主变压器35KV侧隔离开关的选择相同参看表1-3 （4）主变压器10KV侧少油断路器的选择
SN=6.3MVA UN2=10KV
IN2
SN6.3×103===
3×UN23×10Imax=1.5×363.7=545.6A Izt=IF2=3.55KA
最热月平均气温30℃
2QK=I∞×tjz=3.552×1.25=15.75(KA)2•S
计算数据 断路器型号及参数 SN10-10/630-16 U(KV) IMAX/K(A) Izt=IF2(KA) QK 10 545．6 3．55 15．75 Ue Ie INbr 10 630 16 162×2=512 It2t INcl Ies ISh=2.55Izt(KA) 9．053 40(峰值) 40 表5-4开关电器的选择 （5）10KV侧线路断路器的选择
SN=6.3MVA UN2=10KV
IN2= IN=
363.7=121.23A 3Imax=1.5×121.23=181.85AA Izt=IF1=5.6KA
最热月平均气温30℃
2QK=I∞×tjz=5.62×0.4=12.54(KA)2•S
该处断路器的选择同10KV侧线路断路器列表如下
计算数据 断路器型号及参数 SN10-10/630-16 U(KV) IMAX/K(A) Izt=IF1(KA) QK ISh=2.55Izt(KA) 10 181．85 5．6 12．54 14．28 Ue Ie INbr 10 630 16 162×2=512 It2t INcl Ies 40(峰值) 40 表5-5开关电器的选择
（6）10KV母线分段开关的选择
SN=6.3MVA UN2=10KV
IN=121.23A
Imax=181.85A Izt=IF1=5.6KA
最热月平均气温30℃
2QK=I∞×tjz=5.62×0.78=24.46(KA)2•S
该处断路器的选择和10KV侧线路断路器相同列表如下：
计算数据 断路器型号及参数 SN10-10/630-16 U(KV) IMAX/K(A) Izt=IF1(KA) QK ISh=2.55Izt(KA) 表5-6 3、导体的选择
（1）主变压器10KV引出线
35KV以下，持续工作电流在4000A及以下的屋内配电装置中，一般采用 矩形母线，本设计中低压侧Imax= 。根据要求，查表可选择h×b=50×4 单条竖放铝导体94A
现对其进行较验： Ial=594A≥Imax=545.6A满足长期允许发热条件 热稳定校验：
2QK=Izt×t=15.75
10 181．85 5．6 24．46 14．28 Ue Ie INbr 10 630 16 162×2=512 It2t INcl Ies 40(峰值) 40 C=149×lnKS=1.01Smin=满足热稳定。
τ+θfτ+θw=149×ln245+200=103.37245+30
QK•KSC19.73×106×1.01==43.18mm2<200mm2103.37Lmax=Nff1EJ3.567×1010×3.255×10_6==3.79M1600.54
L=3.3≤LMAX共振校验 β=1m=bhp=0.05×0.004×2700=0.54Ish=2.55I\"=9.07KA动稳定 FPH=1.73×10_712Ishβ=21.1N αMPH=fph•L210=23(N•m)=Fphl210Wph=6Fphl210×bh2σmax=σph=MphWph=0.1376pa
1其中Wph=b2h=1.67×102mm3
6σal=70×106pa≥σmax=0.1367 满足动稳定。 (2)10KV母线的选择
因其最大电流同10KV引出线上最大电流相同，所以母线导体的选择及校验同上。
4、电流互感器的选择
（1）35KV侧桥上电流互感器
Ial=(15~600A)>Imax=1.5×103.9=155.85AA
IN2=5A
选取LQZ-35型电流互感器。
（2）主变35KV侧电流互感器
Ial=(75~200A)>Imax=1.5×103.9=155.85A
IN2=5A
选取L-35型电流互感器。 （3）主变10KV侧电流互感器
Ial=(15~600A)>Imax=1.5×363.7=545.6A
IN2=5A
选取LQZ-35型电流互感器。 （4）10KV母线电流互感器
Ial=(15~600A)>Imax=1.5×363.7=545.6A
IN2=5A
选取LQZ-35型电流互感器。 （5）10KV引出线电流互感器
Ial=(75~200A)>Imax=1.5×121.23=181.85A
IN2=5A
选取LB-35型电流互感器。 5、 电压互感器的选择
（1）主变35KV侧电压互感器
UN≥UNS=35KV
选择油浸式电压互感器 选择JDJ-35 （2）主变10KV侧电压互感器
UN≥UNS=10KV
选择油浸式电压互感器 选择JDJ-10
6、支持绝缘子和穿墙套管的选择 （1）35KV户外支持绝缘子
UN≥UNS=35KV
根据额定电压选择ZL-35/4Y 校验动稳定:
FC≤0.6Fd=2.4KNh2=380+12+7.5H1=H+b'+=399.5mmFMAX=FPH=69NFC=FMAX=69×399.5=72.5≤O.6Fd=2400N370 132=1.73×10××(2.55×3.376×10)0.75_7所选元件符合要求。 （2）10KV户内支持绝缘子
UN≥UNS=10KV
根据额定电压选择ZL-10/4 动稳定校验:
FC≤0.6Fd=2.4KNh2=170+12+7.5H1=H+b'+=199.5mmFMAX=FPH=62.4NFC=FMAX=62.4×199.5=70≤O.6Fd=2400N170 132=1.73×10××(2.55×3.55×10)0.75_7所选元件符合要求。
（3）10KV进线穿墙套管
UN≥UNS=10KVIal=kIN≥IMAX=520A根据额定电压和额定电流选择CB-10 热稳定校验：
It•t=3.82×5=72.2[(KA)2•S]≥QK=1.57[(KA)2•S]
动稳定校验：
2FC≤0.6Fd=4500NLC2ish a=1.73×10_7×3.65÷2÷0.75×(2.55×3.55×103)2=35N≤4500NFC=1.73×10_7满足条件。
（4）10KV出线穿墙套管
UN≥UNS=10KVIal=kIN≥IMAX=520A根据额定电压和额定电流选择CC-10 热稳定校验：
It•t=202×5=2000[(KA)2•S]≥QK=12.54[(KA)2•S]
动稳定校验：
2FC≤0.6Fd=7500NLC2i ash=1.73×10_7×3.749÷2÷0.75×(2.55×5.5×103)2=85N≤7500NFC=1.73×10_7满足条件。
结 论
2007年7月9日，我开始了我的课程设计工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。遇到困难，我会觉得无从下手，不知从何写起；当困难解决了，我会觉得豁然开朗，思路打开了；当论文经过一次次的修改后，基本成形的时候，我觉得很有成就感。同时，我也在思考，课程设计论文的完成预示着什么？
在搜集资料的过程中，我去学院的图书馆，阅览室，利用空闲时间，上网搜集等各种方式方法，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于论文的撰写。然后，我认真对资料进行分类，理论的、实际的例子等相关内容整理出来，列出提纲，再与老师进行沟通。
7月12日，老师对我的所准备的资料基本满意，于是我们开始对论文的推敲。在不断的肯定与否定中，并且结合我实际现有的资料内容，我开始准备我的论文提纲。
2007年7月19日，我上交了我的论文终稿。老师对这次的修改很满意，说基本就可以了，正文中的一些小的地方再修改一下，论文的其他部分内容，如：英文资料及翻译、论文的封面格式等再进行补充完善，就没什么问题了。我的心长长出了一口气，觉得身上的担子轻了一点，觉得就像打了一场仗，胜利的曙光就在眼前那种感觉。当然，至此，我知道还不是整个论文的完成，因为还需要答辩，还要有答辩老师的提问与意见，我的论文才能最终定稿。因此，我还需要继续努力，好好准备答辩，认真检查我的论文，更好的完善。
以上就是我写课程设计论文的整个创作过程，虽然辛苦，但很幸福。
致 谢
本次课程设计能够顺利完成，得益于张老师的悉心指导和同组两位同学的大力帮助，在此，我首先要对他们表示衷心的感谢，如果没有他们，凭我个人的力量是很难在这麽短的时间里完成着这份课程设计的。
由于特殊的原因，图书馆在我们做设计期间闭馆了，这无疑给我们的设计工作带来了很大困难，好多资料手册之类的网上并不很齐全，我们把这个情况给老师反映后，他带我们到学院里边的资料室给我们借到了《工厂常用电气设备手册》解了燃眉之急。在做设计期间，几乎每一个步骤对我们都是一个挑战，在这种情况下，张老师不厌其烦，一遍遍给我们讲解重点难点，并协助我们完成了短路电流计算这一环节。对此，我再次表示深深地感谢！
课程设计本来就是一个teamwork,它需要同组者的团结与协作，更需要彼此间的理解和支持。我的同组者周通，曹长春在这方面做得非常到位。刚开始我们三人分工协作各自负责设计中的一块，最后几天里把自己熟悉的一块给另外两人讲明白后再合作将初稿电子版做成。总之整个设计过程中他们教会了我很多，我受益匪浅。
参 考 文 献
1 电气工程设计手册
2 黄纯华编. 发电厂电气部分课程设计参考资料，天津大学出版社. 3 西北电力设计院编著.发电厂变电所电气接线和布置
4 电力工业部西北电力设计院编著. 电力工程电气设备手册 （上，下册） 5 现代城市电网35KV变电所典型方案设计.山东电力集团公司. 中国电力出
版社.
6 姚春球编.发电厂电气部分 .中国电力出版社 7 工厂常用电气设备手册.水利水电出版社 8 夏道止编著.电力系统分析.中国电力出版社.
9 吴靓，谢珍贵编著.发电厂机变电站电气设备.中国水利水电出版社. 10 何仰赞，温增银编著.电力系统分析 （上，下册）.
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