目 录
前言··············································································（1）
变电所原始资料···························································（2） 变压器的设计······························································（3）
主变压器的选择································································（3） 所用变压器的选择···························································（4）
电气主接线的设计·····················································（5）
电气主接线方案的确定·····················································（5） 变电所的无功补偿························································ （7）
短路电流计算···························································（7）
短路计算的原则···························································（7） 短路电流的计算方法和步骤··············································（7） 短路电流计算结果表······················································（7） 短路电流的计算···························································（7） 短路电流计算列表························································（7）
电气设备的选择······················································（7）
电气设备的选择原则·····················································（7） 电气设备选择的技术条件················································（11）
配电装置的选择······················································（11）
附录1短路电流的计算及程序说明···························（11） 附录2 电气设备的选择··········································（11） 附录3主接线图 ···················································（11）
前 言
电力工业是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的位置，是时间国家现代化的战略重点。电能是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求就必须加强电网建设，而变电站建设就是电网建设中的重要一环。 在变电站的设计中，既要求所变电能能很好地服务于工业生产，又要切实保证工厂生产和生活的用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：
安全 在变电过程中，不发生人身事故和设备事故。 可靠 所变电能应满足电能用户对用电的可靠性的要求。 优质 所变电能应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。
经济 变电站的投资要少，输送费用要低，并尽可能地节约电能、减少有色金属的消耗量和尽可能地节约用地面积。
220KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）高低压配电系统设计与系统接线方案选择（5）继电保护的选择与整定（6）防雷与接地保护等内容。
随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。
变电所原始资料
1、 变电站性质：为某一工业城市的220kV一次变电所，主要供给工业负荷。 2、 所址条件：地质条件：地质条件较好，地势平坦，交通方便，土壤为正常土壤。地区无污染影响，年最高气温+35℃，最低气温-15℃，年平均气温+20℃。 3、 负荷资料：该变电站主要以66KV架空线路向地方负荷供电，负荷共计6回出线，综合最大负荷为75MW，其中最大一回出线的负荷为35MW，功率因数为0.8，一、二级负荷占75%，最大负荷利用小时数为4800小时。 4、 系统情况：
要求选择的电器设备包括：
1）220KV配电装置中的主母线、高压断路器、高压隔离开关、接地刀闸、电压互感器、电流互感器；
2）66KV配电装置中的主母线、高压断路器、高压隔离开关、接地刀闸、电压互感器、电流互感器、高压熔断器、导线； 3）各电压等级的避雷器
2 变压器的设计
2.1主变压器的选择
⑴ 主变压器台数的选择
据资料分析以及线路来看，为保障对Ⅰ、Ⅱ级负荷的需要，以及扩建的可能性，至少需要安装两台主变以提高对负荷供电的可靠性，以便当其中一台主变故障或者检修时，另一台能继续供电约为1.2倍最大负荷的容量。
⑵ 主变压器的容量的选择
综合最大负荷： ∑PM=75 MW 最大回线负荷： ∑PM =35MW
用电负荷的总视在功率为 ∑SM
远期: ∑SM =∑PM /COSφ=75/0.8=93.75 MVA 主变压器的总容量应满足：
Sn≥K∑SM /S=0.9×93.75/0.95=88.8MVA (K为同时率，根据资料取0.9,线损5%)
满载运行且留裕10%后的容量：
S = Sn/2 ×（1+10%）=88.8/2×1.1=48.84MVA
变电所有两台主变压器，考虑到任意一台主变停运或检修时，另一主变都要满足的容量: Sn≥88.8×70% =62.16 MVA
所以选每台主变容量：Sn=62.16MVA
为了满足系统要求，以及通过查表，确定每台主变的装机容量为：63MVA总装机容量为2×63MVA=126MVA
考虑周围环境温度的影响：θp=(θmax+θmin)/2=（39-18）/2=10.5℃ Kθ=（20-10.5）/100+1=1.095根据Sn≥0.6K∑SM / Kθ=0.6×0.9×93.75/1.095=46.23MVA
即Sn=63MVA＞46.23MVA 满足要求。
⑶ 主变压器型式的选择 相数的选择：
电力系统中大多数为三相变压器，三相变压器较之于同容量的单相变压器组，其金属材料少20%~25%，运行电能损耗少12%~15%，并且占地面积少，因此考虑优先采用。本变电所设在城郊附近，不受运输条件限制，所以采用三相变压器绕
该变电所只有两个电压等级（220KV和66KV），且自耦变压器一般用在220KV绕组接线方式的选择：
变压器绕组的连接方式必须和系统电压的连接方式相位一致，否则不能并联运行。我国110KV及以上变压器绕组都选用Y连接，35KV及以下电压，绕组都选择△连接方式，35—110KV也多用△连接。所以该变电站的两台主变，高压侧（110KV）采用Y连接，低压侧(66KV)采用△连接方式。
根据110KV变电所设计指导，以上选择符合系统对变电所的技术要求，两台相同的变压器同时投入时，可选择型号为SF9-65000/220的主变，技术参数如下：
组的确定： 以上的变电所中，所以这里选择双绕组变压器。
2. 2 所用变压器的选择 2.2.1所用变压器的选择
根据《110～220KV变电所设计规范》规定，在有两台及以上主变压器的变电所中，宜装设两台容量相同可互为备用的所用变压器，分别接到母线的不同分段上。
变电所的所用负荷，一般都比较小，其可靠性要求也不如发电厂那样高。变电所的主要负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充电装置和硅整流设备、油处理设备、检修工具以及采暖、通风、照明、供水等。这些负荷容量都不太大，因此变电所的所用电压只需0.4KV一级，采用动力与照明混合供电方式。380V所用电母线可采用低压断路器（即自动空气开关）或闸刀进行分段，并以低压成套配电装置供电。
本变电所所用容量为100KVA，选用两台型号为S9-100/10的三相油浸自冷式铜线变压器，接入低压侧,互为暗备用。
参数如下表：
表2.2 站用电变压器参数表
2.2.2 所用变压器低压侧接线
所用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一个电源，所用变压器低压侧接线采用单母线分段接线方式，平时分裂运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。380V所用电母线可采用低压断路器（即自动空气开关）或闸刀进行分段。
3电气主接线的设计
发电厂、变电站主接线须满足以下基本要求： （1）运行的可靠
断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，需要停电的用户数目的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 （2）具有一定的灵活性
主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 （3）操作应尽可能简单、方便
主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电。 （4）经济上合理
主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。 （5） 应具有扩建的可能性
由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在电力系统中的地位、环境、要考虑到具有扩建的可能性。
负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等
3.1电气主接线方案的确定
由于Ⅰ类、Ⅱ类负荷居多（将近75%），为了安全可靠起见，保留2种方案。
a
：220kv侧：
220V电压等级初步可以选择双母不分段接线和双母带旁路母接线。 1.双母不分段接线：
优点：可靠性极高，故障率低的变压器的出口不装断路器，投资较省，整个线路具有相当高的灵活性，当双母线的两组母线同时工作时，通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，当母联断路器断开后，变电所负荷可同时接在母线或副母线上运行。
缺点：当母线故障或检修时，将隔离开关运行倒闸操作，容易发生误操作。 2.双母线带旁路接线：
优点：最大优化是提供了供电可靠性，当出线断路器需要停电检修时，可将
专用旁路断路器投运，从而将检修断路器出线有旁路代替供电。
两组接线相比较：2方案更加可靠，所以选方案双母线带旁路接线。
图1.2双母线带旁路母线接线
b
：66kv侧
66kv侧出线为6回
所以根据电压等级及出线回数，初步确定，双母线不分段接线和单母线分段
带旁路母线接线。 1. 双母线接线
优点：可靠性极高，故障率低的变压器的出口不装断路器，投资较省，整个线路具有相当高的灵活性，当双母线的两组母线同时工作时，通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，当母联断路器断开后，变电所负荷可同时接在母线或副母线上运行。
缺点：当母线故障或检修时，将隔离开关运行倒闸操作，容易发生误操作 2.单母线分段带旁母：
优点：供电可靠性高，运行灵活，但是主要用于出线回路数不多。但负荷比较适合重要的中小型发电厂及35—110kv的变电所
所以两个比较所以两个比较，双母线接线更加适用，所以选择双母线接线。 接线图如下：
图1.4双母线接线
3.3 变电所的无功补偿
因本站有许多无功负荷，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。
无功补偿应根据分散补性质测定。根据《电力系统电压质量和无功电力管理规定》的要求，在最大负荷时，一次侧不应低于0.9。
《电力工程电力设计手册》规定“对于35-110KV变电所，可按主变压器额定容量的10-30%作为所有需要补偿的最大容量性无功量，地区无功或距离电源点接近的变电所，取较低者。地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所，取较低者，地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所取较高者。
无功补偿容量：QC＝P（ tanφ1-tanφP———— 有功计算负荷（MW）
tanφ1—— 补偿前用电单位自然功率因数角正切角 tanφ
2
2
）
—— 补偿后用电单位功率因数角正切角
P=0.8x75x（1+0.05）=63MW Qc= P( tanφ1- tanφ
2
）＝17.79MVar
选用2台10MVar并联电容器在66kv2段母线上进行无功补偿。 无功补偿并联电容器的选择如表：
根据设计规范，自然功率应未达到规定标准的变电所，应安装并联电容补偿装置，电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧，电容器装置宜用中性点不接地的星型接线。
4 短路电流计算
4.1 短路电流计算条件
⑴ 因为系统电压等级较高，输电导线的截面较大、电阻较小、电抗较大，因此在短路电流的计算过程中忽略R、计及X。 ⑵ 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 ⑶ 计算容量按无穷大系统容量进行计算。
⑷ 短路种类一般按三相短路进行计算。 ⑸ 短路计算点如下
a. d-1—220kV母线短路时的短路计算点；
b. d-2—两台主变并列运行时66kV母线短路时的计算点. 4.2 短路电流计算方法与步骤
4.2.1方法
在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用运算曲线法。 4.2.2短路电流计算的步骤 ⑴ 选择计算短路点；
⑵ 画出等值网络（次暂态网络）图
a. 首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机用
次暂态电抗Xd”；
b. 选取基准容量Sj和基准电压Uj（kV）（一般取各级的平均电压），计算基
准电流Ij= Sj/√3Uj（kA）；
c. 计算各元件换算为同一基准值的标么电抗；
d. 绘制等值网络图，并将各元件统一编号，分子标各元件编号，分母标各
元件电抗标么值；
⑶ 化简等值网络图
a. 为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形的等值网络；
b. 求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd；
⑷ 求计算电抗Xjs，即将各转移电抗换算为各电源容量（等值发电机容量）为基准的计算电抗Xjs1，Xjs2„„；
⑸ 由Xjs1，Xjs2„„值从适当的运算曲线中查出各电源供给的短路电流周期分量标么值（运算曲线只作到Xjs=3）；
⑹ 计算无限大容量（Xjs≥3）的电源供给的短路电流周期分量； ⑺ 计算短路电流周期分量有名值和短路容量； ⑻ 计算短路电流冲击值；
⑼ 绘制短路电流计算结果表。
4.4 短路电流的计算
各回路最大持续工作电流
根据公式 Smax=
3
UI
e
gmax
式中 Smax ---- 所统计各电压侧负荷容量 Ue ---- 各电压等级额定电压 Igmax ---- 最大持续工作电流
S
max
=
3
UI
e
gmax
I
gmax
=Smax/（
3
U）
e
则：66kV Igmax=93.75MVA/（ =0.541KA 220kV Igmax=98.44 MVA/（ =0.568KA
3
×100）KV
3
×100）KV
4.5 短路电流计算列表
短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。
5 电气设备选择
5.1 电气设备选择的原则
由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则：按正常工作状态选择；按短路状态校验。
电气设备选择的一般原则为：
(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)应满足安装地点和当地环境条件校核。 (3)应力求技术先进和经济合理。 (4)同类设备应尽量减少品种。 (5)与整个工程的建设标准协调一致。
(6)选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下
选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准。
5.2 电气设备选择的技术条件
高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常(1)电压：选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电运行。
压Ug。 (2)电流:选用的电器额定电流Ie不得低于 所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig。
校验的一般原则：
⑴电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。
⑵用熔断器保护的电器可不校验热稳定。 ⑶短路的热稳定条件
Qd
(I"2+10I2td/2+I2td)=Q=rt
I
2
≥Qdtd12
Qdt——在计算时间ts内，短路电流的热效应（KA2S） It——t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（KA2S） T——设备允许通过的热稳定电流时间（s）
校验短路热稳定所用的计算时间Ts按下式计算
t=td+tkd td ——继电保护装置动作时间内（S） tkd——断路的全分闸时间（s） (4)动稳定校验
电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。满足动稳定的条件是：
i
ch
≤≤
i
dw
I
ch
I
dw
上式中 ichIch ——短路冲击电流幅值及其有效值
i
dw
I ——允许通过动稳定电流的幅值和有效值
dw
(5)绝缘水平：
在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能方式下回路持续工作电流的要求。
5.3 主要电气设备的选择
110KV 侧断路器和隔离开关
表5-2 隔离开关GW13-110参数表 66KV 侧断路器和隔离开关
母线的选择
高压熔断器
表5-10 电压互感器参数表
配电装置的选择
6.1高压配电装置的选择
配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑设备外型尺寸，检修运输的安全距离等因素而决定，对于散露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中是带电部分对接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，无论为最高正常工作电压或出现内外过电压时，不致使空气间隙击穿。
表6-2 屋外配电装置的安全净距（mm）
A值与电极形状、冲击电压波形、过电压及其保护水平和环境条件等因素有关，一般地说，220kv以下的配电装置，大气过电压起主要作用，330kv及以上，内过电压起主要作用，采用残压较低的避雷器时，A1和A2值可减小，屋内、外装置中各有关部分之间个电压等级，即220KV、66KV根据《电力工程电气设计手册》规定，220KV采用屋外配电装置，66KV采用屋内配电装置.
附录1 短路电流的计算以及程序说明
查资料可知，架空线电抗X一般取为0.4Ω/km. 选基准: SB=126MVA UB=U
220kv侧:IB66kv侧：IB
=S=S
B
av
/(3U3U
B
)
=0.31 KA =1.05KA
B
/(
B
)
1.1 110KV高压侧短路计算
1.1.1 等值电路图
110kv侧即当f1点断路时，等值电路及其简化电路如图1-1
短路参数计算
XL3=0.5x0.4x100=20Ω XL4=0.5x0.4x150=60Ω
XL1=0.25x0.87x(126/300)=0.0914
XL2=0.25x2.34x(126/360)=0.2047 XL5=(1/6)x0.073x(126/1035)=0.018 XL6=(1/6)x3.24x(126/260)=0.46 X3=20x(260/220^2)=0.1074 X4=60X(260/220^2)=0.32 XL7=XL8=1.29x(126/650)=0.25
XL13=XL1+XL2+X3=0.4035
XL46=XL5+XL6+X4=0.798 XL78=0.5x0.25=0.125
经查表得：
I13(0)=2.63KA, I46(0)=1.37KA, I78(0)=8.8KA I13(0.01)=2.62KA, I46(0.01)=1.32KA, I78(0.01)=8.3KA I(0)=12.8KA,I(0.01)=12.24KA
短路电流有名值Ip=Ib/X=1.05/1.32=0.79A 冲击电流Is=2.55x0.79=2.01A
当只有一回进线提供电源时，通过断路器的最大持续电流可能值:I1=1.83A
当由一台变压器给负荷供电时通过变压器高压侧的最大持续电流可能值： I1=1.32A
比较可知：通过变压器高压侧的最大持续电流:Ih=1.57KA
1.2 110KV高压侧短路计算
1.2.1 等值电路图
X=X13//X46+X78=0.27+0.125=0.395KA
经查表得：
I(0)=2.74KA, I(0.01)=2.69KA
短路电流有名值:
Ip=Ib/X=0.31/0.395=0.78KA 冲击电流:
Is=2.55XIp=1.99KA
通过变压器高压侧的最大持续电流: Ih=0.98KA
附录2 电气设备的选择
110KV侧断路器和隔离开关的选择
（1）220KV高压侧断路器的选择
进线断路器的等级比主变高压侧大一级，而母线分段断路器和进线断路器的额定值相差不大，粗略计算，进线只取进线断路器。
假设两台主变同时并联投入运行时，220KV母线上发生短路，
短路电流有名值Id1’’= 0.79（短路冲击电流有名值ish=2.55×Id1’’=2.55 ×
0.79=2.01(KA) （附2.1） 最大负荷电流 Imax=1.05×126000/（
3
×231）=331.319(A) （附2.2）
额定电压UNS=220KV 高工作电压 Ualm≥Usm=220×1.05=231(KV) （附2.3） 断路器额定电压UN≥UNS 断路器额定电流Ie≥Imax 按断开电流选择INbr≥Id1’’ 按短路电流计算 iNba≥ish 根据资料，可以知道LW6-110满足要求，具体参数如下:
热稳定校验：
It2*t=212×4=1764 (KA2S) （附2.4）
QK=I∞2×t=1.942×4=16 (KA2S) 因为It2*t≥QK，所以满足热稳定要求 动稳定校验：
因为ies ≥ ish=4.977KA 所以满足动稳定要求。
通过校验，所选断路器满足设计要求。 （2）110KV高压隔离开关的选择 最大负荷电流Imax=451.5(A)
额定电压UNS=220KV 高工作电压 Ualm≥Usm=220×1.05=231(KV) （附2.7） 隔离开关额定电压UN≥UNS 隔离开关额定电流Ie≥Imax 根据资料，可以知道
满足要求，具体参数如下:
热稳定校验：
It2*t=212×4=1764 (KA2S) QK= I∞2×t=1.9512×4=15.225 (KA2S)
因为It2*t≥QK，所以满足热稳定要求 动稳定校验：
因为ies =20A≥ ish=4.97 （附2.10） 通过校验，所选隔离开关满足设计要求。
10KV侧断路器和隔离开关的选择
（1）10KV低压侧断路器的选择
进线断路器的等级比主变高压侧大一级，而母线分段断路器和进线断路器的额定值相差不大，粗略计算，进线只取进线断路器。 假设两台主变同时并联投入运行时，10KV母线上发生短路， 短路电流有名值Id1’’= 0.78（KA)
短路冲击电流有名值ish=2.55×Id1’’=2.55 ×0.78=1.989(KA) 最大负荷电流Imax=1.05×126000/（
3
×69.3）=1103.4(A)
额定电压UNS=110KV 高工作电压 Ualm≥Usm=66×1.15=75.9(KV) （附 断路器额定电压UN≥UNS 断路器额定电流Ie≥Imax 按断开电流选择INbr≥Id1’’ 按短路电流计算 iNba≥ish
根据资料，可以知道六氟化硫断路LWA-126满足要求，具体参数如下:
（1）校验热稳定
2
QD=Itt
2
=50
2
⨯4=
10000（kA2.S） （附2.14）
4=3003
QK=IPt2tK=27.4⨯27.4⨯（附2.15）
即QD>QK满足要求; （2）校验动稳定 100>
12ish2=
12
1089(kA2.S)
⨯2.55⨯17.2=21.93
2.16）
即满足要求;
（2）110KV高压隔离开关的选择 短路电流有名值Id1’’= 2.74（KA)
（附
短路冲击电流有名值ish=2.55×Id1’’=2.55 ×2.74=6.98(KA) （附2.17） 最大负荷电流Imax=1445(A)
额定电压UNS=66KV 高工作电压 Ualm≥Usm=66×1.15=75.9(KV) （附2.18）
隔离开关额定电压UN≥UNS 隔离开关额定电流Ie≥Imax 根据资料，可以知道GN6-10T/1000 满足要求，具体参数如下:
热稳定校验：
It2*t=162×10=2560 (KA2S) （附2.19） QK= I∞2×t=8.47042×10=717.476(KA2S) （附2.20） 因为It2*t≥QK，所以满足热稳定要求 动稳定校验：
因为ies=72 KA ≥ ish=21.5992KA （附2.21） 通过校验，所选隔离开关满足设计要求。
220KV侧线路的选择
高压侧的接线方式为内桥接线线路变压器接线方式，所用母线为相同的设备参数，电流小于4000A的回路，选用铝母线更为经济。 110kV母线一般采用软导体型式。考虑日照，导体最高允许温度为80℃.裸导体载流量综合校正系数为0.83
具体计算如下:
①对于220KV线路，其最大持续工作电流应不大于当一台主变过负荷的工作电流，所以最大持续电流： Igmax=1.05×126000×/(2.22）
根据《电力系统电气设备选择与使用计算》可以知道： 经济电流密度J=0.96(A/mm2)
Sj=Igmax/J=131.942/0.96=137.44 (mm2) （附2.23）
Sj为裸导体的载流截面
3
×231)=331.942（A） （附
根据以上计算及设计任务要求，可选择LGJQ-185型钢芯铝绞线，其集肤效应Kf=1，最高允许温度为80℃，长期允许载流量为505A，进行综合校正，可知为419.15A，半径为1.84cm,直流电阻为0.1542Ω/KM
即Iy（θ0）=836A，基准环境温度为+20℃，S=392 mm2 ②考虑环境的修正系数Kθ=[（θy-θ）/（θy-θb）]Kθ=
(80-35)/(80-20)
-1/2
（附2.24）
θy为导体最高允许温度，θ为实际环境温度，θb 为基准环境温度，25℃
=0.863 （附2.25）
.
Iy（θ）=KθIy（θ0）=0.863×836=721.4A＞Igmax （附2.26）
③运行时导体最高温度θ：
. θ= θ+（ θy -θ）（Igmax/Iy）2 （附2.27）
=35+（80-35）×（331.942/721.4）2 =44.52℃
④查表可以知热稳定系数C为96，满足短路时发热的最小导体截面 Smin=
Qd
/Cβ=131.8 mm2 （附2.28）
Qd为短路电流的热效应，KA2s.
Qd=Qz0.2+Qf （附2.29）
=（I’’Z+10Izt/2+Izt）0.2×/2+0.05× I’’Z=1212 KAs
β
2
2
2
2
2
为钢芯附加热系数，0.87
满足要求
⑥动稳定校验:取N5为2.86，L取单位长度1m，a取1.5m
即F=6.037×10×lish×N5/a=27.31（N/M） （附2.35） 由以上数据表明选择LGJQ-185/25型钢芯铝绞线满足要求 ，
-2
2
10KV母线侧的选择
10KV侧母线其最大持续工作电流应不大于当以台主变过负荷的工作电流，所以母线最大持续电流：
Imax=1.05×126000/(
3
×66)=1158（A） （附2.36）
根据《电力系统电气设备选择与使用计算》可以知道：
经济电流密度J=0.69(A/mm2) Sj=Imax/J=1821/0.69=1445 (mm2) （附2.37） Sj为裸导体的载流截面
根据以上计算及设计任务要求，可选择三条矩型铝母线，进行平放，
其集肤效应Kf=1.7，导体宽度h为100mm，导体厚度为10mm，最高允许温度为70℃，长期允许载流量为3284A.
即Iy（θ0）=3284A，基准环境温度为+25℃，S=3000mm2 ②考虑环境的修正系数 Kθ=
(70-35)/(70-20)
=0.83 （附2.38）
Iy（θ）=KθIy（θ0）=0.83×3284=2725.7＞Igmax （附2.39）
所以满足要求 技术参数如下所示：
高压熔断器的选择
熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害，屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电器，配电线路和配电变压器，而在电厂中多用于保护电压互感器。
（1）按额定电压选择
对于一般高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网的额定电压，另外，对于填充石英沙有限流作用的熔断器，则只能用在等于其额定电压的电网中，因为这种类型的熔断器能在电流达最大值之前就将电流截断，致使熔断器熔断时产生过电压。
（2）按额定电流选择
熔断器的额定电流选择，为了保证熔断器不致损坏，高压熔断顺的熔管额定电流IeRg应大于或等于熔体的额定电流IeRt。
IeRg≥IeRt
额定电流选择：为了纠正熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路及电动机的起动等冲击电流时应动作，保护35kv以下电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流可按下式选择
IeRt=kIgmax
k——可靠系数（不计电动机自起动时k=1.1—1.3，考虑电动机自起动时k=1.5—2.0） Igmax——电力变压器回路最大工作电流
用于保护电力电容器高压熔断器的熔体，当系统电压升高或波形畸变引起回路电流增大或运行过程中产生涌流时不应误动作，其熔体的额定电流按下式选
择：
IeRc=kIec
k——可靠系数 Iec——电力电容器回路的额定电流 （3）熔断器开断电流检验，Iekd≥Icj
对于保护电压互感器的高压熔断器只需按规定电压及断流量来选择 高压断路器、隔离开关及高压熔断器的选择校验项目：
高压熔断器主要用于电气设备的短路保护和连续过载保护，对于该变电所而言，电压等级比较低，可以用高压熔断器代替高压短路器，节省投资。 额定电压UNS=66KV Imax=6.22(A)
熔管额定电流INft≥K×Imax=9.33 （附2.40） （ K为安全系数，1.5）
电流互感器的选择
（1）220KV电流互感器的选择 额定电压UN≥UNS=220KV
额定电流IN≥Imax考虑到变压器降低5%时其出力
不变，所以相应回路的Imax=1.05Ie，即: 最大负荷电流Imax=1.05×2×31500×/（2.46）
根据以上数据，可选择LCW-220型户外独立式电流互感器 额定电流比：600/5A 1s热稳定电流75KA 动稳定电流50KA 热稳定校验: td=5.05s Qd=1208.6(KA2·S)
(KrIe)×1=（75×600×10）×1=2025(KA·S)＞Qd （附2.47） 满足热稳定要求。 动稳定校验：Ish1=10.9KA
Kd
2
2
-3
2
2
3
×231）=323(A) （附
Ie=50×
2
×600×10-3=42.5 KA＞ish1 （附2.48）
满足动稳定要求。故选择型LCW-110户外独立式电流互感器能满足要求,由上述设计可列表:
表附2.9 电流互感器LCW-110参数表
（
额定电压UN≥UNS=66KV 额定电流IN≥Imax
考虑到变压器降低5%时其出力不变，所以相应回路的Imax=1.05Ie，即: 最大负荷电流Imax=1.05×2×31500/（
3
×69.3）=551A(A) （附2.49）
根据以上数据，可选择LAJ-10型电流互感器，其技术参数如下： 额定电流比：4000/5A 1s热稳定倍数：50 动稳定倍数：90
LAJ-10型电流互感器，其技术参数如下：
额定电流比：4000/5A 1s热稳定倍数：50 动稳定倍数：90
热稳定校验: td=1.08s Qd=1470.5(KA2·S)
2
(KrIe)2×1=（50×4000×10-3）×1=40000(KA2·S)＞Qd （附2.50）
满足热稳定要求。 动稳定校验：Ish2=44.9KA Kd
2
Ie=90×
2
×4000×10-3=509 KA＞ish2 （附2.51）满足动稳定要求。 表5-9 电流互感器LAJ-110参数表
电压互感器应按一次回路电压、二次电压，安装地点和使用条件，二次负荷及准确级等要求进行选择。
母线侧电压互感器选用JDCF-220型电压互感器，它是单相、三绕组、串级绝缘，户外安装互感器，适用于交流50HZ电力系统，作电压、电能测量和继电保护用。其初级绕组额定电压为220/
3
KV，次级绕组额定电压为0.1/
3
KV，
二次绕组准确级为0.5级，额定二次负荷150VA。
220KV输电线路侧电压互感器，采用JDCF-220/
3
3
-0.01型单相电容式
电压互感器，其初级绕组额定电压为220/0.1/
3
KV，次级绕组额定电压为
KV，二次绕组准确级为0.5级，额定二次负荷150VA。
3、110KV侧电压互感器
110KV侧电压互感器采用JCC2-110型电压互感器，它是三相、三绕组、油浸式、五铁芯柱式户内型电压互感器，其初级绕组额定电压为110KV，一次级绕组额定电压为0.1KV，二次绕组准确级为0.5级，额定二次负荷500VA。
表5-10 电压互感器参数表
4.6.1 变电所的保护对象：
变电所中的建筑物应装设直击雷保护装置，诸如屋内外配电装置，主控室 等。
4.6.2 电工装置的防雷措施 1、电压为110 及以上的屋外配电装置，可将避雷针装在屋外配电装置的构架上， 安装避雷针的构架支柱应该与配电装置接地网相连接。在避雷针的支柱附 近，应设置辅助的集中接地装置，其接地电阻不应大于10Ω。由避雷针与配 电装置接地网上的连接处起，至变压器与接地网上的连接处止，沿接地线距 离不得小于15m。在变压器构架上，不得装避雷针。 2、主控室及屋内配电装置对直击雷的防雷措施如下： 220/69KV 变电所及综合自动化方案设计 25
（1）若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地； （2）若屋顶有钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地；
（3）若结构为非导电体屋顶采用避雷保护，避雷带网格为8~10m，每格10~20m 设引下线接地；
上述接地可与总接地网联接，并在连接处加装集中接地装置，其接地电阻 应不大于10Ω。 4.6.3 防雷保护装置
1、防雷保护一般经常采用避雷针，它由金属制成，比被保护设备高并具有良好 的接地装置，其作用是将雷电流吸引到自己身上并安全导入地中，从而保护 附近比它矮的设备、建筑物免受雷击。 2、避雷针的设计一般有以下几种类型： （1）单支避雷针的保护； （2）两针避雷针的保护； （3）多支避雷针的保护；
3
、变电所直击雷保护的基本原则：一是独立避雷针（线）与被保护
下，SK 不应小于5m，Sd 不应小于3m。有时由于布置上的困难Sd 无法保证，此时 220/69KV 变电所及综合自动化方案设计 26
可将两个接地装置相联，但为了避免设备反击，该联接点到66KV 及以下设备的
接地线入地点，沿接地体的地中距离应大于15m，因为当冲击波沿地埋线流动 15m 后，在ρ≤500Ω·m 时，幅值可衰减到原来的22%左右，一般不会引起事故 了。
4、雷电侵入波保护：
因为雷击线路机会比雷击变电所多，所以沿线路侵入变电所的雷电过电压
行波是很常见的。又因为线路的绝缘水平要比变压器或其它设备的冲击试验电 压高许多，所以变电所对行波的保护十分重要。雷电侵入波保护是利用阀型避 雷器以及与避雷器相配合的进线保护段。
4.6.4 根据以上设计原则，本设计的防雷保护方案为：
1、本所采用多支避雷针的保护方式，220KV 侧避雷针安装于构架上，69KV 侧 图中标出。
3、考虑到主变压器220KV 侧中性点的绝缘配合，中性点避雷器并联放电间隙。 220/110/35KV 变电所及综合自动化方案设计
附录3主接线图 （见图纸）
参考文献：
[1] 戈东方 《电力工程电气设计手册》 水利电力出版社
[2] 毛力夫 《发电厂变电站电气设备》 中国电力出版社
[3] 范锡普 《发电厂电气部分》 中国电力出版社
[4] 谢承鑫、王力昌 《工厂电气设备手册》 水利电力出版社