降压变电所设计说明书
一、 对待设计变电所在电力系统中的地位、作用及所供用户分析
是否处于无功功率分点？正常运行时有无穿越功率流过高压侧？——→判断变电所是为枢纽变电所还是终端变电所。
变电所负荷分析：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类负荷？例如：设计中B 变电所有60%的重要负荷，采用双回路分别从Ⅰ、Ⅱ段母线上取得电源供电，其余负荷则采用单回路供电。 二、 主变压器的确定
主变台数：为了保证供电可靠性，避免一台主变故障或检修时影响对重要用户的供电，故选用2台主变。
主变容量：根据S ≥0.6S max 及S ≥S 重要的条件
主变型式：采用有载调压变压器，最大负荷和最小负荷时通过分接头的调整均能满足调压要求。 三、 主接线的确定 3.1、高、低压侧主接线方式确定
根据《35-110KV 变电所设计规范》规定：35～110kV 线路为两回及以下时，宜采用桥形。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。35～63kV 线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV 线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。
桥形接线又分为内桥和外桥接线，内桥接线线路操作方便，而变压器操作复杂，适用于线路故障几率高，变压器不经常操作的变电所。外桥接线，则主变操作方便，线路操作复杂，适用于线路短，故障率低，变压器运行方式需要经常改变，有穿越功率流过的变电所。
当变电所装有两台主变压器时，6～10kV 侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当6～35kV 配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。为了保证重要负荷供电可采用双回路供电，故本设计中10KV 侧采用单母线分段接线方式。 3.2、配电装置选型
配电装置分为屋内配电装置和屋外配电装置两种，屋内配电装置占地面积小，运行维护和操作条件较好，电气设备受气候条件影响较小，但须建造房屋，投资大；屋外配电装置土建工作量小，投资小，建设工期短，易于扩建，但占地面积大，运行维护和操作条件差，电气设备易受污染和受气候条件影响，一般110KV 及以上配电装置采用屋外式，35KV 及以下采用屋内配电装置。
屋外配电装置分为中型、半高型、高型三种，110KV 多采用半高型。屋内配电装置分为单层、二层、三层。无出线电抗器的配电装置多为单层式，通常采用成套开关柜。
根据以上选型原则，本设计变电所B 采用：110KV 侧半高型屋外配电装置，10KV 侧单层户内手车式成套开关柜配电装置。 四、 确定所用电接线形式 4.1. 所用变台数
根据规定：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。变电所选用2台10KV 所用变压器, 分别从10KV 的两个分段母线上引接。为了节约投资，所用变压器采用隔离开关加高压熔断器与母线连接。为了提高供电可靠性，在所用变低压侧可装设主、备供电源自投装置，以保证在一段母线故障时，不至于失去所用电源。 4.2. 容量和型式
所有电的容量选择，可通过对变电所自用电的负荷，结合各类负荷的需求系数，求得最大需求容量来选取容量。本设计中，采用两台100KVA 所用变，选用……型变压器，Y,Yno 接线，副边为380/220三相四线制系统。
五、 短路电流计算
5.1、短路电流计算的目的
选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求；
为继电保护的设计以及调试提供依据；
评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。 5.2、短路点确定
短路点的确定：系统在最大运行方式下，该点发生短路时，通过设备和载流导体的短路电流最大。参看《指南》82页，《部分》239页。 5.3、三相短路实用计算
采用近似计算： 参看《指南》27页。
1、 网络简化：去掉系统中非三相短路点的负荷；去掉线路电容，并联电抗等，同时忽略系统各元件的电阻；发电机用次暂态电抗Xd ″。
2、 系统元件参数计算：系统中各元件的电阻、线路对地电容、变压器励磁损耗忽略不计，不考虑负
荷电流的影响，发电机采用Xd ″作为等值电抗，取U j =UP ，（110KV ：115KV ，10KV ：10.5KV ），S j =100MVA。 3、 电源分组：如果全系统发电机向短路点供出短路电流变化规律相同时，可以把全系统发电机看成
一台等值发电机进行计算并查运算曲线；当系统中具有无限大容量电源时，应单独计算，不能查运算曲线。
4、 求转移阻抗。求各组等值电源及无限大容量电源对短路点的转移电抗X1k,X2k, …Xsk 。Xsk 为无
限大容量电源对短路点的转移电抗。 5、 求出各等值电源对短路点的计算电抗，即将各等值电源的转移电抗按各对应等值电源的容量进行
归算。
X
js 1
=X 1k
S N ∑1S B
X
js 2
=X 2k
S N ∑2S B
6、 由计算电抗查出不同时刻t 各等值电源供出的三相短路电流的周期分量有效值的标幺值。 7、 无限大容量电源S （计算电抗＞3），则由它提供的三相短路电流不衰减，其周期分量有效值的标
幺值为：I *s =
1X sk
（参见〈指南〉27）
8、 短路点短路电流周期分量有效值为：
I t =I *t 1I N ∑1+I *t 2I N ∑2+ +I *s I B 其中：ＩN ∑1=
5.4、短路电流持续时间的确定
在确定各短路点短路电流持续时间时，应按照各断路器后备保护动作时限的配合来确定，由设计任务书已知，10KV 出线过电流保护时限为1.0秒，短路电流持续时间t=tbr +tab （t br 为后备保护动作时间，t ab
为断路器开断时间，取0.1秒）。
T k >1S时，Q k = Qp Qk ：短路电流的热效应；Q p ：短路电流周期分量的热效应；（参见〈电气〉35）
短路电流的持续时间最大值（S ）
六. 电气设备选择
电气设备的选择原则是：按正常运行工作条件选择，按短路状态进行校验。
6.1. 断路器的选择和校验
油断路器在逐步淘汰，更新为SF 6断路器、真空断路器。设计中110KV 采用户外式SF 6断路器，10KV 选用户内式真空断路器。（参看《指南》86） 6.1.1. 额定电压：U N ≥U N S
I al =K I N =I N ≥I m ax (其中K =1) I al :长期允许电流
I m ax :最大持续工作电流
S ＩB =
6.1.2. 额定电流：
（参见《指南》81）
≥I " 。6.1.3. 断流能力校验：I Nbr (额定开断电流）（参见《指南》177）
（短路冲击电流）（参见《指南》177和《电气》240） 6.1.4. 动稳定校验：i es (极限通过电流）≥i sh
∙t ≥Q k （参见《指南》177） 6.1.5. 热稳定校验：I t (热稳定电流）（热稳定时间）
6.2. 隔离开关的选择和校验
同断路器选择
6.3.10KV 母线桥的选择
6.3.1. 母线材料和截面形状选择
本设计中采用铝材。（参见〈指南〉84）
硬母线截面形状一般有矩形、槽形、管形。矩形母线散热性能好，有一定的机械强度，便于固定和连
2
接，但集肤效应大，故单母线不能超过1250mm ，矩形母线在支柱绝缘子上有平放和竖放两种。母线平放比竖放散热条件差，但机械强度好。本设计中采用平放矩形铝排。
6.3.2. 按经济电流密度选择铝排截面（参考〈电气〉242）
由硬铝的经济电流密度曲线查得，T max 对应的经济电流密度J （参见〈指南〉84） S j =
I m ax J
2
I max (最大持续工作电流）=1.05I BN
6.3.3. 热稳定校验
要求由短路电流热效应决定的导体最小截面S min 小于所选择的截面S （计及集肤效应的影响）。
S min =
C
（参见〈电气〉243）
其中：Q k －为短路电流热效应，
K S －为集肤效应系数，
C －为热稳定系数 根据导体正常最高工作温度
θmax =θ0+（θal -θ0）×I max 2/Ial 2 可以查得热稳定系数C 。
Im ax=
6.3.4. 动稳定校验
因三相母线布置在同一平面，则导体自振频率：
如f 1在共振频率35－135Hz 之外，即f 1>135HZ时，β=1。当母线的自振频率无法限制在共振频率范围以外时，母线受力必须乘以震动系数β。
则单位长度导体相间电动力
导体最大相间计算应力бph =fph ×l /10W 其中：W －为导体截面系数
2
a －为导体相间距离
l －为支柱绝缘子跨距
要求：бph
6.4. 汇流母线的选择与校验
同母线桥的选择
七、互感器配置 7.1、电压互感器
工作母线都装有电压互感器，用于测量仪表和保护装置；
需同期并列的线路出线侧的一相上应装设单相电容式电压互感器； 7.2、电流互感器
为了满足保护、测量装置的需要，在有断路器的回路均设有电流互感器，变压器中性点装设电流互感器。对中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，一般采用两相配置。
电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。
降压变电所设计说明书
一、 对待设计变电所在电力系统中的地位、作用及所供用户分析
是否处于无功功率分点？正常运行时有无穿越功率流过高压侧？——→判断变电所是为枢纽变电所还是终端变电所。
变电所负荷分析：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类负荷？例如：设计中B 变电所有60%的重要负荷，采用双回路分别从Ⅰ、Ⅱ段母线上取得电源供电，其余负荷则采用单回路供电。 二、 主变压器的确定
主变台数：为了保证供电可靠性，避免一台主变故障或检修时影响对重要用户的供电，故选用2台主变。
主变容量：根据S ≥0.6S max 及S ≥S 重要的条件
主变型式：采用有载调压变压器，最大负荷和最小负荷时通过分接头的调整均能满足调压要求。 三、 主接线的确定 3.1、高、低压侧主接线方式确定
根据《35-110KV 变电所设计规范》规定：35～110kV 线路为两回及以下时，宜采用桥形。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。35～63kV 线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV 线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。
桥形接线又分为内桥和外桥接线，内桥接线线路操作方便，而变压器操作复杂，适用于线路故障几率高，变压器不经常操作的变电所。外桥接线，则主变操作方便，线路操作复杂，适用于线路短，故障率低，变压器运行方式需要经常改变，有穿越功率流过的变电所。
当变电所装有两台主变压器时，6～10kV 侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。当6～35kV 配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。为了保证重要负荷供电可采用双回路供电，故本设计中10KV 侧采用单母线分段接线方式。 3.2、配电装置选型
配电装置分为屋内配电装置和屋外配电装置两种，屋内配电装置占地面积小，运行维护和操作条件较好，电气设备受气候条件影响较小，但须建造房屋，投资大；屋外配电装置土建工作量小，投资小，建设工期短，易于扩建，但占地面积大，运行维护和操作条件差，电气设备易受污染和受气候条件影响，一般110KV 及以上配电装置采用屋外式，35KV 及以下采用屋内配电装置。
屋外配电装置分为中型、半高型、高型三种，110KV 多采用半高型。屋内配电装置分为单层、二层、三层。无出线电抗器的配电装置多为单层式，通常采用成套开关柜。
根据以上选型原则，本设计变电所B 采用：110KV 侧半高型屋外配电装置，10KV 侧单层户内手车式成套开关柜配电装置。 四、 确定所用电接线形式 4.1. 所用变台数
根据规定：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。变电所选用2台10KV 所用变压器, 分别从10KV 的两个分段母线上引接。为了节约投资，所用变压器采用隔离开关加高压熔断器与母线连接。为了提高供电可靠性，在所用变低压侧可装设主、备供电源自投装置，以保证在一段母线故障时，不至于失去所用电源。 4.2. 容量和型式
所有电的容量选择，可通过对变电所自用电的负荷，结合各类负荷的需求系数，求得最大需求容量来选取容量。本设计中，采用两台100KVA 所用变，选用……型变压器，Y,Yno 接线，副边为380/220三相四线制系统。
五、 短路电流计算
5.1、短路电流计算的目的
选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求；
为继电保护的设计以及调试提供依据；
评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。 5.2、短路点确定
短路点的确定：系统在最大运行方式下，该点发生短路时，通过设备和载流导体的短路电流最大。参看《指南》82页，《部分》239页。 5.3、三相短路实用计算
采用近似计算： 参看《指南》27页。
1、 网络简化：去掉系统中非三相短路点的负荷；去掉线路电容，并联电抗等，同时忽略系统各元件的电阻；发电机用次暂态电抗Xd ″。
2、 系统元件参数计算：系统中各元件的电阻、线路对地电容、变压器励磁损耗忽略不计，不考虑负
荷电流的影响，发电机采用Xd ″作为等值电抗，取U j =UP ，（110KV ：115KV ，10KV ：10.5KV ），S j =100MVA。 3、 电源分组：如果全系统发电机向短路点供出短路电流变化规律相同时，可以把全系统发电机看成
一台等值发电机进行计算并查运算曲线；当系统中具有无限大容量电源时，应单独计算，不能查运算曲线。
4、 求转移阻抗。求各组等值电源及无限大容量电源对短路点的转移电抗X1k,X2k, …Xsk 。Xsk 为无
限大容量电源对短路点的转移电抗。 5、 求出各等值电源对短路点的计算电抗，即将各等值电源的转移电抗按各对应等值电源的容量进行
归算。
X
js 1
=X 1k
S N ∑1S B
X
js 2
=X 2k
S N ∑2S B
6、 由计算电抗查出不同时刻t 各等值电源供出的三相短路电流的周期分量有效值的标幺值。 7、 无限大容量电源S （计算电抗＞3），则由它提供的三相短路电流不衰减，其周期分量有效值的标
幺值为：I *s =
1X sk
（参见〈指南〉27）
8、 短路点短路电流周期分量有效值为：
I t =I *t 1I N ∑1+I *t 2I N ∑2+ +I *s I B 其中：ＩN ∑1=
5.4、短路电流持续时间的确定
在确定各短路点短路电流持续时间时，应按照各断路器后备保护动作时限的配合来确定，由设计任务书已知，10KV 出线过电流保护时限为1.0秒，短路电流持续时间t=tbr +tab （t br 为后备保护动作时间，t ab
为断路器开断时间，取0.1秒）。
T k >1S时，Q k = Qp Qk ：短路电流的热效应；Q p ：短路电流周期分量的热效应；（参见〈电气〉35）
短路电流的持续时间最大值（S ）
六. 电气设备选择
电气设备的选择原则是：按正常运行工作条件选择，按短路状态进行校验。
6.1. 断路器的选择和校验
油断路器在逐步淘汰，更新为SF 6断路器、真空断路器。设计中110KV 采用户外式SF 6断路器，10KV 选用户内式真空断路器。（参看《指南》86） 6.1.1. 额定电压：U N ≥U N S
I al =K I N =I N ≥I m ax (其中K =1) I al :长期允许电流
I m ax :最大持续工作电流
S ＩB =
6.1.2. 额定电流：
（参见《指南》81）
≥I " 。6.1.3. 断流能力校验：I Nbr (额定开断电流）（参见《指南》177）
（短路冲击电流）（参见《指南》177和《电气》240） 6.1.4. 动稳定校验：i es (极限通过电流）≥i sh
∙t ≥Q k （参见《指南》177） 6.1.5. 热稳定校验：I t (热稳定电流）（热稳定时间）
6.2. 隔离开关的选择和校验
同断路器选择
6.3.10KV 母线桥的选择
6.3.1. 母线材料和截面形状选择
本设计中采用铝材。（参见〈指南〉84）
硬母线截面形状一般有矩形、槽形、管形。矩形母线散热性能好，有一定的机械强度，便于固定和连
2
接，但集肤效应大，故单母线不能超过1250mm ，矩形母线在支柱绝缘子上有平放和竖放两种。母线平放比竖放散热条件差，但机械强度好。本设计中采用平放矩形铝排。
6.3.2. 按经济电流密度选择铝排截面（参考〈电气〉242）
由硬铝的经济电流密度曲线查得，T max 对应的经济电流密度J （参见〈指南〉84） S j =
I m ax J
2
I max (最大持续工作电流）=1.05I BN
6.3.3. 热稳定校验
要求由短路电流热效应决定的导体最小截面S min 小于所选择的截面S （计及集肤效应的影响）。
S min =
C
（参见〈电气〉243）
其中：Q k －为短路电流热效应，
K S －为集肤效应系数，
C －为热稳定系数 根据导体正常最高工作温度
θmax =θ0+（θal -θ0）×I max 2/Ial 2 可以查得热稳定系数C 。
Im ax=
6.3.4. 动稳定校验
因三相母线布置在同一平面，则导体自振频率：
如f 1在共振频率35－135Hz 之外，即f 1>135HZ时，β=1。当母线的自振频率无法限制在共振频率范围以外时，母线受力必须乘以震动系数β。
则单位长度导体相间电动力
导体最大相间计算应力бph =fph ×l /10W 其中：W －为导体截面系数
2
a －为导体相间距离
l －为支柱绝缘子跨距
要求：бph
6.4. 汇流母线的选择与校验
同母线桥的选择
七、互感器配置 7.1、电压互感器
工作母线都装有电压互感器，用于测量仪表和保护装置；
需同期并列的线路出线侧的一相上应装设单相电容式电压互感器； 7.2、电流互感器
为了满足保护、测量装置的需要，在有断路器的回路均设有电流互感器，变压器中性点装设电流互感器。对中性点直接接地系统，一般按三相配置；对于小电流接地系统，一般采用两相配置。
电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧。