110KV降壓變電站電氣部分設計（陶琰麗）

1、南昌大學自考本科畢業(yè)設計編號001 畢業(yè)設計報 告 設計題目： 110kv降壓變電站電氣部分設計 姓名： 陶琰麗 專業(yè)名稱： 電力系統(tǒng)自動化技術 班級： 09武電 指導老師： 胡 針 單 位： 江西電力職業(yè)技術學院（武漢大學） 報告準備日期： 2011年2月 提交日期： 2011年6月 答辯日期： 2011年6月 答辯委員會主席： 評閱人： 畢業(yè)設計報告任務書一、設計題目：110kv降壓變電站電氣部分設計 二、目的和意義：綜合利用學過的專業(yè)知識，適應現(xiàn)場工作需要，達到學以致用的目的。三、原始資料：1.本變電站為一地區(qū)變電站，110kv主要給另一終端變電站供電。本變電站所帶負荷主要集中在10kv

2、側，主要供給化學工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)院及居民小區(qū)用電。2.本變電站220kv進線有兩回，與距該變電站80km的上一級中間變電站的220kv母線相連，上一級中間變電站220kv母線的短路容量分別是：最大方式下2000mva,最小方式下1600mva,220kv輸電線的參數(shù)分別為 =0.4/km,=3.5 (單回)，=5.5 (雙回)。3.本變電站110kv出線有四回，最大輸送功率120mva,功率因數(shù)為0.85。變電站110kv的短路容量分別是：最大方式下1000mva,最小方式下800mva。110kv出線后備保護動作時間為3秒。4.本變電站10kv 出線有八回，最大輸送功率為8mva,功率因數(shù)

3、為0.85,10kv出線后備保護動作時間為0.5秒。 5.本變電站共有兩臺主變壓器，每臺變壓器應滿足70%的負荷需求。6.本變電站年最高氣溫+400c,最低氣溫為-150c,最熱月平均氣溫+300c。海拔高度為800m,雷暴日為30日/年。四、設計說明書應包括的內(nèi)容：1.變電站電氣主接線設計（包括主變壓器選擇、所用電源的引接）；2.短路電流計算；3.部分電氣設備選擇：（1）主變壓器回路、220kv進線、110kv 出線、10kv出線斷路器及隔離開關選擇；（2）220kv 、110kv母線電壓互感器；（3）10kv出線電流互感器選擇；（4）全部電流互感器、電壓互感器配置方案及防雷保護方案設計；（

4、5）主變壓器及10kv出線保護配置方案。五、設計應完成的圖紙：1.電氣主接線圖；2.變電站平面布置圖；3220kv配電裝置設計；4防雷保護設計圖；六、主要參考資料：1.發(fā)電廠電氣部分，中國電力出版社。2.電力工程設計手冊，水利電力出版社。3.發(fā)電廠變電站電氣設備，中國電力出版社。4.電力系統(tǒng)繼電保護原理，中國電力出版社。目錄摘要 4第一篇 原始資料分析5第一章 電氣主接線設計51.1 電氣主接線的概述51.2 方案的擬定61.2.1單母線接線61.2.2 單母線分段接線71.2.3 雙母線接線71.2.4可選方案的確定71.2.5 最佳方案的確定7第二章 主變壓器的選擇102.1 相數(shù)和臺數(shù)的

5、確定102.2 繞組數(shù)的確定112.3 繞組接線方式的確定122.4 調(diào)壓方式的確定122.5 冷卻方式的確定122.6 主變壓器容量的確定13第三章 所用電設計14第四章 短路電流計算154.1 電力系統(tǒng)短路電流計算條件164.2 本設計中短路電流的具體計算174.2.1變壓器各繞組電抗標幺值計算174.2.2 10kv側電流計算174.2.3 220kv側短路計算214.2.4 110kv側電流計算22第五章 斷路器、隔離開關的選擇245.1 斷路器的選擇245.2 隔離開關的選擇245.3 斷路器和隔離開關選擇結果表25第六章 電壓互感器、電流互感器的選擇及配置方案296.1 電壓互感器

6、的選擇296.2 電流互感器的選擇29第七章 防雷保護317.1 防雷保護概述317.2 避雷針及避雷器的選擇32第八章 主變壓器及10kv出線保護配置方案328.1 主變壓器的保護概述338.2 變電站主變保護的配置原則338.3 主變壓器的配置方案338.4 10kv出線保護配置方案34 110kv降壓變電站電氣部分設計【摘要】電力系統(tǒng)是由發(fā)電、變電、輸電、供電、配電、用電等設備和技術組成的一個將一次能源轉換為電能的統(tǒng)一系統(tǒng)。電能是現(xiàn)代社會中最重要、也最為方便的能源。而發(fā)電廠正是把其他形式的能量轉換為電能，電能經(jīng)過變壓器和不同電壓等級的輸電線路輸送并被分配給用戶，再通過各種用電設備轉換為適

7、合用戶需要的其他形式的能量。再輸送電能的過程中， 變電站是發(fā)電廠與用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。 110kv區(qū)域降壓變電站是電網(wǎng)建設和電網(wǎng)絡改造中非常重要技術環(huán)節(jié)，而做好110kv變電站的設計是我國電網(wǎng)建設的重之又重的環(huán)節(jié)。本報告主要闡述了 110kv 降壓變電站的設計，設計的內(nèi)容包括電氣的一次部分和二次部分的設計和計算。在一次部分中，要對電力系統(tǒng)和變電站進行總體分析，然后確定變電站電氣主接線的形式，并在此過程中進行系統(tǒng)的短路電流計算以及電氣設備的選擇。在二次部分中，要綜合考慮保護的方式、系統(tǒng)運行的方式和短路點的選擇，在此基礎上進行整定計算。 【關鍵字】 電力系統(tǒng) 無功補償 短路電

8、流 變壓器第一篇 原始資料分析1按照規(guī)劃要求，該所有220kv、110kv和10kv三個電壓等級。本期投產(chǎn)2臺變壓器，預留1臺變壓器的擴建間隔，220kv出線7回（其中備用2回），110kv出線10回（其中備用2回），10kv出線14回（其中備用2回）。 2根據(jù)規(guī)劃，本所與系統(tǒng)的連接方式為：220kv側與a及c系統(tǒng)各通過2回架空線路相連，與b系統(tǒng)通過1回架空線路相連，a與b及b與c之間各有1回架空線路聯(lián)絡。 3系統(tǒng)阻抗：220kv側電源a、b、c三個系統(tǒng)容量分別為sa=2000mva，sb=1500mva，sc=4000mva，系統(tǒng)阻抗標幺值分別為xa* =0.3，xb* =0.4，xc* =

9、0.2(各電抗均以各電源容量為基值計算的標幺值)，110及10kv側沒有電源。 4110kv側負荷主要為工廠和地區(qū)變電站，最大負荷約231mw，功率因數(shù)cos=0.9-0.8，負荷同時率為0.8，其中i、ii級負荷占85%；10kv側總負荷為12.4mw，功率因數(shù)cos=0.9-0.8，負荷同時率為0.7，、級負荷占70%，最大一回出線負荷為2500kw；所用負荷為400kva，、級負荷占50%。 5220kv和110kv側出線主保護動作時間為0.2s，后備保護時間為2s；變壓器主保護動作時間為0.2s，后備保護時間為1s；220kv和110kv側斷路器燃弧時間按0.05s考慮。 6本站擬建地

10、區(qū)位于山坡上，南面靠丘陵，東西北地勢平坦、地質(zhì)構造穩(wěn)定、土壤電阻率為1.5102歐米。 第二篇 設計方案第一章 電氣主接線的設計1.1 .1、主接線概述： 變電所電氣主接線是指變電所的主變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務。變電所的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行以及變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護等的擬定將會產(chǎn)生直接的影響1.1.2電氣主接線設計原則:電氣主接線的設計是變電站設計的主體，是電力系統(tǒng)原始資料及變電站運行的可靠性、經(jīng)濟性要求密切相關。主接線的確定對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活，經(jīng)濟運

11、行以及變電站電氣設備選擇，配電裝置的布置，會有直接的影響。 變電站電氣主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性是一個綜合的概念，不能單獨的強調(diào)其中的某一特性，也不能忽略其中的某一特性。但根據(jù)變電站在系統(tǒng)中的地位和作用的不同，對變電站電氣主接線的性能要求也有不同的側重。例如系統(tǒng)中的超高壓、大容量樞紐變電站，因停電會對系統(tǒng)和用戶造成重大損失，故對其可靠性要求就特別高；系統(tǒng)中的中小容量中間變電站或終端變電站，因停電對系統(tǒng)和用戶造成的損失較小，故對其主接線的經(jīng)濟性就要特別重視。1.1.3 主接線的基本要求（1）、可靠性。所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。

12、評價主接線可靠性的標志是：a、斷路器檢修時是否影響供電；b、線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電；c、變電所全部停電的可能性；d、有些國家以每年用戶不停電時間的百分比來表示供電可靠性，99.9%以上。（2）、靈活性。a、調(diào)度要求。可以靈活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負荷，能滿足系統(tǒng)在事故運行方式下，檢修方式下以及特殊運行方式下的調(diào)度要求；b、檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電；c、擴建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備的改造量最小。（3）、經(jīng)濟性：投資省、占

13、地面積小、能量損失小。1.2 方案的擬定各接線形式的優(yōu)缺點及應用范圍1.2.1單母線接線（1）優(yōu)點：接線簡單清晰，設備少，操作方便，適礦建和采用成套配電裝置。（2）缺點：不夠靈活可靠，任一元件或故障及檢修均需使整個配電裝置停電。（3）適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器的情況。1.2.2 單母線分段接線這種接線除具有單母線接線的簡單、清晰，采用設備少、操作方便、擴建容易等優(yōu)點外，增加分段斷路器后，提高了可靠性。因此，這種接線的應用范圍也比單母線接線廣。其缺點是當分段斷路器故障時，整個配電裝置會全停；母線和母線隔離開關檢修時，該段母線上連接的元件都要在檢修期間停電。（1）優(yōu)點：用斷路器

14、把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。當一段母線上發(fā)生故障時，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。（2）缺點：當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段回路的母線都要在檢修期內(nèi)停電。出線雙回時，常使架空線交叉跨越。擴建時需要向兩個方向均衡擴建。（3）適用范圍：610kv配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上，110220kv配電裝置出線回路數(shù)為34回。1.2.3 雙母線接線（1）優(yōu)點：供電可靠調(diào)度靈活擴建方便便于試驗。（2）缺點：增加一組母線和使每回路要增加一組母線隔離開關當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。（3）適

15、用范圍：610kv配電裝置。當短路電流較大，出線需要帶電抗器時。110220kv配電裝置。出線回路數(shù)為5回及以上時，或當110220kv配電裝置在系統(tǒng)中占重要地位且出線回路數(shù)為4回及以上時。1.2.4 雙母線帶旁路接線（1）優(yōu)點： 大大提高了系統(tǒng)的工作可靠性，當電壓等級越高線路較多時，因一年中斷路器檢修時間較長，這一優(yōu)點更加突出，（2）缺點： 母線短路期兼做旁路斷路器的經(jīng)濟性比較好，但是在代路過程中需要將雙母線同時改成單母線運行，降低了可靠性。（3）適用范圍： 220kv側線路4回及以上出線者或者110kv線路有6回及以上出線的場合。 1.2.5可選方案的確定根據(jù)原始資料的分析現(xiàn)列出兩種主接線

16、方案。方案一：220kv側雙母接線，110kv側雙母接線、10kv側單母分段接線。220kv出線6回（其中備用2回），而雙母接線使用范圍是110220kv出線數(shù)為5回及以上時。滿足主接線的要求。且具備供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等特點。110kv出線10回（其中備用2回），110kv側有兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為80000kva，其他作為一些地區(qū)變電所進線，其他地區(qū)變電所進線總負荷為100mva。根據(jù)條件選擇雙母接線方式。10kv出線12回（其中備用2回），10kv側總負荷為35000kva，、類用戶占60%，最大一回出線負荷為2500kva，最大負荷與最小負荷之比為0.65。選擇單

17、母分段接線方式9。方案主接線圖如下：圖2-1主接線方案一方案二：方案進行綜合比較：220kv側雙母帶旁路接線，110kv側雙母接線、10kv側單母分段接線。220kv出線6回（其中備用2回），而由于本回路為重要負荷停電對其影響很大，因而選用雙母帶旁路接線方式。雙母線帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。主接線如下圖：圖2-2 主接線方案二表2-1 主接線方案比較表方案項目方案一：220kv側雙母接線，110kv側雙母接線、10kv側單

18、母分段接線。方案二、220kv側雙母帶旁路接線，110kv側雙母接線、10kv側單母分段接線?？煽啃?.220kv接線簡單，設備本身故障率少；2.220kv故障時，停電時間較長。1.可靠性較高；2.有兩臺主變壓器工作，保證了在變壓器檢修或故障時，不致使該側不停電，提高了可靠性。靈活性1.220kv運行方式相對簡單，靈活性差；2.各種電壓級接線都便于擴建和發(fā)展。1.各電壓級接線方式靈活性都好；2.220kv電壓級接線易于擴建和實現(xiàn)自動化。經(jīng)濟性設備相對少，投資小。1.設備相對多，投資較大；2.母線采用雙母線帶旁路，占地面增加。通過對兩種主接線可靠性，靈活性和經(jīng)濟性的綜合考慮，辨證統(tǒng)一，現(xiàn)確定第二

19、方案為設計最終方案。第二章 主變壓器的選擇2.1 相數(shù)和臺數(shù)的確定為保證供電的可靠性，變電站一般應裝設兩臺主變，但一般不超過兩臺主變。當有一個電源或變電站的一級負荷另有備用電源保證供電時，可裝設一臺主變。對大型樞紐變電站，根據(jù)工程的具體情況，應安裝24臺主變。當變電站裝設兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇應按照其中任一臺停用時，其余容量至少能保證所供一級負荷或為變電站全部負荷的6075%。通常一次變電站采用75%,二次變電站采用60%。在220kv的電力系統(tǒng)中，一般都選三相變壓器。因為單相變壓器的投資大、占地多，運行損耗也大。同時配電裝置結構復雜，增加了維修的工作量，只有考慮變壓器制造及運輸條件

20、的限制，考察從廠到變電站之間，變壓器的尺寸是否超過運輸途中隧道、涵洞、允許通過的限額。若受到限制，則采用單相式代替三相。根據(jù)已知條件，所給條件中沒有給出特殊限制條件，所以采用三相變壓器。2.2 繞組數(shù)的確定國內(nèi)電力系統(tǒng)中采用的變壓器按繞組分類有雙繞組普通式，自耦式以及低壓繞組分裂等變壓器形式。根據(jù)已知條件該主變有三個電壓等級220/110/10kv。所以采用三繞組變壓器。2.3 繞組接線方式的確定電力系統(tǒng)的繞組接線方式有星形“y”和三角形“d”兩種。在我國一般規(guī)定，110kv及以上電力變壓器三相都采用yn連接，35kv采用y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kv及以下的電力變壓器三相繞組都

21、采用d連接。根據(jù)已知條件，所給電壓等級中的220kv、110kv采用yn接線。10kv采用d11接線，所以本變電站三相接線方式為ynyn0d11。2.4 調(diào)壓方式的確定為了保障發(fā)電廠或變電站供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無勵磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍通常在22.5%以內(nèi)；另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達30%。變壓器的有載調(diào)壓是改善電壓質(zhì)量、減少電壓波動的有效手段。對電力系統(tǒng)，一般要求 110kv 及以下變電所至少采用一級有載調(diào)壓變壓器。設計有載調(diào)壓的原則如下：（1）對于220

22、kv及以上的降壓變壓器，僅在電網(wǎng)電壓可能有較大變化的情況下，采用有載調(diào)壓方式，一般不宜采用。（2）對于110kv及以下的變壓器，宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓方式。（3）接于出力變化大的發(fā)電廠的主變壓器，或接于時而為送端，時而為受端母線上的發(fā)電廠聯(lián)絡變壓器，一般宜采用有載調(diào)壓方式。在本設計中，由設計任務書可選用無載調(diào)壓方式。2.5 冷卻方式的確定電力變壓器的冷卻方式隨形式和容量的不同而不同，一般有以下幾種類型：（1）強迫空氣冷卻：又稱風冷式。容量大于1000kva變壓器在絕緣允許的油箱尺寸下，即使有輻射器、散熱裝置仍達不到要求用人工風冷。在輻射器之間加裝數(shù)臺電動風扇。（2）強迫油循環(huán)

23、水冷卻：一般水源充足的情況下可以采用潛油泵強迫油循環(huán)，讓水對油管道進行散熱，散熱效率高，節(jié)省材料，減小變壓器尺寸。但對冷卻密封性的要求較高，維護工作量大。（3）強迫油循環(huán)風冷卻：同強迫油循環(huán)水冷卻原理，只是冷卻方式是用風。大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻變壓器。（4）強迫油循環(huán)導向冷卻：大型變壓器采用較多利用潛油泵將冷卻油壓入線圈之間。線餅之間和鐵芯油道內(nèi)抽出，然后經(jīng)風冷卻后循環(huán)使用。因為所選變壓器容量為90000kva且為大型變壓器，所以采用強迫油循環(huán)風冷卻變壓器。2.6 主變壓器容量的確定（1）主變壓器容量的確定應根據(jù)電力系統(tǒng)510年的發(fā)展規(guī)劃進行。根據(jù)原始資料應滿足70%的負荷要求。

24、（2）主變壓器的最大負荷按下式確定 式中負荷同時系數(shù) 綜合用電負荷綜上所述：查表選出變壓器為220kv三相無勵磁變壓器， 表3-1 sfps-90000/220型電力變壓器參數(shù)一覽表型號額定容量(kva)額定電壓（kv）空載電流（%）空載損耗（kw）負載損耗（kw）阻抗電壓（%）連接組別高中高低中低高中高低中低sfps-90000/220900000.811043015238yn,yn0,d11第三章 所用電設計 3.1 所用變選擇1.選擇原則：所用電負荷按0.2%變電所容量計，設置2臺所用變相互備用。2.所用電負荷: s=2150000.2%=430kva3.所用變?nèi)萘坑嬎悖簊b=0.7s=

25、301kva所用變壓器參數(shù): 型號：s9315/10 u1e=6.35%（kv） u2e=0.4（kv）連接組別：y，yn0 空載損耗：0.70（kw）阻抗電壓：4（%） 空載電流：1.5（%）3.2 所用電接線圖變電站的主要站用電負荷是變壓器冷卻裝置，直流系統(tǒng)中的充放電裝置和晶閘管整流設備，照明、檢修及供水和消防系統(tǒng)，小型變電站，大多只裝1臺站用變壓器，從變電站低壓母線引進，站用變壓器的二次側為380/220v中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)。對于中型變電站或裝設有調(diào)相機的變電站，通常都裝設2臺站用變壓器，分別接在變電站低壓母線的不同分段上，380v站用電母線采用低壓斷路器進行分段，并以低壓成

26、套配電裝置供電。因而本設計兩臺所用變分別接于10kv母線的段和段，互為備用，平時運行當一臺故障時，另一臺能夠承擔變電所的全部負荷。接線圖如下所示。圖3-1 所用電接線圖第四章 短路電流計算4.1 電力系統(tǒng)短路電流計算條件4.1.1基本假定短路電流實用計算中，采用以下假設條件和原則：（1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。（2）所以電源的電動勢相位角相同。（3）系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導體集膚效應等影響；轉子結構完全對稱；定子三相繞組空間位置相差電氣角度。（4）電力系統(tǒng)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(fā)生變化。（5）電力系統(tǒng)中所有電

27、源都在額定負荷下運行，其中50%負荷接在高壓母線上，50%負荷接在系統(tǒng)側。（6）同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）。（7）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。（8）不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。（9）除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計。（10）用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。4.1.2 一般規(guī)定（1）驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應按本工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃。確定短路電流時，應按可能發(fā)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

28、和電抗器的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電動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，應選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。 對帶電抗器的610kv出線與廠用分支線回路，除其母線與母線隔離開關之間隔板前的引線和套管的計算短路點應選擇在電抗器前外，其余導體和電器的計算短路點一般選擇在電抗器后。 （4）導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況計算。4.1.3發(fā)電廠和變電站中可

29、以采取的限流措施（1）發(fā)電廠中，在發(fā)電機電壓母線分段回路中安裝電抗器。 （2）變壓器分列運行。 （3）變電站中，在變壓器回路中裝設分裂電抗器或電抗器。 （4）采用低壓側為分裂繞組的變壓器。 （5）出線上裝設電抗器。4.1.4進行短路電流計算的必要性？電力系統(tǒng)由于設備絕緣破壞，架空線路的線間或對地面導電物短接，或雷擊大氣過電壓以及工作人員的誤操作，都可能造成相與相、相與地之間導電部分短接，短路電流高達幾萬安、幾十萬安培。這樣大的電流所產(chǎn)生的熱效應及機械效應，會使電氣設備損壞，人身安全受到威脅，由于短路時系統(tǒng)電壓驟降，設備不能運行。單相接地在中性點直接接地系統(tǒng)中，對鄰近通信設備將產(chǎn)生嚴重的干擾和危

30、險影響，所以電力系統(tǒng)必須進行短路故障計算。另外，對于電氣設備的規(guī)格選擇，繼電保護的調(diào)整整定，對載流導體發(fā)熱和電動力的核算，都需要對系統(tǒng)短路故障進行計算。4.2本設計中短路電流的具體計算系統(tǒng)阻抗：220kv側電源近似為無窮大系統(tǒng)a，歸算至本所220kv母線側阻抗為0.015（sj=100mva）,110kv側電源容量為500mva，歸算至本所110kv母線側阻抗為0.36（sj=100mva）。變壓器型號為sfps7180000/220。sn=180mva其中高中、高低、中低阻抗電壓（%）分別為14，23，7。簡化圖如下圖所示：圖4-1 系統(tǒng)圖的等值電路4.2.1 變壓器的各繞組電抗標幺值計算設

31、sb=100mva，ub=uav4.2.2 10kv側短路計算f(3)-1短路時, 示意圖如下：圖4-2 f(3)-1短路的等值電路圖 =0.018 =-0.241三角形變?yōu)樾切危簣D4-3 f(3)-1短路的等值電路圖再次簡化 因為 所以：=0.015+0.042 =0.057 示意圖如下所示:圖4-4 f(3)-1短路的等值電路圖再做三角形變換示意圖如下：圖4-5 f(3)-1短路的等值電路圖計算電抗： 汽輪發(fā)電機計算曲線，0s時標么值為 ib0*=0.390因為a電源為無窮大系統(tǒng)所以提供的短路電流為：所以短路電流有名值為11：沖擊電流：短路容量： 4.2.3 220kv側短路計算f(3)-

32、2短路時，示意圖如下圖所示。圖4-6 f(3)-2短路的等值電路圖圖4-7 f(3)-2 短路的等值電路圖xb*=xt*=xbs*=0.039+0.36=0.399圖4-8 f(3)-2短路的等值電路圖a電源（無窮大系統(tǒng)）的短路電流為： 查汽輪發(fā)電機計算曲線有 ib0=0.512所以短路電流有名值為沖擊電流11：短路容量：4.2.4 110kv側短路計算f(3)-3短路時圖4-9 f(3)-3短路的等值電路圖xa*=xt*+xas*=0.039+0.015=0.054上圖簡化圖如下：圖4-10 f(3)-3短路的等值電路圖a為無窮大系統(tǒng)所以有而 查汽輪發(fā)電機的計算曲線得 ib0=0.570所以

33、短路電流有名值為 沖擊電流：短路容量：短路計算結果列表于下：表4-1 短路計算成果表短路點基準電壓短路電流沖擊電流短路容量s(k)(ka)(ka)(mva)f-110.576.154194.193384.977f-223017.37644.3096922.106f-311510.77827.4842146.825第五章 斷路器、隔離開關的選擇5.1 斷路器的選擇5.1.1 斷路器選擇的條件（1）電壓： 電網(wǎng)工作電壓（2）電流： 最大持續(xù)工作電流（3）開斷電流：斷路器實際開斷時間t秒的短路電流周期分量斷路器額定開斷電流（4）動穩(wěn)定：斷路器極限通過電流峰值三相短路電流沖擊值（5）熱穩(wěn)定：穩(wěn)態(tài)三相短

34、路電流短路電流發(fā)熱等值時間斷路器t秒熱穩(wěn)定電流其中，5.2 隔離開關的選擇5.2.1隔離開關選擇的條件隔離開關形式的選擇應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合的技術、經(jīng)濟比較，然后確定。參數(shù)的選擇要綜合考慮技術條件和環(huán)境條件。選擇的具體技術條件如下：（1）電壓： 電網(wǎng)工作電壓（2）電流： 最大持續(xù)工作電流（3）動穩(wěn)定： （4）熱穩(wěn)定：5.3 斷路器和隔離開關選擇結果表表5-7 220kv側的斷路器、隔離開關選擇結果一覽表 計算數(shù)據(jù)lw2-220型斷路器gw4-220型隔離開關220kv220 kv220kv353a2500 a1250a4.47ka31.5 ka11.40ka100

35、 ka80ka62.94 表5-8 110kv側的斷路器、隔離開關選擇結果一覽表計算數(shù)據(jù)型斷路器gw4-110型隔離開關110kv110 kv110kv600a16003150 a630a7.74ka31.5 ka19.74ka100 ka50ka152.76 表5-9 10kv側的斷路器、隔離開關選擇結果一覽表計算數(shù)據(jù)zn4-10c型斷路器gn1-10/600型隔離開關10kv10 kv10kv0.46ka0.6k a0.6ka10.46ka17.3 ka26.67ka29.4ka60ka87.53 第六章 電壓互感器、電流互感器的選擇及配置方案6.1 電壓互感器的選擇6.1.1電壓互感器的

36、選擇原則35110kv的配電裝置，一般采用油浸式絕緣結構的電壓互感器，220kv以上的一般采用電容式電壓互感器。當需要和監(jiān)視一次回路單相接地時，應采用三相五柱式電壓互感器，或有第三繞組的單相電壓互感器，電壓互感器三個單相電壓互感器接線，主二次繞組連線成星形以供電給測量表計，繼電器以及絕緣電壓表，對于要求相電壓的測量表計，只有在系統(tǒng)中性點直接接地時才能接入。（1）一次電壓：，為電壓互感器額定一次線電壓，1.1和0.9是允許的一次電壓波動范圍，即10%。（2）二次電壓：電壓互感器二次電壓應根據(jù)情況，按下表選用所需的二次額定電壓。表6-1 電壓互感器二次額定電壓繞組主二次繞組附加二次繞組高壓側接入方

37、式接于線電壓上接于相電壓上用于中性點直接接地系統(tǒng)中用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中二次額定電壓（v）100100（3）準確等級用于電度表準確度不低于0.5級，用于電壓測量不應低于1級，用于繼電保護不應低于3級。（4）二次負荷是相應于在測量儀表所要求的最高準確級下，電壓互感器的額定容量。是二次負荷，它與儀表的類型，數(shù)量和接入電壓互感器的接線方式有關， 6.1.2 電壓互感器的選擇與檢驗110kv母線上電壓互感器除供測量儀表外，還用于交流電網(wǎng)絕緣監(jiān)視。查表選用三只單相jcc2-110的串級式瓷絕緣的電壓互感器，選用1級的準確級，三相總的額定容量為500va，接線為yn,yn,d0。表6-2

38、jcc2-110d的技術數(shù)據(jù)型號額定電壓二次繞組1額定容量二次繞組2額定容量最大容量一次繞組二次繞組輔助繞組(va)(va)(va)0.20.513jcc2-1100.150010002000表6-3 電壓互感器各相負荷分配（不完全星形負荷部分） 儀表名稱及型號每線圈消耗功率(va)儀表電壓線圈儀表數(shù)目ab相bc相有功功率表（46d1-w型）0.610.92531.88.31.88.3無功功率表（46d1-var型）0.5110.50.5有功電能表（ds1型）1.50.3863.43.4頻率表（46l1-h2型）1,2111.2電壓表（46l1-v型）0.3110.3總計6.98.36.08.

39、3根據(jù)上表可求出不完全星形部分負荷為：(va) ， ，由于每相上尚有絕緣監(jiān)視電壓表pv，故a相負荷可計算如下：同理，可求出b相負荷為，顯而易見，b相負荷較大，故應按b相總負荷進行校驗。故所選jcc2-110型電壓互感器滿足要求。同樣，220kv電壓互感器查表選用三只單相tyd220/-0.005成套式電容式的電壓互感器，選用1級準確級，三相總的額定容量為300(va)，接線為yn，yn,d0。表6-4 tyd220/-0.005 技術數(shù)據(jù)型號額定電壓（kv）二次負荷分壓電容量質(zhì)量（kg）初級繞組次級繞組剩余電壓繞組0.5級1.0級3.0級tyd220/-0.005220/0.1/0.11503

40、000.005800表 6-5 電壓互感器各相負荷分配（不完全星形負荷部分）儀表名稱及型號每線圈消耗功率(va)儀表電壓線圈儀表數(shù)目ab相bc相有功功率表（46d1-w型）0.610.92531.85.61.85.6無功功率表（46d1-var型）0.5110.50.5有功電能表（ds1型）1.50.3842.32.3頻率表（46l1-h2型）1,2111.2電壓表（46l1-v型）0.3110.3總計5.85.64.95.6根據(jù)上表可求出不完全星形部分負荷為：(va) ， ，由于每相上尚有絕緣監(jiān)視電壓表pv，故a相負荷可計算如下：同理，可求出b相負荷為，顯而易見，b相負荷較大，故應按b相總負

41、荷進行校驗。故所選tyd220/-0.005型電壓互感器滿足要求。6.2 電流互感器的選擇6.2.1 電流互感器的的選擇原則（1） 型式：電流互感器的型式應根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于620kv的屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結構或樹脂澆注絕緣結構的電流互感器。（2） 一次回路電壓：。 為電流互感器安裝處一次回路工作電壓，為電流互感器額定電壓。（3）一次回路電流：。 為電流互感器安裝處一次回路最大工作電流，為電流互感器原邊額定電壓。 （4）準確等級：電流互感器準確等級的確定與電壓互感器相同，需先知電流互感器二次回路接測量儀表的類型及對準確等級的要求，并按準確等級要求最高的表計來選擇。（5）

42、動穩(wěn)定：內(nèi)部動穩(wěn)定：，式中電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)，它等于電流互感器極限通過電流峰值與一次繞組額定電流峰值之比，即：。（6）熱穩(wěn)定：。為電流互感器的1秒熱穩(wěn)定倍數(shù)。6.2.2 10kv出線電流互感器的選擇和校驗 表6-6 la-10電流互感器相關參數(shù)型號額定電流比（a）次級組合準確等級二次負荷10%倍數(shù)（倍）1秒熱穩(wěn)定倍數(shù)（倍）動穩(wěn)定倍數(shù)（倍）0.1級1級3級d級la-10500/50.5/3及1/30.50.4106011010.41030.610選擇la-10的電流互感器（1）型式：采用樹脂澆注絕緣結構。（2）電壓：電流：（3）校驗：電壓：。 電流： 動穩(wěn)定： （4）：熱穩(wěn)定 滿足。第七章 防

43、雷保護7.1 防雷保護概述雷電所引起的大氣過電壓將會對電器設備和變電站的建筑物產(chǎn)生嚴重的危害。因此，在變電站和高壓輸電線路中，必須采取有效的防雷措施，以保證電器設備的安全。 7.2 避雷針及避雷器的選擇7.2.1 避雷針的配置原則（1）電壓10kv及以下的配電裝置，一般將避雷針裝設在配電裝置的構架或屋頂上，但在土壤電阻率大于1000的地區(qū)，宜裝設獨立的避雷針。（2）35kv及以下高壓配電裝置架構或房頂不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊。（3）避雷針與設備在空間的距離不得小于5米。7.2.2 避雷器的配置原則（1）配電裝置的每組母線上應裝設避雷器。（2）220kv以下變壓器和并聯(lián)電

44、抗器外必須裝設避雷器，并盡可能靠近設備本體。（5）三繞組變壓器低壓側的一相上宜設置一臺避雷器。（6）110kv220kv線路側一般不裝設避雷器。 第八章 主變壓器及10kv出線保護配置方案8.1 主變壓器的保護概述電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響，而本次變電站設計的變電站是市區(qū)220kv降壓變電站，如果不保證變壓器的正常運行，將會導致全所停電，甚至影響到下一級降壓變電站的供電可靠性。變壓器的故障可分為內(nèi)部和外部兩種故障。內(nèi)部故障是指變壓器油廂里面的各種故障，主要故障類型有：（1）各繞組之間發(fā)生的相間短路；（2）單相繞組部分線匝之間發(fā)

45、生的匝間短路；（3）單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路；（4）鐵芯燒損。變壓器的外部故障類型有：（1）絕緣套管網(wǎng)絡或破碎而發(fā)生的單相接地（通過外殼）短路；（2）引出線之間發(fā)生的相間故障。8.2 變電站主變保護的配置原則8.2.1 主變壓器的主保護（1）瓦斯保護對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應裝設瓦斯保護，它反應于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側電源斷路器。（2）差動保護對變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時，其保護瞬時動作，跳開各側電源斷路器。8.2.2 主變壓器的后備保護為了反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過

46、電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設過電流保護。8.2.3 過負荷保護變壓器的過負荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此只需裝設單相式過負荷保護，過負荷保護一般經(jīng)追時動作于信號，而且三繞組變壓器各側過負荷保護均經(jīng)同一個時間繼電器。8.2.4 變壓器的零序過流保護對于大接地電流的電力變壓器，一般應裝設零序電流保護，用作變壓器主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護，一般變電站內(nèi)只有部分變壓器中性點接地運行，因此，每臺變壓器上需要裝設兩套零序電流保護，一套用于中性點接地運行方式，另一套用于中性點不接地運行方式。8.3 主變壓器的配置方案本設計采用sfpst-

47、90000/220型號的變壓器，它是三相風冷式強迫油循環(huán)三繞組無激磁調(diào)壓變壓器。所以裝設以下保護裝置：（1）縱聯(lián)差動保護，可迅時切斷保護區(qū)內(nèi)的短路故障。（2）過電流保護，可防止外部短路引起的過電流，并作為變壓器相間短路的后備保護。（3）零序電流保護，用作變壓器外部接地短路時的后備保護，保護直接動作于跳閘。（4）過負荷保護，過負荷保護采用單相式，帶時限動作于信號。對于單側電源的三繞組降壓變壓器，三側繞組容量不同，則在電源側和容量較小的一側分別裝設過負荷保護。8.4 10kv出線保護配置方案10kv出線保護，可看成是單側電源供電的輻射型網(wǎng)絡的保護，因此可選用電流保護。無時限電流速斷保護雖然能迅速切除短路故障，但不能保護線路全長；限時電流速斷保護雖能保護全長