某220kV變電站電氣部分的畢業(yè)設(shè)計

1、220kv北郊變電站電氣部分設(shè)計摘要： 文章介紹了220 kv變電站設(shè)計的要求，結(jié)合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和供電可靠發(fā)展的規(guī)劃前景選擇了變電設(shè)備的型號，并按照配電裝置的形式確定了設(shè)計基本方案；重點分析了220 kv變電站設(shè)計的主要技術(shù)方案和各個模塊的技術(shù)特點，對各級電壓的電氣主接線形式、電氣設(shè)備的選擇及保護(hù)、短路電流水平等進(jìn)行了詳細(xì)的說明；本設(shè)計的變電站將提高供電可靠性、增加規(guī)劃的靈活性等特點。關(guān)鍵詞： 220kv變電站 電氣設(shè)備 繼電保護(hù) 電壓 電流 短路阻抗 整定計算 容量 防雷前言：本次設(shè)計是對220kv北郊降壓變電所進(jìn)行了電氣部分設(shè)計，內(nèi)容主要包括：電氣一次主接線圖設(shè)計、無功補償所用變選擇、主變

2、壓器中性點運行方式、配電裝置布置、短路電流計算、主要電氣設(shè)備選擇、變電所防雷規(guī)劃、繼保及自動裝置的配置、主變保護(hù)整定計算等，并畫出了電氣一次主接線圖、主變繼電保護(hù)展開圖。本次設(shè)計在設(shè)計中參考了最新的技術(shù)參考書籍，積極采用新產(chǎn)品、新技術(shù)參數(shù)及新的圖形符號，如采用220kv、110kv六氟化硫斷路器、手車式開關(guān)柜和gg-1(a)-10型固定式開關(guān)以及微機(jī)保護(hù)裝置等，故所選擇和設(shè)計的接線方式、電氣設(shè)備型式應(yīng)當(dāng)說是較為合理的，也能滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求。本次畢業(yè)設(shè)計，目的在于鞏固自己的專業(yè)知識，因為我們的設(shè)計同專業(yè)知識聯(lián)系非常緊密，這就使我在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的同時，又對電力系統(tǒng)、繼電保護(hù)、電氣設(shè)備、等專業(yè)課進(jìn)行

3、了復(fù)習(xí)，提高了自己的專業(yè)基礎(chǔ)水平，通過設(shè)計使我們熟悉設(shè)計過程，掌握基本的設(shè)計知識，熟悉相關(guān)的設(shè)計手冊和輔助資料。目 錄第一章 設(shè)計任務(wù)書1第二章 主變壓器的選擇4第三章 電氣主接線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較及確定9第四章 站用變的容量、臺數(shù)及接線方式的選擇13第五章 主變中性點接地方式的選擇14第六章 電氣設(shè)備的布置15第七章 短路電流計算17第八章 電氣設(shè)備的選擇27第九章 變電站的防雷規(guī)劃40第十章 繼電保護(hù)的配置43第十一章 主變保護(hù)的整定計算46參考文獻(xiàn)50附圖一：220kv北郊變電站電氣一次主接線圖50附圖二：主變繼電保護(hù)展開圖50第一章 設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計課題220kv北郊變電站電氣部分二、原

4、始資料1220kv電網(wǎng)圖2負(fù)荷預(yù)測（1）110kv側(cè)負(fù)荷名稱最大負(fù)荷（kw）cos線路長度（km）回路數(shù)供電方式變電站a200000.90201架空變電站b250000.90251架空變電站c270000.90141架空備用2線損率： 負(fù)荷增長率：t%=5有功同時率：p=0.8 無功同時率：q=0.9 遠(yuǎn)景規(guī)劃年數(shù)：n=5(2)10kv側(cè)負(fù)荷名稱最大負(fù)荷（kw）cos線路長度（km）回路數(shù)供電方式配電站a30000.90202架空配電站b20000.90202架空配電站c20000.8051電纜機(jī)械廠20000.90152架空醫(yī)院10000.80102電纜劇院15000.8051電纜線損率：

5、負(fù)荷增長率：t%=5有功同時率：p=0.8 無功同時率：q=0.9 遠(yuǎn)景規(guī)劃年數(shù)：n=5(3)最大負(fù)荷利用小時tmax：5500小時3地區(qū)溫度：年最高溫度：40年最低溫度：-5最熱月平均最高溫度：35最熱月平均氣溫：25三、設(shè)計內(nèi)容要求1選擇主變壓器的臺數(shù)、容量及型號2主接線選擇3確定無功補償?shù)姆绞健?選擇站用變壓器的容量、臺數(shù)及接線方式。5確定主變壓器中性點的運行方式。若需裝設(shè)消弧線圈，應(yīng)選擇消弧線圈的容量、臺數(shù)及型號。6配電裝置的布置。7短路電流計算確定最大運行方式，計算各短路點的三相短路電流。8主要電氣設(shè)備的選擇9變電站的防雷規(guī)劃，并配置主接線中的常規(guī)避雷器。10配置繼電保護(hù)11主變保護(hù)

6、的整定計算四、設(shè)計成品要求1設(shè)計說明書。將上述設(shè)計的內(nèi)容，進(jìn)行整理、編寫，要求文字說明簡明扼要，語句通順，書寫工整，計算正確，條理清楚。內(nèi)容主要包括：（1）主變壓器的容量、臺數(shù)、型號選擇。（2）主接線方案的選擇。應(yīng)寫清方案分析比較、確定的過程，并列出有關(guān)的論據(jù)。（3）無功補償?shù)姆绞郊半娙萜鞯倪x擇。（4）站用變壓器的容量、臺數(shù)及接線方式選擇。（5）配電裝置的布置。（6）設(shè)備的選擇和校驗。要求寫明設(shè)備所在電壓級和回路的名稱，計算要正確，對斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的選擇，建議采用列表法，使之一目了然。（7）防雷保護(hù)規(guī)劃及常規(guī)避雷器的配置。（8）繼電保護(hù)配置。（9）短路電流計算書。要求作出短路電流計算的

7、等值電路圖，計算應(yīng)列出公式，計算過程簡單明了，計算正確。各點短路的計算結(jié)果用列表的方式進(jìn)行綜合。（10）主變保護(hù)整定計算等。（11）編寫目錄2繪制圖紙（1）主接線圖（2）主變繼電保護(hù)展開圖第二章 主變壓器的選擇一、負(fù)荷統(tǒng)計分析1、110kv側(cè)負(fù)荷部分pmax(kw)costgqmax(kvar)變電站a200000.900.489600變電站b250000.900.4812000變電站c270000.900.481296072000(kw)34560(kvar)以上有功、無功都是考慮同時率、線損率、負(fù)荷增長率和按5年發(fā)展規(guī)劃。2、10kv側(cè)負(fù)荷部分pmax(kw)costgqmax(kvar)

8、配電站a30000.900.481440配電站b20000.900.48960配電站c20000.800.751500機(jī)械廠20000.900.48960醫(yī)院10000.800.75750劇院15000.800.75112511500(kw)6735(kvar)3、220kv側(cè)最大負(fù)荷的視在功率則二、主變壓器臺數(shù)確定的原則1為保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺主變壓器；當(dāng)只有一個電源或變電所的一級負(fù)荷另有備用電源保證供電時，可裝設(shè)一臺主變。2對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變的變電所，其變壓器基礎(chǔ)宜按現(xiàn)有變壓器容量大一級設(shè)計，以便負(fù)荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。三、主變壓器容量確定的原則1主變?nèi)萘繎?yīng)根據(jù)5-

9、10年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇，并考慮變壓器的正常運行和事故時的過負(fù)荷能力；2對裝一臺主變壓器的變電所，變壓器的額定容量應(yīng)滿足用電負(fù)荷的需要，按下式選擇：snksl；其中，sn為變壓器的視在容量（kva），sl為變電所的最大負(fù)荷的視在功率（kva），k為負(fù)荷率。3對裝有兩臺主變的變電所中，當(dāng)一臺斷開時，另一臺變壓器的容量一般保證60%全部負(fù)荷的供電，即應(yīng)保證用戶的一級負(fù)荷和大部分的二級負(fù)荷。每臺主變?nèi)萘靠砂聪率竭x擇sn0.6sl。四、主變臺數(shù)、容量和型號的確定1主變臺數(shù)的確定 如果選擇主變?yōu)?臺，則配電裝置布置較簡單，總投資可能會少一些，但可靠性和靈活性均較差，當(dāng)主變故障或檢修時會使全所停電； 主變

10、為2臺時，將可大大提高供電可靠性和運行操作靈活性，一臺檢修，另一臺可繼續(xù)運行，供應(yīng)大部分負(fù)荷。缺點是配電裝置較復(fù)雜，投資相對較多。 根據(jù)以上分析及原則規(guī)定，確定本變電站采用兩臺主變配置，且為考慮不可預(yù)見因素和5年后負(fù)荷發(fā)展需要，將主變基礎(chǔ)比設(shè)計容量大12級考慮，以備更換主變用。2主變?nèi)萘康拇_定 為提高功率因素，改變電壓質(zhì)量，對10kv側(cè)進(jìn)行無功補償。 功率因素提高到0.9采用并聯(lián)補償電容器 補償容量： 式中10kv母線上最大有功負(fù)荷補償前的最大功率因數(shù)補償后的最小功率因數(shù)根據(jù) 變電所設(shè)計規(guī)范3.7.2條規(guī)定“電容器裝置的接線，應(yīng)使電容器組的額定電壓與接入電網(wǎng)的運行電壓相配合。電容器裝置宜采用中

11、性點不接地的星形或雙星形接線”，查常用高低壓電器手冊，選用bfm-11/-100-1型電容器，其型號意義如下：b g f 11 / - 100 - 1單相額定容量：100 kvar額定電壓：un=11/kv紙膜復(fù)合介質(zhì)浸漬劑：g表示苯甲基礎(chǔ)油并聯(lián)電容器其額定容量為100kvar,un=11/kv，標(biāo)算電容c7.89，則每相并聯(lián)個數(shù)n，故并聯(lián)8只bgf-11/-100-1型電容器，分別接于10kvi、ii段母線上，即每段母線每相并聯(lián)4只電容器。 經(jīng)補償后的最大負(fù)荷視在功率 (2) 充分發(fā)揮變壓器正常運行及事故時過負(fù)荷能力sn0.60.610234561407（kva）結(jié)合現(xiàn)有最大負(fù)荷的視在功率僅

12、為61407kva，選擇主變?nèi)萘績膳_63000kva，在負(fù)荷較低時，可一臺主變運行，降低變壓器損耗，也可兩臺運行，提高供電可靠性。3主變型號確定 相數(shù)的確定考慮變壓器的制造條件，可靠性要求及運輸條件等因素，在不受運輸條件限制時，在330kv及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)選擇三相變壓器。所以，本次設(shè)計采用三相變壓器。 容量比的確定根據(jù)要求，在1臺主變停運時，須保證60%全部負(fù)荷的供電。故：a、對10kv側(cè)應(yīng)保證的容量為：則 b、對110kv側(cè)應(yīng)保證的容量為：則 故主變壓器220kv、110kv及10kv側(cè)的額定容量比取100/100/50。五、技術(shù)參數(shù)因自耦變要求中、高壓側(cè)接線方式一致，故不能采用

13、自耦變，故確定本站主變型號為節(jié)能型三相三繞組、自然油循環(huán)空冷型降壓變壓器，采用有載調(diào)壓方式。主變型號及技術(shù)參數(shù)如下：型號sn（kva）un（kv）損耗（kw）空載電流（）阻抗電壓（）聯(lián)接組別sfpsz7-6300063000高壓220815.2%空載負(fù)載1.0高-中12-14ynynod11中壓12189290高-低22-24低壓11中-低7-9第三章 電氣主接線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較及確定一、電氣主接線設(shè)計的基本要求1根據(jù)系統(tǒng)和用戶的要求，保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量：設(shè)計時應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的重要性，保證在母線、斷路器等設(shè)備故障或檢修時停電范圍盡量小，停電時間盡量短，且能保證重要負(fù)荷的供電；另外，在正常

14、運行或故障時能滿足相應(yīng)的電能質(zhì)量要求，把對用戶的損失減小到最少。2具有運行、維護(hù)的靈活性和方便性：應(yīng)能適應(yīng)各種運行方式和檢修維護(hù)的要求，靈活、方便地進(jìn)行運行方式的切換。3經(jīng)濟(jì)性：應(yīng)在滿足供電可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)性。即投資省、電能損耗小、占地面積小。4、具有將來發(fā)展和擴(kuò)建的可能性。二、各級電壓配電裝置可能的電氣主接線方案110kv配電裝置：（1）單母線（2）單母線分段2110kv配電裝置：（1）單母線分段（2）雙母線3220kv配電裝置：（1）單母線分段（2）雙母線三、方案的技術(shù)比較1單母線接線的優(yōu)缺點優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)簡單清晰、操作簡便，不易誤操作； （2）節(jié)省投資和占地； （3）

15、易于擴(kuò)建。缺點：母線故障或檢修時會使該母線所帶負(fù)荷全部停電，停電范圍為100%。故此接線一般只適用于小水電廠和變電站。2單母線分段接線的優(yōu)缺點：優(yōu)點：（1）當(dāng)一段母線故障或檢修時，用分段斷路器將其分段后，可保證正常段母線不間斷供電，提高了供電可靠性，減小了母線故障的影響范圍。（2）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。缺點：（1）當(dāng)一段母線或母線側(cè)隔離開關(guān)故障可檢修時，接在該母線上的電源或出線必須全部停電。（2）任一回路斷路器檢修時，該回路必須停電。3雙母線接線的優(yōu)缺點優(yōu)點：（1）供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷

16、；一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電；檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路。（2）調(diào)度靈活。各個電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。（3）擴(kuò)建方便。向雙母線的任何一個方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和負(fù)荷均勻分配，不會引起原有回路的停電。（4）便于試驗。當(dāng)個別回路需要單獨進(jìn)行試驗時，可將該回路分開，單獨接至一路母線上。缺點：（1）增加一組母線和使每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)。（2）當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔離開關(guān)誤操作，需要隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)閉鎖裝置。四、確定2個比較方案（1）10kv

17、側(cè)接線方式的確定由上述分析可知，單母線接線可靠性較差，且本變電站有兩臺主變，考慮10kv出線有和10回，又有雙回出線的需要，一旦母線故障，即造成該母線所帶負(fù)荷全部停電，這是不可取的，故10kv側(cè)應(yīng)選用單母線分段接線。（2）110kv和220kv側(cè)采用單母分段接線時，接線較簡單明了，運行可靠，但當(dāng)某一段母線檢修或故障時，將使該母線所連的線路和主變停運。采用雙母線接線時，可避免一母線故障或停運時影響該母線的饋線、主變運行。且采用sf6等性能可靠、檢修周期長的斷路器。（3）畫出兩個比較方案的簡圖如下：根據(jù)上述分析，故選擇方案ii，即220kv和110kv部分均采用雙母線接線，主變2臺， 10kv部分

18、采用單母線分段接線形式。簡圖見圖（2）。五、本變電站確定的主接線運行方式1220kv部分：系統(tǒng)電源c接在段母線上，段母線預(yù)留一回出線；發(fā)電廠g的接于段母線上，轉(zhuǎn)供的南山變也接于段母線上。正常運行時，220kv母聯(lián)合閘運行；故障時保留一段母線運行，提高供電可靠性。2主變：正常2臺并列運行，在負(fù)荷較輕時，可考慮1臺運行，以降低主變損耗。3110kv側(cè)：變電站和醫(yī)院分別用兩回線接于、段母線上，母聯(lián)開關(guān)宜合閘運行，提高供電可靠性。410kv側(cè)：配電站a、b、機(jī)械廠和醫(yī)院分別用兩回路接于、段母線上，配電站c、接于母線上，劇院接于母線上。母分一般處于熱備用狀態(tài).正常時，為限制短路電流，10kv母聯(lián)開關(guān)宜分

19、段運行，、段母線分別由1#、2#主變帶負(fù)荷運行，主變故障時，通過母分開關(guān)切換，承擔(dān)非故障點的供電任務(wù)。第四章 站用變的容量、臺數(shù)及接線方式的選擇一、站用變臺數(shù)確定為提高所用電負(fù)荷的供電可靠性，設(shè)2臺所用變，兩臺站用變互為備用，正常運行時一臺投入，另一臺備用；遇檢修時，可視檢修電源需要投入兩臺以滿足檢修需要。二、站用變接線方式確定考慮本變電站有兩臺主變，且10kv部分均采用單母線分段的接線方式，供電可靠性較高，為兼顧經(jīng)濟(jì)性，則選擇在10kv、段母線上分別引接一所用變，可滿足站用電的需要。三、站用變?nèi)萘看_定統(tǒng)計站用負(fù)荷s所用電負(fù)荷照明其余負(fù)荷0.85一般選主變?nèi)萘康模?.10.5）為其容量，考慮到

20、用電負(fù)荷不大，本設(shè)計以0.1來選擇，采用y/yno接線組別。單臺站用變?nèi)萘浚?取標(biāo)準(zhǔn)容量80kva，型號為干式變sc-80/10型。查產(chǎn)品目錄，其主要技術(shù)參數(shù)如下：型號額定容量(kva)額定電壓(kv)損耗(w)阻抗電壓()空載電流()連接組別高壓低壓空載負(fù)載sc-80/108060.4270165042.7y，yno第五章 主變中性點接地方式的選擇一、主變壓器中性點接地方式的分類及一般要求1主變的110kv500kv側(cè)采用中性點接地方式；2主變壓器663kv側(cè)采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式；（1）主變10kv側(cè)在單相接地故障電流小于30安時，可采用中性點不接地方式，否則應(yīng)采用經(jīng)消弧線圈

21、接地方式；（2）主變35kv側(cè)在單相接地故障電流小于10安時，可采用中性點不接地方式，否則應(yīng)采用經(jīng)消弧線圖接地方式。二、本變電站主變壓器中性點接地方式的確定1主變220kv、110kv側(cè)均采用直接接地運行方式，但在正常兩臺主變并列運行時，要求只能有一臺主變接地運行。2、主變10kv側(cè)接地電容電流： 對于架空線路 對于電纜線路小于30a故：主變10kv側(cè)也采用中性點不接地運行方式。第六章 電氣設(shè)備的布置一、配電裝置設(shè)計的基本要求配電裝置設(shè)計必須貫徹國家基本建設(shè)方針和技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并滿足如下要求： 1、保證運行可靠性：按照系統(tǒng)和自然條件，合理選擇設(shè)備，在布置上力求整齊、清晰，保證具有足夠的安全距離

22、。2、保證運行維護(hù)人員的人身安全和設(shè)備安全。3、便于檢修、維護(hù)、巡視、操作和安裝。110kv配電裝置應(yīng)考慮帶電作業(yè)的要求；為保證檢修人員在檢修電器或母線時的安全，電壓為63kv及以上的配電裝置，對斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)，宜配置接地刀閘，每段母線上宜裝設(shè)接地刀閘等。4、力求經(jīng)濟(jì)，必須在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價。5、考慮發(fā)展擴(kuò)建的可能性。二、配電裝置的分類1、屋內(nèi)配電裝置：應(yīng)用于大、中型發(fā)電廠、變電站中35kv及以下的配電裝置；或有特殊性要求的（如備戰(zhàn)、防污）110220kv的配電裝置。2、屋外配電裝置：應(yīng)用于110kv及以上的配電裝置。3、成套配電裝

23、置：應(yīng)用于發(fā)電廠、變電站610kv或35kv配電裝置；sf6全封閉組合電器：主要用于110500kv的配電裝置。三、10kv配電裝置的選型和布置10kv高壓開關(guān)室布置在主變的下側(cè)，10kv配電裝置選用成套高壓開關(guān)柜，占地面積不大，故采用單層式布置。高壓開關(guān)柜布置在10kv高壓開關(guān)室左側(cè)，為單列布置；所用變室、電抗器室、電容器室布置在10kv高壓開關(guān)室右側(cè)，出線全部采用電纜。四、110kv配電裝置的布置110kv配電裝置布置在主變壓器左方，采用戶外半高式。本方案的特點是將母線及母線隔離開關(guān)抬高，增設(shè)上層母線隔離開關(guān)操作走道，以便巡視、操作和檢修抬高后的隔離開關(guān)和母線。斷路器單列布置，道路設(shè)置在靠

24、主變壓器側(cè)的一組母線下面。五、220kv配電裝置的布置220kv配電裝置布置在主變壓器上方，采用戶外半高式。本方案的特點是將母線及母線隔離開關(guān)抬高，增設(shè)上層母線隔離開關(guān)操作走道，以便巡視、操作和檢修抬高后的隔離開關(guān)和母線。斷路器單列布置，道路設(shè)置在靠主變壓器側(cè)的一組母線下面。六、主變的布置采用兩臺戶外布置，并考慮防火凈距大于8米。設(shè)油坑、事故油池、消防砂池等消防設(shè)施。七、10kv電容補償裝置采用戶內(nèi)布置，裝設(shè)風(fēng)扇.擁有通風(fēng)散熱方便，便于設(shè)備的維護(hù).運行檢修直觀方便等優(yōu)點。第七章 短路電流計算一、短路電流計算的目的 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，確定某接線方案是否需要采取限制短路電流

25、的措施。 在選擇電氣設(shè)備時，為了保證各種電氣設(shè)備和導(dǎo)體在正常運行和故障情況下都能安全可靠地工作，可又力求節(jié)約資金，這就需要用短路電流進(jìn)行校驗。 在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。 在選擇繼電保護(hù)方法和整定計算時，需以短路時的短路電流為依據(jù)。二、計算短路電流的一般規(guī)定 驗算導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定，熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路電流，應(yīng)按本工程的設(shè)計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)510年的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃。 確定短路電流時，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具

26、有反饋作用的異步電動機(jī)的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 選擇導(dǎo)體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應(yīng)選擇在正常接線方式時短路電流為最大的點。三、短路電流計算短路點的選擇：1、最大運行方式時，在220kv母線上發(fā)生三相短路k12、最大運行方式時，在110kv母線上發(fā)生三相短路k23、最大運行方式時，在10kv母線上發(fā)生三相短路k34、最大運行方式時，在10kv配電站a線路末端發(fā)生三相短路k4（一）接線圖(二) 網(wǎng)絡(luò)等值圖：1、最大運行方式下： 2、最小運行方式下：（三）選擇基準(zhǔn)值：取sj100mva，ujuav 1.05ue 則即uj1=230kv，uj2=115kv，uj3=10.5

27、kv，uj4=6.3kv，（四）計算網(wǎng)絡(luò)中各元件電抗值（標(biāo)么值）設(shè)本變電站中主變阻抗值為：udi-=(12-14)% udi-=(22-24)% ud-=(7-9)%，本設(shè)計選sn=63000kva=63mva設(shè)站變ud%=4.0。則發(fā)電機(jī)： （最大運行方式）（最小運行方式）80km長線路：30km長線路：100mva變壓器：95mw發(fā)電機(jī)：主變220kv側(cè)： 110kv側(cè)：10kv側(cè)：(五) 簡化等值電路1、最大運行方式下：如右圖 x13=x1+x2=0.0357+0.06=0.0957x14=x3+x4+x5=0.106+0.105+0.045=0.2562、最小運行方式下：如右圖x15=

28、x1+x2=0.0667+0.06=0.1267（六）計算最大運行方式下三相短路電流1、k1點三相短路電流計算系統(tǒng)c支路：發(fā)電廠g支路：查表運算曲線得： 短路電流有名值：系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)供給k1點總的短路電流：短路電流沖擊值：取kch=1.8電流最大有效值：短路容量：2、k2點三相短路電流計算 系統(tǒng)c支路：發(fā)電廠g支路：查表運算曲線得： 短路電流有名值：系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)供給k2點總的短路電流：短路電流沖擊值：取kch=1.8電流最大有效值：短路容量：3、k3點三相短路電流計算系統(tǒng)c支路：發(fā)電廠g支路：查表運算曲線得： 短路電流有名值：系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)供給k3點總的短路電流：短路電流沖擊值：取kch=1.8

29、電流最大有效值：短路容量：從k3點短路電流計算結(jié)果可知，發(fā)電廠10kv電壓母線上短路時，次暫態(tài)電流和沖擊電流都比較大，為了能使10kv母線及出線選擇輕型電器設(shè)備，有必要在母線上裝設(shè)電抗器，以限制k3點短路時的短路電流。4、k4點三相短路電流x22=x19+x12=0.175+50=50.175系統(tǒng)c支路：發(fā)電廠g支路：查表運算曲線得： 當(dāng)時，可按無限大容量電源的短路電流計算系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)供給k4點總的短路電流：短路電流沖擊值：取kch=1.8電流最大有效值：短路容量：短路點的編號基準(zhǔn)電壓uav（kv）基準(zhǔn)電流ij（ka）短路電流（ka）短路電流（ka）短路電流（ka）短路電流沖擊值(ka)電流最

30、大有效值(ka)短路容量( mva)k12300.253.653.323.329295511454k21150.524225125161636548202k310.55.52198223722375594331939973k46.55.5018018018046027196(八)短路電流計算結(jié)果表 表81第八章 電氣設(shè)備的選擇一、電氣設(shè)備選擇的一般條件1、按正常條件選擇（1）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件選擇應(yīng)考慮當(dāng)?shù)貧鉁?、風(fēng)速、濕度、污穢、海拔、地震、覆冰等環(huán)境條件是否超出所選設(shè)備的基本使用條件，另外應(yīng)考慮電氣設(shè)備的裝設(shè)地點是戶內(nèi)還是戶外，然后再選擇相應(yīng)型式的設(shè)備。（2）按工作電壓選擇在正常情況下，選擇電氣

31、設(shè)備的最高允許工作電壓不得小于該回路的最高運行電壓，即unuw.n式中，un電氣設(shè)備額定電壓(kv)；uw.n電網(wǎng)額定電壓等級（kv）。（3）按工作電流選擇a一般情況下，開關(guān)電器的額定電流應(yīng)大于等于各種可能運行方式下的回路最大持續(xù)工作電流，即iniw.maxb載流導(dǎo)體允許長期通過最大載流量ixu應(yīng)大于持續(xù)最大工作電流，即ixuiw.max （ixu=kin）2按短路條件校驗：（1）按短路熱穩(wěn)定校驗：電氣設(shè)備額定熱效應(yīng)應(yīng)不小于在計算時間tc內(nèi)短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，即i2r.ntr.ni2ktc（2）按短路動穩(wěn)定較驗電氣設(shè)備的額定動穩(wěn)定電流不應(yīng)小于三相短路沖擊短路電流，即：，對于母線，其最大允許應(yīng)

32、力應(yīng)不小于短路時母線中所產(chǎn)生的應(yīng)力，即：xu。3特殊檢驗項目（1）對斷路器和熔斷器還應(yīng)考慮其額定開斷電流ikn應(yīng)不小于短路電流全電流i即ikni,（2）對電流和電壓互感器應(yīng)按其準(zhǔn)確度等級和二次負(fù)荷阻抗進(jìn)行校驗，即準(zhǔn)確度等級應(yīng)滿足要求，二次負(fù)荷阻抗z2不大于額定二次負(fù)荷阻抗z2n。（3）對重要回路的硬導(dǎo)體（母線）還應(yīng)考慮共振的影響。二、設(shè)備的選擇(一)、斷路器的選擇1、220kv側(cè)斷路器1）額定電壓選擇：vmaxvg = 220kv1.15 = 253kv2）額定電流選擇：ieigmax 考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應(yīng)回路的igmax=1.05ie 即： 3）按開斷電流選擇

33、：iekdi =3.65ka 即iekd3.65ka4）按短路關(guān)合電流選擇：iegich = 9.29ka 即ieg9.29ka根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇lw6220型sf6斷路器其參數(shù)如下：表91型號額定電壓(kv)額定電流(a)額定開斷電流(ka)額定關(guān)合電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)合閘時間(s)固有分閘時間(s)操動機(jī)構(gòu)lw7-2202203150401001004s:400.150.043液壓5）熱穩(wěn)定的校驗3.65 t非周期分量等效時間 0.05st短路持續(xù)時間 4s允許的熱脈沖所以熱穩(wěn)定滿足要求6）動穩(wěn)定的校驗：要求 220kv側(cè)短路電流沖擊值： 小于 所以動穩(wěn)定

34、滿足要求。2、110kv側(cè)斷路器考慮到2臺主變及一定的交換功率1）額定電壓：vymaxvgmax vgmax = 1.15110 = 126.5kv；2）額定電流：iyigmax 3）按開斷電流選擇：iekdi= 2.42ka 即iekd2.42ka；4）短路關(guān)合電流：iegicj =6.16ka 即ieg6.16ka；根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇lw1110型sf6斷路器，其參數(shù)如下：表93型號額定電壓(kv)額定電流(a)額定開斷電流(ka)額定關(guān)合電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)合閘時間(s)固有分閘時間(s)操動機(jī)構(gòu)lw1-110110200031.580804s:31.5

35、0.150.04液壓5）熱穩(wěn)定的校驗2.42 t非周期分量等效時間 0.05st短路持續(xù)時間 4s允許的熱脈沖所以熱穩(wěn)定滿足要求6）動穩(wěn)定的校驗：要求 110kv側(cè)短路電流沖擊值： 小于 所以動穩(wěn)定滿足要求。3、10kv斷路器1）主變回路：2）母線分段回路：3）10kv出線：選主變回路進(jìn)行選擇校驗。4）最大長期工作電流計算因為10kv配電裝置為戶內(nèi)配置，按正常工作條件，查表選擇zn510斷路器，其參數(shù)如下：表95型號額定電壓(kv)額定電流(a)額定開斷電流(ka)額定關(guān)合電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)合閘時間(s)固有分閘時間(s)操動機(jī)構(gòu)zn12-1010250031.5

36、80804s:31.50.750.06電磁已知由上表可知：斷路器額定開斷電流大于5）熱穩(wěn)定的檢驗：t非周期分量等效時間 0.05st短路持續(xù)時間 4s允許的熱脈沖所以熱穩(wěn)定滿足要求6）動穩(wěn)定的校驗：要求 10kv側(cè)短路電流沖擊值： 小于 所以動穩(wěn)定滿足要求。(二)、隔離開關(guān)的選擇1、220kv側(cè)隔離開關(guān)1）vyvgmax vgmax = 1.25ve 即vy = 1.15220 = 253kv2）額定電流：ie根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇戶外gw7220d型隔離開關(guān)，其參數(shù)如下：表96型號額定電壓(ka)額定電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)gw7220d2201200805s：3

37、63）熱穩(wěn)定的校驗：3.65 t非周期分量等效時間 0.05st短路持續(xù)時間 4s允許的熱脈沖所以熱穩(wěn)定滿足要求4）校驗動穩(wěn)定： 即： 滿足要求2、110kv側(cè)隔離開關(guān)1）額定電壓：vyvgmax = 1.5110 = 126.5kv2）額定電流：iy根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)可以初步選擇戶外gw5110型隔離開關(guān)，其參數(shù)如下：表97型號額定電壓(ka)額定電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)gw7110d11020001044s：403）熱穩(wěn)定的校驗2.42 t非周期分量等效時間 0.05st短路持續(xù)時間 4s允許的熱脈沖所以熱穩(wěn)定滿足要求4）檢驗動穩(wěn)定： 即： 滿足要求3、10kv側(cè)隔離

38、開關(guān)1）主變回路：2）母線分段回路：3）10kv出線：選主變回路進(jìn)行選擇校驗。4）最大長期工作電流計算因為10kv配電裝置為戶內(nèi)配置，按正常工作條件，查表選擇gn210斷路器，其參數(shù)如下：表98型號額定電壓(ka)額定電流(ka)動穩(wěn)定電流(ka)熱穩(wěn)定電流(ka)gn2101020008510s：36已知由上表可知：隔離開關(guān)5）熱穩(wěn)定的檢驗：t非周期分量等效時間 0.05st短路持續(xù)時間 4s允許的熱脈沖所以熱穩(wěn)定滿足要求6）動穩(wěn)定的校驗：要求 10kv側(cè)短路電流沖擊值： 小于 所以動穩(wěn)定滿足要求。(三)、電流互感器的選擇電流互感器的一次工作電流應(yīng)盡量接近額定電流1、220kv側(cè)電流互感器額

39、定電流：ie主變高壓側(cè)ct的選型根據(jù)電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓，最大工作電流等條件選擇lb6-220，2600/5，5p/5p/5p/0.5型電流互感器。技術(shù)參數(shù)如下：型號額定變比準(zhǔn) 確級 次額定二次負(fù)荷額定短時熱電流（ka/s）額定動穩(wěn)定電流（ka）lb6-2202600/55p/5p/5p/0.550（va）60/31502、220kv線路ct的選型根據(jù)電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓，最大工作電流等條件選擇lb6-220，2600/5，5p/5p/5p/0.5型電流互感器。技術(shù)參數(shù)如下：型號額定變比準(zhǔn) 確級 次額定二次負(fù)荷額定短時熱電流（ka/s）額定動穩(wěn)定電流（ka）lb6-2202600/

40、55p/5p/5p/0.550（va）60/31502、110kv側(cè)電流互感器額定電流：iel主變ct的選型：根據(jù)電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓，最大工作電流等條件選擇lb6-110，2600/5，p/p/p/0.5型電流互感器。技術(shù)參數(shù)如下：型號額定變比準(zhǔn) 確級 次額定二次負(fù)荷額定短時熱電流（ka/s）額定動穩(wěn)定電流（ka）lb6-1102600/5p/p/p/0.550（va）30/1100110kv側(cè)線路ct的選型：根據(jù)電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓，最大工作電流等條件選擇lb6-110，2300/5，p/p/p/0.5型電流互感器。技術(shù)參數(shù)如下：型號額定變比準(zhǔn) 確級 次額定二次負(fù)荷額定短時熱電

41、流（ka/s）額定動穩(wěn)定電流（ka）lb6-1102300/5p/p/p/0.550（va）30/1100根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)，可初步選擇lb6110型電流互感器，其參數(shù)為額定電流比為：2600/5， 1s熱穩(wěn)定倍數(shù)為30，動穩(wěn)定倍數(shù)100。3、10kv側(cè)電流互感器電流互感器的配置：每個斷路器都要配置ct，以滿足測量和保護(hù)裝置的需要。ct的選擇10kv線路屬小電流接地系統(tǒng)，本設(shè)計采用不安全星形接線，裝于a、c兩相。主變10kv側(cè)最大負(fù)荷電流：10kv出線最大負(fù)荷電流：根據(jù)正常使用條件，選擇各級電壓回路的電流互感器如表：安裝地點型號額定電流（a）級次組合二次負(fù)荷10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)05

42、級1級3級d級二次負(fù)荷倍數(shù)主變10kv側(cè)lmc-102000/505/312321012/226/87510kv出線lfc-10400/505061263061475校驗熱穩(wěn)定：同樣跟10kv斷路器一樣，tdz = 0.8s熱穩(wěn)定校驗：qd = i2tdz = 21.9820.8 = 386.5ka2.s qr = ir2tdz = 7521 = 5625ka2.s qrqd 滿足要求 (四)、電壓互感器的選擇1、電壓互感器的配置每一相母線本變電站10kv、110kv、220kv每段母線上均裝一組pt準(zhǔn)確度等級:計量用的電度表0.5級,監(jiān)視用的功率表、繼電器需1級.2、220kv側(cè)電壓互感器1

43、）選用jcl220電壓互感器，單相串級油浸式全封閉結(jié)構(gòu)，其初級繞組額定電壓為220/kv，次級繞組額定電壓0.1/kv，二次負(fù)荷0.5級，為300va，其接成220000/100/100。2）220kv輸電線路側(cè)，電壓互感器采用單相電容式電壓互感器，其初級繞組額定電壓為220/kv，次繞組額定電壓為100/kv，二次負(fù)荷200va，準(zhǔn)確級為0.5級，型式為tyd220h。3、110kv側(cè)電壓互感器1）選用jcl6110電壓互感器，單相串級油浸式全密封結(jié)構(gòu)，其初級繞組額定電壓為110/kv，次繞組額定電壓0.1/kv，二次負(fù)荷0.5級，為300a，其接成11000/1000/100。2）其110

44、kv出線側(cè)采用tyd110/0.01，單相單柱式，電容式電壓互感器，其初級額定電壓為110/kv，次級額定電壓為0.1/kv，二次負(fù)荷0.5級為150va。4、10kv側(cè)電壓互感器由于10kv是中性點不接地系統(tǒng),電壓互感器除供測量儀表外,還用來作交流絕緣監(jiān)視,因此選用jsjw-10型三相五柱式pt.其額定電壓比為10/0.1/,所選準(zhǔn)確度為0.5,故pt每相的額定容量為,接成.每回引出線上接有功和無功電度表電壓線圈,要求0.5級的有功和無功功率表,母線上裝有接于bc相的電壓表和接入相對地電壓的絕緣監(jiān)視電壓表.pt各相負(fù)荷分配如表所示:儀表名稱及型號每相線圈消耗功率儀表電壓線圈儀表數(shù)目ab相bc

45、相有功功率表1d1-w0.75164.54.5無功功率表1d1-var0.75164.54.5有功電度表ds11.50.380.9252.856.92.856.9頻率表1d1-hz0.5110.5電壓表16t1-v0.2110.2無功電度表dx11.50.380.9252.856.92.856.9合計14.713.815.413.8經(jīng)校驗jsjw-10(三相戶內(nèi)式)型互感器滿足要求.j-電壓互感器 s-三相j-油浸式 w-五柱三繞組 (五)、母線的選擇計算1、220kv側(cè)母線的選擇 考慮到二臺主變及一定功率交換，短路計算求得：i=3.88ka最大負(fù)荷持續(xù)工作電流： 實際環(huán)境溫度:溫度修正系數(shù):

46、2)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇時,查表得裸鋁線的經(jīng)濟(jì)電流密度則經(jīng)濟(jì)截面選lgj-700型鋼芯鋁絞線3)熱穩(wěn)定校驗t非周期分量等效時間 0.05st短路持續(xù)時間 4s查表得70時,硬鋁的熱穩(wěn)定系數(shù)c=87滿足熱穩(wěn)定的最小允許截面所以熱穩(wěn)定滿足要求.2、110kv側(cè)主母線選擇由短路電流計算求得：i =2.56ka1) 最大負(fù)荷持續(xù)工作電流實際環(huán)境溫度:溫度修正系數(shù):2)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇時,查表得裸鋁線的經(jīng)濟(jì)電流密度則經(jīng)濟(jì)截面選lgj-700型鋼芯鋁絞線3)熱穩(wěn)定校驗t非周期分量等效時間 0.05st短路持續(xù)時間 4s查表得70時,硬鋁的熱穩(wěn)定系數(shù)c=87滿足熱穩(wěn)定的最小允許截面所以熱穩(wěn)定滿足要求.3、1

47、0kv側(cè)母線選擇1)按最大工作持續(xù)電流：igmax =實際環(huán)境溫度:溫度修正系數(shù):2)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇時,查表得裸鋁線的經(jīng)濟(jì)電流密度則經(jīng)濟(jì)截面選2(120x10)雙條鋁母線,母線載流量,集膚效應(yīng)系數(shù)40時,大于 所以滿足要求3)熱穩(wěn)定校驗t非周期分量等效時間 0.05st短路持續(xù)時間 4s查表得70時,硬鋁的熱穩(wěn)定系數(shù)c=87滿足熱穩(wěn)定的最小允許截面小于2121.8所以熱穩(wěn)定滿足要求.4)動穩(wěn)定不再校驗綜上所述,選擇每相2(12010)mm2的鋁矩形母線,平放,水平布置.第九章 變電站的防雷規(guī)劃一、防雷保護(hù)的設(shè)計原則變電站是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是電能供應(yīng)的來源，一旦發(fā)生雷擊事故，將造成大面積

48、的停電，而且電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣會受到損壞，絕大多數(shù)不能自行恢復(fù)會嚴(yán)重影響國民經(jīng)濟(jì)和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保證電氣設(shè)備的安全運行。變電站的雷害來自兩個方面，一是雷直擊變電站，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電站侵入，對直擊雷的保護(hù)，一般采用避雷針和避雷線，使所有設(shè)備都處于避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)，此外還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時不致發(fā)生反擊。對侵入波防護(hù)的主要措施是變電站內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器，以限制侵入變電站的雷電波的幅值，防止設(shè)備上的過電壓不超過其中擊耐壓值，同時在距變電站適當(dāng)距離內(nèi)裝設(shè)可靠的進(jìn)線保護(hù)。避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護(hù)設(shè)

49、備，避雷針必須高于被保護(hù)物體，可根據(jù)不同情況或裝設(shè)在配電構(gòu)架上，或獨立裝設(shè)，避雷線主要用于保護(hù)線路，一般不用于保護(hù)變電站。避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設(shè)備，它實質(zhì)是一個放電器，與被保護(hù)的電氣設(shè)備并聯(lián)，當(dāng)作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電壓，保護(hù)了其它電氣設(shè)備。二、避雷針的配置原則：1）電壓110kv及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構(gòu)架或房頂上，但在土壤電阻率大于1000n米的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立的避雷針。2、獨立避雷針（線）宜設(shè)獨立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過10n。3、10kv及以下高壓配電裝置架構(gòu)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。4、

50、在變壓器的門型架構(gòu)上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線，因為門形架距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后，構(gòu)架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點在址中距離很難達(dá)到不小于15m的要求。三、避雷器的配置原則1）配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器。2）旁路母線上是否應(yīng)裝設(shè)避雷器，應(yīng)根據(jù)在旁路母線投入運行時，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿足而定。3）220kv以下變壓器和并聯(lián)電抗器處必須裝設(shè)避雷器，并盡可能靠近設(shè)備本體。4）220kv及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。5）三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺避雷器。6）110kv220kv線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。四、防雷保護(hù)的設(shè)計(1) 變電站的防直雷保護(hù)1、220kv及110kv出線全線架設(shè)雙避雷線，防雷擊于線路上2、在變電站內(nèi)安裝8根避雷針，使變電所內(nèi)所有設(shè)備與建筑都在其保護(hù)范圍內(nèi)(2) 變電站侵入波保護(hù)由于線路落雷頻繁，這樣雷電波會沿著架空線侵入變電