電力系統(tǒng)課程設計220kv變電所設計

1、 課程設計說明書課程名稱： 電力系統(tǒng)課程設計 設計題目： 220kv 變電站設計 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 05 電氣（2）班 學 號： 姓 名： 指導教師： 華南理工大學電力學院二九 年 一 月2摘要摘要本課程設計的目的是通過所學的電力系統(tǒng)知識來對某個區(qū)域的 220kv 變電所電力網(wǎng)進行規(guī)劃設計進行規(guī)劃設計。首先，由變電所的原始資料來選定變電所母線的接線方案以及對主變進行選擇；其次，進行短路計算，根據(jù)短路電流參數(shù)計算并確定變電所的主要電氣設備；最后，對電氣設備進行配置及對所用電設計。關鍵字：接線方案議定關鍵字：接線方案議定 短路計算短路計算 電氣設備配置電氣設備配置 電氣總平面

2、布置電氣總平面布置 所用電所用電3區(qū)域變電所電氣部分設計區(qū)域變電所電氣部分設計目錄目錄第一章 主接線的選擇.41.1 原始資料分析.41.2 方案議定.41.3 節(jié)電氣主接線圖.6第 2 章主變的選擇.72.1 原始資料.72.2 主變壓器選擇.7第三章 短路電流計算.93.1 短路計算概述.93.2 相關參數(shù)計算.93.3 短路點選擇和計算(不計負荷影響).10第四章 主要電氣設備的選擇和校驗.144.1 斷路器的選擇.144.2 母線.194.3 支柱絕緣子及穿墻套管.224.4 限流電抗器.234.5 電纜.254.6 互感器.26第五章電氣設備配置.305.1 繼電保護配置規(guī)劃.305

3、.2 避雷器配置規(guī)劃.325.3 互感器的配置.34第六章 電氣總平面布置及配電裝置的選擇.366.1 概述.366.2 高壓配電裝置的選擇.36第 7 章所用電設計.387.1 概述.387.2 所用電的接線方式.387.3 所用電接線.39參考資料.394第一章第一章 主接線的選擇主接線的選擇1.11.1 原始資料分析原始資料分析變電所規(guī)模及其性質：變電所規(guī)模及其性質：1. 電壓等級 220/110/10 kv2. 線路回數(shù) 220kv 出線 6 回（其中備用 2 回）110kv 出線 8 回（其中備用 2 回）10kv 出線 10 回（其中備用 2 回）區(qū)域變電所建成后與 110kv 和

4、 220kv 電網(wǎng)相連，并供給近區(qū)用戶供電。3歸算到 220kv 側系統(tǒng)參數(shù)（=100mva,ub=230kv）bs220kv 側電源近似為無窮大系統(tǒng)，歸算至本所 220kv 母線側阻抗為 0.015( =100mva)bs4歸算到 110kv 側系統(tǒng)參數(shù)（=100mva,ub=115kv）bs110kv 側電源容量為 500mva，歸算至本所 110kv 母線側阻抗為 0.36( =100mva)bs5110kv 側負荷情況：110kv 側有兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為 75000kva，其他作為一些地區(qū)變電所進線，最小負荷與最大負荷之比為 0.65。610kv 側負荷情況：10kv

5、 側總負荷為 38000kva，類用戶占 60%，最大一回出線負荷為 4000kva，最小負荷與最大負荷之比為 0.65。7. 各級電壓側功率因數(shù)和最大負荷利用小時數(shù)為： 220kv 側 小時/年90. 0cos4200maxt110kv 側 小時/85. 0cos4500maxt10kv 側 小時/年85. 0cos4300maxt8. 220kv 和 110kv 側出線主保護為瞬時動作，后備保護時間為 0.15s，10kv 出線過流保護時間為 2s ,斷路器燃弧時間按 0.05s 考慮。9 該地區(qū)最熱月平均溫度為 28，年平均氣溫 16，絕對最高氣溫為 40，土壤溫度為 18。1.21.2

6、 方案議定方案議定各種接線方式的優(yōu)缺點分析：各種接線方式的優(yōu)缺點分析：51、單母線接線單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。單母接線適用于：110200kv 配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，3563kv，配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3 回，610kv 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5

7、回，才采用單母線接線方式 2、單母分段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。當一段母線發(fā)生故障，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。但是，一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建，單母分段適用于：110kv220kv 配電裝置的出線回路數(shù)為 3 34 4 回，3563kv 配電裝置的出線回路數(shù)為 4 48 8 回，610kv 配電裝置出線為 6 6 回及以上，則采用單母分段接線。3、雙母接線它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便

8、等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設“跨條” ，則該回路在檢修期需要停電。對于，110k220kv 輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110kv220kv 雙母線接線的配電裝置中，當出線回路數(shù)達 7 7 回， （110kv）或 5 5 回（220kv）時，一般應裝設專用旁路母線。4、雙母線分段接線雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術的一種延伸，因

9、此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當連接的進出線回路數(shù)在 11 回及以下時，母線不分段。為了保證雙母線的配電裝置，在進出線斷路器檢修時（包括其保護裝置和檢修及調(diào)試） ，不中斷對用戶的供電，可增設旁路母線，或旁路斷路器。當 110kv 出線為 7 回及以上，220kv 出線在 4 回以下時，可用母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器用，這樣節(jié)省了斷路器及配電裝置間隔。各供電側主接線設計：各供電側主接線設計：1 1、220kv220kv 側主接線的設計側主接線的設計 220kv 側出線回路數(shù)為 6 回，

10、考慮到所要采用變壓器的臺數(shù)為兩臺以及供電負荷屬于重要負荷，為了提高供電可靠性，宜采用雙母線接線62 2、110kv110kv 側主接線的設計側主接線的設計110kv 側出線回路數(shù)為 8 回，考慮到負荷比較重，年最大運行小時數(shù)為 4500 小時，對供電可靠性要求比較高，所以可以采用雙母線接線。3 3、10kv10kv 側主接線的設計側主接線的設計10kv 側出線回路數(shù)為 10 回，負荷比較輕，供電半徑短，所以采用單母分段連接就能滿足要求，故 10kv 采用單母分段連接方案擬定：方案擬定：方案220kv 側110kv 側10kv 側主變臺數(shù)方案一雙母線不帶旁路雙母不帶帶旁路單母分段21.31.3

11、節(jié)電氣主接線圖節(jié)電氣主接線圖 圖 1-1 電氣主接線圖 7第第 2 章章主變的選擇主變的選擇2.12.1 原始資料原始資料1.110kv 側負荷情況： 110kv 側有兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為 75000kva，其他作為一些地區(qū)變電所進線，最小負荷與最大負荷之比為 0.65。210kv 側負荷情況：10kv 側總負荷為 38000kva，類用戶占 60%，最大一回出線負荷為 4000kva，最小負荷與最大負荷之比為 0.65。2.22.2 主變壓器選擇主變壓器選擇主變壓器的臺數(shù)和容量，應根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質、用電容量和運行方式等綜合考慮確定。主變壓器容量一般按變電所、建成后

12、510 年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期的負荷發(fā)展。對于城網(wǎng)變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。在有一、二級負荷的變電所中宜裝設兩臺主變壓器，當技術經(jīng)濟比較合理時，可裝設兩臺以上主變壓器。如變電所可由中、低壓側電力網(wǎng)取得跔容量的備用電源時，可裝設一臺主變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于 60%的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷。容量選擇：容量選擇：本變電所選用兩臺變壓器，按 110kv 側的變電所的進線跳開，由 220kv 側無窮大系統(tǒng)來單供電給 110kv 和 10kv 側的負荷，一臺主變壓器的容量不應小于 60%的全部負荷。110kv

13、110kv 側的負荷：側的負荷：兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為 75000kva，屬于一類負荷。110 側的總負荷容量為 75mva10kv10kv 側的負荷：側的負荷： 10kv 側總負荷為 38000kva，最大一回出線負荷為 4000kva，有 10 回出線，其中兩回備用，類用戶占 60%。10kv 側的總負荷為 38mva10kv 側的最大負荷，按 10 回來算為 10*4000kva=40mva38mva，所以按 40mva 來算10kv 的總負荷容量。單臺容量：單臺容量：（80mva+40mva）*0.7=84mvans同時還要保證用戶的一、二級負荷10kv 側的一級、二級負

14、荷為 40mva*60%=24mva110kv 側的一級、二級負荷為 80mva8總的一級、二級負荷為 24mva+80mva=104mva84mva綜合以上討論可知綜合以上討論可知，從長遠考慮選主變壓器容量：=120 mva，容量比 100/100/100 的變壓器。ns主變相數(shù)的選擇主變相數(shù)的選擇:主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。當不受運輸條件限制時，在 330kv 及以下的發(fā)電廠和變電所，均應采用三相變壓器。社會日新月異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸?shù)鹊纫巡怀蓡栴}，故由以上規(guī)程可知，此變電所的主變應采用三相變壓器，同時，為了保障

15、電壓水平能夠滿足用戶要求，本所選用有載調(diào)壓變壓器。變壓器連接方式和中性點接地方式的選擇變壓器連接方式和中性點接地方式的選擇:變壓器的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有 y 和，高、中、低三側繞組如何要根據(jù)具體情況來確定。我國 110kv 及以上電壓，變壓器繞組都采用 y0 連接；35kv 亦采用 y 連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kv 及以下電壓，變壓器繞組都采用連接。同時考慮到為了降低繞組的絕緣要求，從而降低制造成本，為了給三次諧波電流提供通道，避免正弦波電壓的畸變故此變電所 220kv、110kv 側宜采用 y0 接線，10kv 側采用

16、接線，我國的 110kv及以上電網(wǎng)一般采用中性點直接接地系統(tǒng)，在運行中，為了滿足繼電保護裝置靈敏度配合的要求，變壓器的中性點不接地運行，所以，本變電所主變 220kv、110kv 側和 10kv 側均采用中性點不接地方式。變壓器選擇總結變壓器選擇總結:綜上所述，本變電所采用型號為 sfpsz7-120000/220 三繞組有載調(diào)壓變壓器。其主要參數(shù)如下： 表表 2-12-1 變壓器參數(shù)列表額定電壓（kv）阻抗電壓容量mva調(diào)壓范圍高壓中壓低壓空載損耗（kw）空載電流（%）ui-2%u1-3%u2-3%12081.5%22012110.51240.81422.67.4聯(lián)結組標號型號yn，ynd，

17、d11sfpsz7-120000/2209第三章第三章 短路電流計算短路電流計算3.13.1 短路計算概述短路計算概述一、短路電流計算是變電所電氣設計中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算目的是：1、在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。2、在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。3、在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。4、在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。5、按接地裝置的設

18、計，也需用短路電流。二、短路電流計算的一般規(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（一般為本期工程建成后 510 年） 。確定短路電流計算時，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、選擇導體和電器用的短路電流，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，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。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。三、短

19、路計算基本假設1、正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；2、所有電源的電動勢相位角相同；3、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；4、不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；5、元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響；6、系統(tǒng)短路時是金屬性短路。3.23.2 相關參數(shù)計算相關參數(shù)計算變壓器:%=0.5(%+%-%)=0.5(14+22.6-7.4)=14.61u12u13u23u10圖 3-1 短路點分布圖（不計及負荷影響）%=0.5(%+%-%)=0.5(14+7.4-22.6)=-0.62u12u23u13u%=0.5(%+%-%)=0.5

20、(22.4+7.4-13.5)=83u13u23u12u所以=%/(100)=14.6100/(100120)=0.121671tx1ubsns= %/(100)=-0.6100/(100120)=-0.0052tx2ubsns= %/(100)=8100/(100120)=0.06673tx3ubsns3.33.3 短路點選擇短路點選擇和計算和計算( (不計負荷影響不計負荷影響) )短路點的選擇和主要應用：短路點的選擇和主要應用：d1:220kv 母線(短路電流可以用來校驗 220kv 的母聯(lián)斷路器、隔離開關和母線等)d2:110kv 母線(短路電流可以用來校驗 110kv 的母聯(lián)斷路器、隔

21、離開關和母線等)d3:10kv 母線(短路電流可以用來校驗 10kv 的母聯(lián)斷路器、隔離開關和母線等)短路計算：短路計算：基準容量： = 100mva 沖擊系數(shù)：= 1.8bschk如圖 3-1 所示：220kv 側：電源的標幺值： = 1，歸算至本所 220kv 母線側阻抗為=0.015( 1e1xbs=100mva)110kv 側:電源的標幺值： = 1，歸算至本所 110kv 母線側阻抗為=0.36( =100mva)2e2xbs = xt1=0.12167 = xt2=-0.005 = xt3=0.06675x6x7x = ， =， = 8x5x9x6x10x7x11圖 3-3 化簡后

22、的等值電路可知 = / 2=0.12167/2=0.060835 = / 2=-0.005=-0.002512x5x13x6x = / 2=0.0667=0.0333514x7x圖 3-2 等效變換后的等值電路圖d1 點短路時的情況：點短路時的情況：等效電阻： = + + 21x2x12x13x=0.36-0.0025+0.060835=0.418335 短路電流的周期分量的標幺值為： = / + / 1di2e21x1e1x=1/0.418335+1/0.015=69.0571d1 點是電流基準值為：=100/(bi)ka=0.251ka2303 短路電流的周期分量的有名值為：0.251ka

23、=17.3333ka1di沖擊電流的有名值為： = 0.251=44.1235kachichk2 1di短路電流的全電流有效值為：= 0.251ka=26.1727kaqi 1) - (k 1) - (k 2 + 1chch1di短路容量：=6905.71mvats1dibsd2 點短路時的情況：點短路時的情況：等效電阻： = + + 22x1x12x13x12圖 3-4 化簡后的等值電路圖 3-5 化簡后的等值電路=0.015+0.060835-0.0025=0.073335短路電流的周期分量的標幺值為： = / + / =1/0.073335+1/0.36=16.41382di1e22x2

24、e2xd2 點是電流基準值為：=100/()ka=0.502kabi1153 短路電流的周期分量的有名值為：0.502ka=8.2397ka2di沖擊電流的有名值為： = 0.502=20.9749kachichk2 2di短路電流的全電流有效值為：= 0.502ka=12.4417kaqi 1) - (k 1) - (k 2 + 1chch2di短路容量：=1641.38mvats2dibsd3 點短路時的情況：點短路時的情況：等效電阻： = + ( +) ( + ) / ( + + + )23x14x2x1x13x12x2x13x1x12x=0.03335+（0.36-0.0025） （0

25、.015+0.060835）/（0.36-0.0025+0.015+0.060835）=0.09591 = ( * ( + ) + * ( + ) / ( + + +)3e1e2x13x2e1x12x2x13x1x12x=(1 ( + ) + 1 ( + ) / ( + + + )2x13x1x12x2x13x1x12x=1短路電流的周期分量的標幺值為： = / x23=1/0.09591=10. 42643di3ed3 點是電流基準值為：=100/()ka=5.4986kabi5 .103 短路電流的周期分量的有名值為：5.4986ka=57.3308ka3di沖擊電流的有名值為： = 5.

26、4986=145.9405kachichk2 3di13短路電流的全電流有效值為： = 5.4986ka=86.5677kaqi 1) - (k 1) - (k 2 + 1chch3di短路容量： =1042.64mvats3dibs短路計算總結短路計算總結：表表 3-13-1短路點的編號基準容量（mvabs）基準電壓vav（kv）穩(wěn)態(tài)短路電流標么值穩(wěn)態(tài)短路電流有名值（ka）短路電流沖擊值 (ka)chi短路全電流最大有效 值 (ka)qi短路容量 ( mva)tsd1 23069.057117.333344.123526.172769.0571d211516.41388.239720.974

27、912.44171641.38d310010.510.426457.3308145.940586.56771042.6414第四章第四章 主要電氣設備的選擇和校驗主要電氣設備的選擇和校驗4.14.1 斷路器的選擇斷路器的選擇斷路器型式的選擇：除需滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還考慮便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術經(jīng)濟比較后才能確定。根據(jù)我國當前制造情況，電壓 6220kv 的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，電壓 110330kv 電網(wǎng)，可選用或空氣斷路器，大容量機組釆用封6sf閉母線時，如果需要裝設斷路器，宜選用發(fā)電機專用斷路器。斷路器斷路器選擇的具體技術條件如下：（1）電壓： -電網(wǎng)工作電壓, -斷

28、路器的額定電壓gunugunu（2）電流： -最大持續(xù)工作電流， -斷路器的額定電壓maxginimaxgini（3）開斷電流： ptinbri-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ptinbri（4）動穩(wěn)定： chimaxi-斷路器極限通過電流峰值；-三相短路電流沖擊值maxichi（5）熱穩(wěn)定：2ktqi t- 短路電流的熱效應或熱脈沖；- 斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流kqti隔離開關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

29、電壓gunugu（2）電流： -最大持續(xù)工作電流maxginimaxgi（3）動穩(wěn)定： chimaxi（4）熱穩(wěn)定：2ktqi t- 短路電流的熱效應或熱脈沖；- 斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流kqti4.1.1 主變高壓側的斷路器、隔離開關的選擇和校驗主變高壓側的斷路器、隔離開關的選擇和校驗主變高壓側的斷路器：主變高壓側的斷路器：短路點位置基準容量（mvbsa）基準電壓vav（kv）穩(wěn)態(tài)短路電流標么值穩(wěn)態(tài)短路電流有名值（ka）短路電流沖擊值 (ka)chi短路全電流最大有效 值 (ka)qi短路容量 ( mva)ts15主變高壓側10023069.057117.333344.123526.1727

30、69.0571（1）選擇220gukv=1.05（75+410）/(2220)=0.158kamaxmax1.05/( 3)gnisu3選擇 lw2-220 sf6斷路器表表 4-1 lw2-220 sf6 斷路器參數(shù)表型號額定電壓（kv）額定電流（ka）額定短路開斷電流（ka）額定短路關合電流（ka）額定峰值耐受電流（ka）4 秒熱穩(wěn)定電流（ka）全開斷時間（s）lw2-220/25002202.531.58010031.50.05（2）熱穩(wěn)定校驗：2kpnptqqqi t , - 短路電流的熱效應或熱脈沖, 短路電流周期分量的熱效應, 短路電kqpqnpq流非周期分量的熱效應 ； (可由發(fā)

31、電廠電氣部分 p73 頁表 3-3222/2(10)/12kkpkttqtiii2*npqti查出)；- 斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流ti短路計算時間： kprbrttt - 后備保護動作時間；- 斷路器全開斷時間prtbrt=0.15+0.05=0.2s 137.253(ka)2 s 2ti tkq滿足熱穩(wěn)定要求（3）動穩(wěn)定校驗：maxchii-斷路器極限通過電流峰值；-三相短路沖擊值。maxichi=44.1235 ka ()kpnpqqq2ti tkq滿足熱穩(wěn)定要求（3）動穩(wěn)定校驗：maxchii=44.1235 ka =50kachimaxi滿足動穩(wěn)定要求4.1.2 主變中壓側的斷路器、隔

32、離開關的選擇和校驗主變中壓側的斷路器、隔離開關的選擇和校驗主變中壓側的斷路器：主變中壓側的斷路器：短路點位置基準容量（mvabs）基準電壓vav（kv）穩(wěn)態(tài)短路電流標么值穩(wěn)態(tài)短路電流有名值（ka）短路電流沖擊值 (ka)chi短路全電流最大有效 值 qi(ka)短路容量 ( mva)ts主變中壓側1001159.59584.818112.26517.2753959.58（1）選擇 ；=1.05 75/(2110)=0.207ka220gukvmaxmax1.05/( 3)gnisu3選擇 lw2-110/2500 sf6斷路器表表 4-3 lw2-110/2500 sf6斷路器參數(shù)表型號額定電

33、壓kv額定電流（ka）額定短路開斷電流（ka）額定短路關合電流（ka）額定峰值耐受電流（ka）4 秒熱穩(wěn)定電流（ka）全開斷時間（s）lw2-110/25001102.531.58012531.50.05（2）熱穩(wěn)定校驗：2kpnptqqqi t , - 短路電流的熱效應或熱脈沖, 短路電流周期分量的熱效應,短路電流kqpqnpq非周期分量的熱效應 17； (可由發(fā)電廠電氣部分 p73 頁表 3-3222/2(10)/12kkpkttqtiii2*npqti查出)；- 斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流ti 短路計算時間： kprbrttt- 后備保護動作時間；- 斷路器全開斷時間prtbrt=0.15

34、+0.05=0.2s 13.231(ka)2 s 2ti tkq滿足熱穩(wěn)定要求（3）動穩(wěn)定校驗：maxchii-斷路器極限通過電流峰值；-三相短路沖擊值。maxichi=12.2651ka 2ti tkq滿足熱穩(wěn)定要求（3）動穩(wěn)定校驗：maxchii=12.2651ka =80kachimaxi滿足動穩(wěn)定要求4.1.34.1.3 110kv 側最大一回負荷出線的斷路器、隔離開關的選擇和校側最大一回負荷出線的斷路器、隔離開關的選擇和校18驗驗110kv 側最大一回負荷出線的斷路器：側最大一回負荷出線的斷路器：短路點位置基準容量（mvbsa）基準電壓vav（kv）穩(wěn)態(tài)短路電流標么值穩(wěn)態(tài)短路電流有名

35、值（ka）短路電流沖擊值 (ka)chi短路全電流最大有效 值 (ka)qi短路容量 ( mva)ts110kv側最大一回負荷出線10011516.41388.239720.974912.44171641.38（1）選擇 ；=1.05 75/(2110)=0.207ka220gukvmaxmax1.05/( 3)gnisu3選擇 lw2-110/2500 sf6斷路器表表 4-5 lw2-110/2500 sf6斷路器參數(shù)表型號額定電壓kv額定電流（ka）額定短路開斷電流（ka）額定短路關合電流（ka）額定峰值耐受電流（ka）4 秒熱穩(wěn)定電流（ka）全開斷時間（s）lw2-110/250011

36、02.531.58012531.50.05（2）熱穩(wěn)定校驗：2kpnptqqqi t , - 短路電流的熱效應或熱脈沖, 短路電流周期分量的熱效應, 短路電kqpqnpq流非周期分量的熱效應 ； (可由發(fā)電廠電氣部分 p73 頁表 3-3222/2(10)/12kkpkttqtiii2*npqti查出)；- 斷路器 t 秒熱穩(wěn)定電流ti 短路計算時間： kprbrttt - 后備保護動作時間；- 斷路器全開斷時間prtbrt=0.15+0.05=0.2s 38.699(ka)2 s 2ti tkq滿足熱穩(wěn)定要求（3）動穩(wěn)定校驗：maxchii-斷路器極限通過電流峰值；-三相短路沖擊值；maxi

37、chi=20.9749ka 2ti tkq滿足熱穩(wěn)定要求（3）動穩(wěn)定校驗：maxchii=20.9749 ka 316a40ali21（2）熱穩(wěn)定校驗：=0.15+0.05=0.2s , kprbrttt用全電流來校驗，d1 短路時=26.1727kaqiqi =26.172720.2=137.002ka2s 2kk kqi t正常運行時得導體溫度：=40+(70-40)3162/4692=53.62200max()/alalii查表得：c=94 =/94125.8(mm2)216mm2minsckqfk/110002.1376滿足熱穩(wěn)定(3)動穩(wěn)定校驗： 查表得頻率系數(shù) =3.56(發(fā)電廠電

38、氣部分表 3-5)fn =3.56/1.52=29.7hz35hz21/ffnej m l08. 4/1006. 2107810可見到該母線可不計共振影響=44.1235 (ka)chi母線相間應力：=1.7310-7 =1.7310-744.12352/0.75=449n/mphf2/chia=4491.52/(101.3710-6)=7.37107pa413a40ali（2）熱穩(wěn)定校驗：=0.15+0.05=0.2s , kprbrttt用全電流來校驗，d1 短路時=12.4417kaqiqi22 =12.441720.2=30.959ka2s 2kk kqi t正常運行時得導體溫度：=4

39、0+(70-40)4132/4692=63.32200max()/alalii查表得：c=90 =/90(mm2)61.8mm2minsckqfk/110959.306滿足熱穩(wěn)定(3)動穩(wěn)定校驗： 查表得頻率系數(shù) =3.56(發(fā)電廠電氣部分表 3-5)fn =3.56/1.52=29.7hz35hz21/ffnej m l08. 4/1006. 2107810可見到該母線可不計共振影響=20.9749 (ka)chi母線相間應力：=1.7310-7 =1.7310-720.97492/0.75=101n/mphf2/chia=1011.52/(101.3710-6)=1.66107pa8107

40、pa2/(10)phphflwa滿足動穩(wěn)定4.2.3 主變低壓側母線橋的選擇主變低壓側母線橋的選擇設備名稱s(mm2)放置方式 (a)(32)ali (106pa)母線橋2（6310）矩形鋁排平放1458704.34.3 支柱絕緣子及穿墻套管支柱絕緣子及穿墻套管支柱絕緣子按額定電壓和類型選擇，進行短路時動穩(wěn)定校驗。穿墻套管按額定電壓，額定電流和類型選擇，按短路條件校驗動、熱穩(wěn)定。（1）按額定電壓選擇支柱絕緣子和穿墻大管。支柱絕緣子和穿墻套管的額定電壓大于等于電網(wǎng)的額定電壓，即：nnsuu 發(fā)電廠與變電所的 320kv 屋外支柱和套管，當有冰雪和污穢時，宜選擇高一級的產(chǎn)品。（2）按額定電流選擇穿

41、墻套管。穿墻套管的額定電流 in大于或等于回路最大持續(xù)電流 imax,即： kinimax 式中 k溫度修正系數(shù)。對母線型穿墻套管，因本身無導體，不必按此項選擇和校驗熱穩(wěn)定，在需保證套管的型 式和穿過母線的尺寸相配合。（3）支柱絕緣子和套管的種類和型式的選擇。根據(jù)裝置地點，環(huán)境現(xiàn)在屋內(nèi)，屋外或防污式及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。23（4）穿墻套管的熱穩(wěn)定校驗。套管耐受短路電流的熱效應，大于或等于短路電流通2ti t過套管所產(chǎn)生的熱效應，即：kq2tki tq（5）支柱絕緣子和套管的動穩(wěn)定校驗。在絕緣子和套管的機械應力計算中應注意，發(fā)生短路時，支柱絕緣子（或套管）所受的力為該絕緣子相鄰跨導體上電動力

42、的平均值。另外，由于導體電動力 fmax是作用在導體截面中心線上的，而支柱絕緣子的抗彎破壞強度是按作用在絕緣子高度 h 處給定的，可將絕緣子的力折算為：maxmax1/()ffhh n式中 h1絕緣子底部到導體水平中心線的高度，mm。對于屋內(nèi) 35kv 及以上水平安放的支柱絕緣子，在進行機械計算時，應考慮導體和絕緣子的自重以及短路電動力的復合作用。屋外支柱絕緣子尚應計及風和冰雪的附加作用。220kv 母線的支柱絕緣子及穿墻套管的選擇表表 4-7 zc-220 支柱絕緣子表表 4-8 cr-220 穿墻套管4.44.4 限流電抗器限流電抗器為了選擇 10kv 側各配電裝置，因短路電流過大，很難選

43、擇輕型設備，往往需要加大設備型號，這不僅增強投資，甚至會因斷流容量不足而選不到合乎要求的電器，選擇應采取限制短路電流，即在 10kv 側需加裝設電抗器。一般按照額定電壓、額定電流、電抗百分數(shù)、動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來進行選擇和檢驗。型號額定電壓（kv）絕緣子高度(mm)機械破壞負荷(kg) zc-220220210250熱穩(wěn)定電流(ka)不少于型號額定電壓（kv）額定電流(a)套管長度（mm）銅導體（10s）鋁導體(5s)cr-22022060055001212241、額定電壓和額定電流的選擇應滿足 nnsuumaxngii、 電抗器的額定電壓和額定電流nuni、 電網(wǎng)額定電壓和電抗器最大持續(xù)工作電流

44、nsumaxgi2、電抗器百分數(shù)的選擇(1)電抗器的電報百分數(shù)按短路電流限制到一定數(shù)值的要求來選擇，設要求短路電流限制到iz，則電源至短路點的總電抗標公值 u 為 基準電流*/jxiiji電抗器在其額定參數(shù)下的百分電抗*1%(/)/100%kjndndxiixi uu i(2)電壓損失檢驗：普通電抗器在運行時，電抗器的電壓損失不大于額定電壓的 5%，即：sin/5%,sin 負荷功率因數(shù)一般 0.6max%kvxiani(3)母線殘壓檢驗，為減輕短路對其他用戶的影響，當線路電抗器后短路時，母線殘壓不能于電網(wǎng)額定值的 6070%即：6070%/reknvxiia3、熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定檢驗應滿足下式

45、2tki tqeschii10kv 側限流電抗器的選擇和校驗側限流電抗器的選擇和校驗 10kv 側采用單母分段的接線方式，一、二級負荷可以從兩段母線上取電，在沒有安裝限流電抗器 10kv 側發(fā)生短路時，流經(jīng)主變低壓側斷路器的短路電流和沖擊電流分別為28.8665ka 和 72.9699ka，母線短路和負荷出線短路時短路電流和沖擊電流分別為57.3308ka 和 145.9405（由前面的短路計算得出）,為了提高經(jīng)濟性在主變低壓側安裝限流電抗器，這樣主變低壓側和負荷就可以選用輕型設備。=10kv nnsuu=1.05(410/2)/(10.5)=1.15kamaxngii3根據(jù)額定和可以選擇型號

46、為 cks(q)-1300/10 的限流電抗器nsumaxgi表表 4-9 cks(q)-1300/10 限流電抗器的參數(shù)型號額定容量（kvar）線路電壓 （kv）端子電流(a)電抗（%）損耗（w）動穩(wěn)定流（ka）1s 熱穩(wěn)定電流（ka）cks(q)-1300/10130010.511906740038.253425短路電流的校驗：短路電流的校驗：*1%(/)/100%kjndndxiixi uu i=100/(10.5)=5.5kaji3=5.5/28.8665=0.19*/jxii6%=（5.58/ -0.19）119010.5/（10.55500）1i安裝電流限抗器后在 10kv 側發(fā)生

47、短路流經(jīng)主變低壓側短路電流周期分量最大值和沖擊電流分別為：=12ka ， 1.8=30.55ka 2tit akq滿足熱穩(wěn)定要求動穩(wěn)定檢驗動穩(wěn)定檢驗:=38.25ka=30.55kaesichi滿足動穩(wěn)定校驗4.54.5 電纜電纜電纜應按下列選擇及校驗1、型式：應根據(jù)敷設環(huán)境及使用條件選擇電纜型式。（1）明敷（包括架空、隧道、溝道內(nèi)等）的電纜，一般選用裸鋼帶鎧裝或塑料外護層電纜。26 在易受腐蝕地區(qū)應選用塑料外護電纜。在需要使用鋼帶鎧裝電纜時，宜選用二級外護層型式。（2）直埋敷設時，一般選用鋼帶鎧裝電纜。在潮濕或腐蝕性土壤的地區(qū)，應帶有塑料外護層。（3） 三相交流系統(tǒng)的單芯電力電纜，要求金屬護

48、外層采用一端接地時，在潮濕地區(qū)，外護層宜選用塑料擠包的型式。電力電纜除充油電纜外，一般采用三芯鋁芯電纜。2、按額定電壓選擇： maxgnuu3、按最大持續(xù)工作電流選擇電纜截面s：或, =max1gaiki12tkk k k34tkk k ktk)/()(12ttttmm溫度修正系數(shù);，修正系數(shù)tk12,k k34k k電纜芯最高工作溫度（） ；mt對應于額定載流量的基準環(huán)境溫度（） ；1t實際環(huán)境溫度；2t對應于所選用電纜截面s、環(huán)境溫度為+25時，電纜長期允許載流量（a） 。1ai4、按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面以及允許電壓降的校驗，與裸導體計算相同。5、熱穩(wěn)定校驗：ssmin=fkkq/c

49、, c=10-2)20(1)20(1ln2 . 4120whfkq式中 c熱穩(wěn)定系數(shù)。 （其他相關系數(shù)可以在發(fā)電廠電氣部分 p207 查出）10kv 最大一回負荷出線電纜的選擇與校驗：最大一回負荷出線電纜的選擇與校驗：=10kv；=1.054/(10.5)=0.23kanumaxgi3（1 1）型式：）型式：熱阻系數(shù)為 80cm/w, =325a,直埋敷設,截面積 240mm2，纜芯最高工作溫度為+60的ni粘性浸漬絕緣三芯（鋁）電力電纜。 （電力系統(tǒng)分冊 附表 10）（2 2）校驗：）校驗：電壓：=10kvgnuu電流：=0.76 tk12ttttmm)2560()4060(=1.09 ,

50、=1（發(fā)電廠電氣部分附表 18、19）3k4k27=0.761.091=0.8334tkk k k=0.83325a=269a =230a1akimaxgi（3 3）熱穩(wěn)定：熱穩(wěn)定：= (1.5112)2(0.15+0.05)=65.7 (ka)2 s221(1.51)()kqkprbrqititta(按裝設電抗器后的熱效應) 正常運行時得導體溫度：=40+(60-40)2302/2692=54.622200max()/alaliic=10-2=57.6)20(1)20(1ln2 . 4120whfkqsmin=fkkq/c103/57.6=1400.9，為電壓互感器額定一次線電壓，1.1 和

51、 0.9nu1ununu是允許的一次電壓波動范圍，即10% 。nu（2）二次電壓：電壓互感器二次電壓，應根據(jù)使用情況，按下表選用所需的二次額定電壓。表表 4-114-11 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式接于線電壓上接于相電壓上用于中性點直接接用于中性點不接地28地系統(tǒng)中或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中二次額定電壓（v）100100/3100100/3（3） 準確等級：電壓互感器的準確度是在二次負荷下的準確級。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：是對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。

52、nss2是二次負荷，它與測量儀表的類型，數(shù)量和接入電壓互感器的接線方式有關，電壓互感器的三相負荷經(jīng)常是不平衡的，所以通常用最大一相的負荷和電壓互感器一相的額定容量相比較。10kv10kv主母線電壓互感器主母線電壓互感器10kv側母線所連的電壓互感器的選擇，選用jsjw-10型電壓互感器：表表4-124-12 jsjw-10型電壓互感器參數(shù)表型式額定變比在下列準確等級下的額定容量最大容量（va）0.513三相（屋內(nèi)）jsjw-1010000/100/31001202004809604.6.2 電流互感器電流互感器電流互感器的選擇和配置應按下列條件電流互感器的選擇和配置應按下列條件：(1)型式：電

53、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 620 kv 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。對于 35 kv 及以上配電裝置，一般采用油浸瓷箱式絕緣結構的獨立式電流互感器。有條件時，應盡量采用套管式電流互感器。（2）一次回路電壓：gnuu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。gunu（3）一次回路電流：max1ngii 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流。maxgi1ni當電流互感器使用地點環(huán)境溫度不等到于+40時，進行修正。修正的方法與斷路器的ni修正方法相同。（4）準確等級：29電流互感器準確等級的確定

54、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）動穩(wěn)定：內(nèi)部動穩(wěn)定 chidnki12式中電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)，它等于電流互感器級限通過電流峰值與一次繞組dkdwi額定電流峰值之比，即1ni =/()dkdwi21ni(6) 熱穩(wěn)定： 21()kntqi k為電流互感器的 1 秒鐘熱穩(wěn)定倍數(shù)。tk10kv 出線電流互感器出線電流互感器（1）形式：采用油浸瓷箱式絕緣結構的獨立式（2）電壓：=10kvgu（3）電流：=1.054/(10.5)=0.23kamaxgi3（4）準確等級：采用 0.5 級根據(jù)計算結果可以選擇型號為 l

55、fz1-10 的電流互感器，其主要參數(shù)如下：表表 4-134-13 lfz1-10 的電流互感器參數(shù)(電力系統(tǒng)分冊附表 41)型號額定電流比（a）準確度1s 熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)lfz1-10300/50.575130校驗：校驗：電壓：gnuu電流：maxgnii動穩(wěn)定：=1.8=30.55ka(按裝設電抗器后的沖擊電流)chi21i= 0.3130=55.15ka,21nti k2 滿足動穩(wěn)定的要求21nti kchi熱穩(wěn)定： = (1.5112)2(0.15+0.05)=65.7 (ka)2 s(按裝2 21(1.51)()kq kprbrqi titt設電抗器后的熱效應)()2=(0.3

56、75)2=506.25 (ka)2 s 1nti kkq滿足熱穩(wěn)定要求30第五章電氣設備配置第五章電氣設備配置5.15.1繼電保護配置規(guī)劃繼電保護配置規(guī)劃5.1.1 配置原則配置原則1、系統(tǒng)繼電保護及自動裝置繼電保護是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要屏障，在此設計變電站繼電保護結合我國目前繼電保護現(xiàn)狀突出繼電保護的選擇性，可靠性、快速性、靈敏性、運用微機繼電保護裝置及微機監(jiān)控系統(tǒng)提高變電站綜合自動化水平。 2、繼電保護配置原則根據(jù) gb14285繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程中有關條款繼電保護二十五項反事故措施要點、電力系統(tǒng)繼電保護教材。3、220 千伏系統(tǒng) 220 千伏線路配置高頻距離保護，要求能

57、快速反應相間及接地故障。對于 220 千伏雙母線接線，配置一套能快速有選擇性切除故障的母線保護。每條線路配置功能齊全，性能良好的故障錄波裝置。4、110 千伏系統(tǒng) 110 千伏線路配置階段式距離保護，要求能反應相間及接地故障。對于 110 千伏雙母31線接線，配置一套能快速有選擇性切除故障的母線保護。每條線路配置功能齊全，性能良好的故障錄波裝置。 5、主變壓器保護電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要的電氣設備,它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)正常運行帶來嚴重的后果,同時大容量變壓器也是非常貴重的設備, ,因此必須根據(jù)變壓器的保護的容量和重要程度裝設性能良好、動作可靠的保護。變壓器故障可分為油箱內(nèi)部

58、故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路；油箱外部故障包括引線及套管處會產(chǎn)生各種相間短路和接地故障。變壓器的不正常工作狀態(tài)主要由外部短路或過負荷引起的過電流、油面降低。對于上述故障和不正常工作狀態(tài)變壓器應裝設如下保護： （1)為反應變壓器油箱內(nèi)部各種短路和油面降低，對于 0.8mva 及以上的油浸式變壓器和戶內(nèi) 0.4mva 以上變壓器,應裝設瓦斯保護。 （2)為反應變壓器繞組和引線的相間短路,以及中性點直接接地電網(wǎng)側繞組和引線的接地短路及繞組匝間短路,應裝設縱差保護或電流速斷保護。對于 6.3mva 及以上并列運行變壓器和 10mva 及以上單獨運行變壓器,

59、 以及 6.3mva 及以上的所用變壓器,應裝設縱差保護。（3)為反應變壓器外部相間短路引起的過電流和同時作為瓦斯、縱差保護(或電流速斷保護)的后備應裝設過電流保護.例如,復合電壓起動過電流保護或負序過電流保護。 （4)為反應大接地電流系統(tǒng)外部接地短路,應裝設零序電流保護。 （5)為反應過負荷應裝設過負荷保護5.1.2 變電所主變保護的配置變電所主變保護的配置電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要電氣設備之一，它的安全運行直接關系到電力系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運行，特別是大型電力變壓器，由于其造價昂貴，結構復雜，一旦因故障而遭到損壞，其修復難度大，時間也很長，必然造成很大的經(jīng)濟損失。所以，本設計中主變保護配置如下：

60、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。2、主變壓器的后備保護（1）過流保護為了反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時，作32為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設過電流保護。而本次所設計的變電所，電源側為 220kv 和 110kv，主要負荷在 10kv 側，即可裝設兩套過電流保護，一套裝在中壓側 110kv 側并