變電所設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)KV降壓變電所設(shè)計(jì)

1、220kV 降壓變電所一次系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)（東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，吉林 吉林）摘要：隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，用電已成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。為保證正常的供配電要求，各地都在興建一系列的供配電裝置。本文針對(duì) 220kV 降壓變電所的特點(diǎn)，闡述了 220kV 降壓變電所的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)步驟，并進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算和校驗(yàn)。文中介紹的 220kV降壓變電所的設(shè)計(jì)方法、思路及新技術(shù)的應(yīng)用可以作為相關(guān)設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：降壓變電所，設(shè)計(jì)方法，供配電Abstract: With the fast growth of the national economy, the use of the elec

2、tricity has been animportant limiting factor for the development and supervision of our country. A series of electricitydevices are being built. The text tells the characteristics of the 220 kV step-down substations, givesthe method and steps of the design for the 220 kV step-down substations and ca

3、rries on the relatedcalculation, which may be the reference of the other related designs.Key words: step-down substations, design method, supply and distribution of the electricity前言近十年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，各地都在興建一系列的用配電裝置。變電所的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)行的根本任務(wù)，是在國家發(fā)展計(jì)劃的統(tǒng)籌規(guī)劃下，合理的開發(fā)和利用動(dòng)力資源，用最少的支出（含投資和運(yùn)行成本）為國民經(jīng)濟(jì)各部門與人民生活提供充足、可靠和

4、質(zhì)量合格的電能。這里所指的“充足”，從國民經(jīng)濟(jì)的總體來說，是要求變電所的供電能力必須能夠滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和與其相適應(yīng)的人民物質(zhì)和文化生活增長的需要，并留有適當(dāng)?shù)膫溆?。變電所由發(fā)、送、變、配等不同環(huán)節(jié)以及相應(yīng)的通信、安全自動(dòng)、繼電保護(hù)和調(diào)度自動(dòng)化等系統(tǒng)組成，它的形成和發(fā)展，又經(jīng)歷了規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行等不同階段。各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)階段都有各自不同的特點(diǎn)和要求，按照專業(yè)劃分和任務(wù)分工，在有關(guān)的專業(yè)系統(tǒng)和各個(gè)有關(guān)階段，都要制訂相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)規(guī)程和一些技術(shù)規(guī)定。但現(xiàn)代變電所是一個(gè)十分龐大而又高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，在各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)之間和各個(gè)環(huán)節(jié)之間，既相互制約又能在一定條件下相互支持和互為補(bǔ)充。為了適應(yīng)我國

5、國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，需要密切結(jié)合我國的實(shí)際條件，從電力系統(tǒng)的全局著眼，瞻前顧后，需要設(shè)計(jì)出一系列的符合我國各個(gè)地區(qū)的用以供電的變電所，用以協(xié)調(diào)各專業(yè)系統(tǒng)和各階段有關(guān)的各項(xiàng)工作，以求取得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合效益。1 / 25第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 設(shè)計(jì)題目 變電所設(shè)計(jì)任務(wù)書（6）：220kV 降壓變電所一次系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)1.2 變電所原始資料一、變電所性質(zhì)：地方性降壓變電所二、地理位置：有色金屬礦區(qū)新建的變電所，在新興城市附近三、自然條件： 所區(qū)地勢：半山區(qū) 海拔：300m 交通：比較方便，有鐵路、公路經(jīng)過本所附近 最高氣溫：+30，最低氣溫-35，年平均氣溫：+5 最大風(fēng)速：20m/s 覆冰厚度

6、：5mm 地震裂度：6 級(jí) 土壤電阻率：400m 雷電日：25 周圍環(huán)境：較好，不受污染影響 凍土深度：1.8m 主導(dǎo)風(fēng)向：夏季東南風(fēng)，冬季西北風(fēng)四、負(fù)荷資料 220kV 側(cè)，共 2 回線與電力系統(tǒng)聯(lián)接 60kV 側(cè)，共 12 回架空出線，最大綜合負(fù)荷 90MW，cos用戶名稱最大負(fù)荷（MW）礦山（甲）12礦山（乙）10鋁廠20碳素廠18礦山機(jī)械廠12重型機(jī)械廠16市區(qū)變電所（甲） 20市區(qū)變電所（乙） 20遠(yuǎn)景發(fā)展：本所 60kV 側(cè)不再發(fā)展 10kV 側(cè)裝設(shè) TT-30-6 調(diào)相機(jī)兩臺(tái)0.85回路數(shù)22221111線路長度（km）50603025304025202 / 25五、系統(tǒng)情況20

7、0KM4×TS854/210-404×SFPSL-120/22080KM120KM4×TQN-100-24×SFPSL-120/220變電所圖1-1設(shè)計(jì)學(xué)生：完成設(shè)計(jì)日期：指導(dǎo)教師：3 / 25第二章 原始資料分析設(shè)計(jì)根據(jù)：220kV 降壓變電所設(shè)計(jì)任務(wù)書變電所設(shè)計(jì)規(guī)程、2.1 對(duì)系統(tǒng)、待設(shè)計(jì)變電所、負(fù)荷的分析一、系統(tǒng)性質(zhì) 本變電所為地區(qū)性降壓變電所，在新興城市附近，由水電廠、火電廠兩聯(lián)合系統(tǒng)供電。 水電系統(tǒng)：4×TS854/210-40，升壓變：4×SFPSL-120/220 火電系統(tǒng)：4×TQN-100-2，升壓變：4&

8、#215;SFPSL-120/220二、變電所性質(zhì) 該變電所有兩回進(jìn)線，向 60KV 地方負(fù)荷供電。以遠(yuǎn)景發(fā)展看，10KV 裝設(shè)兩臺(tái) TT-30-6調(diào)相機(jī)。三、負(fù)荷性質(zhì) 220kV 側(cè)：共 2 回線與系統(tǒng)相連 60kV 側(cè)：共 12 回架線與負(fù)荷相連，最大綜合負(fù)荷為 90MV，cos0.85 10kV 側(cè)：2 回出線與調(diào)相機(jī)相連2.2 環(huán)境分析 所處地勢為半山區(qū)，海拔 300m，交通比較方便，有鐵路、公路經(jīng)過本所附近，可以考慮選擇廉價(jià)、較笨重的設(shè)備?？諝馇鍧?，周圍環(huán)境條件較好，故可采用屋外配電裝置，考慮到土地的經(jīng)濟(jì)性，地表裂度等因素，屋外配電裝置擬采用半高型裝置。所區(qū)海拔低于 1000m，電氣

9、設(shè)備絕緣可不考慮修正。 本所所在地區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向夏季為東風(fēng)，冬季為西北風(fēng)，所以變電所間隔及母線布置應(yīng)為東西或西北走向，最大風(fēng)速 20m/s 小于 35m/s，因此對(duì)屋外配電裝置可不考慮風(fēng)速對(duì)布置形式的影響。地區(qū)最高溫度+30，最低氣溫-25，可以考慮在冬季時(shí)對(duì)變壓器油加熱，防止變壓器等設(shè)備被凍壞。地震裂度小于 6 級(jí)，無需特殊設(shè)計(jì)。雷電日 25 日，對(duì)防雷也無需特殊考慮。凍土深度 1.8m，接地裝置必須深入 1.2m 以下，才能可靠接地。2.3 發(fā)電機(jī)、電廠升壓變壓器的參數(shù)選取基準(zhǔn)值：SB=100MVA, UB=Uav 見表 2-1、表 2-2、表 2-3 表 2-1 發(fā)電機(jī)參數(shù)型號(hào)額定容量(MW

10、) 額定電壓(kV) 額定電流(kA) cos10010010.510.5表 2-2 升壓變壓器參數(shù)型號(hào)SFPSL-120/220額定電壓(kV)高壓 中壓 低壓2426910.5阻抗電抗（%）高-中24高-低14.7中-低7.4額定容量(MVA)高壓 中壓 低壓120120120-64750.850.85X“0.1920.155TS854/210-40TQN-100-2表 2-3 調(diào)相機(jī)參數(shù)型號(hào) 額定容量(MW) 額定電壓(kV)3011X“0.533TT-30-64 / 25第三章 主變壓器的選擇 根據(jù)電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求，并結(jié)合本所的具體情況和可靠性的要求，選用 2 臺(tái)同樣型號(hào)的無勵(lì)磁

11、調(diào)壓三相三繞組變壓器。3.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 主變臺(tái)數(shù)的考慮原則：（1）對(duì)大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，以裝兩臺(tái)主變?yōu)橐?。?）對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝三臺(tái)主變的可能性。（3）對(duì)規(guī)劃只裝兩臺(tái)主變的變電所，其主變基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的 1-2 級(jí)設(shè)計(jì)，以便符合發(fā)展時(shí)更換主變。 綜上，結(jié)合任務(wù)書，確定主變壓器臺(tái)數(shù)為 2 臺(tái)。3.2 主變壓器容量的選擇條件一： 所選主變?nèi)萘亢蛻?yīng)大于最大綜合計(jì)算負(fù)荷，即： 2S S .52.94MVA條件二：當(dāng)所選兩臺(tái)主變有一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)主變應(yīng)滿足 70%最大綜合計(jì)算負(fù)荷 S 0.7=0.7

12、15;105.88=74.116MVA條件三：當(dāng)所選兩臺(tái)主變有一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，另一臺(tái)主變應(yīng)滿足全部 I 類負(fù)荷和大部分類負(fù)荷，220KV 以及上電壓等級(jí)變電所，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)能滿足全部 I 類負(fù)荷和大部分類負(fù)荷，在本設(shè)計(jì)中，60kV 側(cè)回路數(shù)為 2 的屬于、類負(fù)荷即：S SS =(12+10+20+18)/0.85=70.59MVA 綜上，由于變壓器容量沒有 80MVA 且滿足本題條件的，故取S =90MVA3.3 主變壓器型式的選擇一、相數(shù)的確定 330kV 及以下的發(fā)電廠和變電所中，一般都選用三相式變壓器。因?yàn)?1 臺(tái)三相式較同容量的 3 臺(tái)單相式投資小、占地少、損耗小，同

13、時(shí)配電裝置結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行維護(hù)較方便。如果受到制造、運(yùn)輸?shù)葪l件（如橋梁負(fù)重、隧道尺寸等）限制時(shí)，可選用 2 臺(tái)容量較小的三相變壓器，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)，也可選用單項(xiàng)變壓器。 綜上，選擇三相變壓器。二、繞組數(shù)的確定 有兩種升高電壓向用戶供電或與電力系統(tǒng)連接的發(fā)電廠，以及有三種電壓的變電所，可以采用雙繞組變壓器或三繞組變壓器（包括自耦變壓器）。具體方法如下： 1、當(dāng)最大機(jī)組容量為 125MW 及以下，而且變壓器各繞組的通過容量均達(dá)到變壓器額定容量的 15%以及上時(shí)（否則繞組利用率太低），應(yīng)優(yōu)先考慮采用三繞組變壓器。因?yàn)閮膳_(tái)雙繞組變壓器才能起到聯(lián)系三種電壓等級(jí)的作用，而 1 臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格、所用的

14、控制電器及輔助設(shè)備比 2 太雙繞組變壓器少，運(yùn)行維護(hù)也較方便。但一個(gè)電廠中的三繞組變壓器一般不超過 2 臺(tái)。當(dāng)送電方向主要由低壓側(cè)送向中、高壓側(cè)，或由低、中壓側(cè)送向高壓側(cè)時(shí)，優(yōu)先采用自耦變壓器。 2、當(dāng)最大機(jī)組容量為 125MW 及以下，但變壓器某繞組的通過容量小于變壓器額定容量的 15%時(shí)，可采用發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單元和雙繞組聯(lián)絡(luò)變亞器。5 / 253、在有三種電壓的變電所中，如變壓器各繞組的通過容量均達(dá)到變壓器額定容量的 15%以及上；或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但需要在該側(cè)裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，宜采用三繞組變壓器。當(dāng)變壓器需要與 110kV 及以上的兩個(gè)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)相連時(shí)，可優(yōu)先選用自耦變壓器

15、。綜上分析，待設(shè)計(jì)變電所共有 220kV、60kV、10kV 共 3 個(gè)電壓等級(jí)，其中只有 220kV 側(cè)是中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，故不能采用自耦變壓器，而采用三繞組變壓器。四、繞組接線組別（聯(lián)結(jié)方式）的確定110kV 及以上的電壓側(cè)均為“YN”，即有中性點(diǎn)引出并直接接地；3560kV 作為高、中壓側(cè)時(shí)都可采用“Y”或者“D”；35kV 以下電壓側(cè)（不含 0.4kV 及以下）一般為“D”，也有“Y”方式。變壓器繞組接線組別（各側(cè)繞組連接方式的組合），一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組同步并列要求及限制 3 次諧波對(duì)電源的影響等因素。綜上，本題采用 YN，y0，d11 接線。五、調(diào)壓方式變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)

16、切換變壓器的分接頭，從而改變其變比來實(shí)現(xiàn)，切換方式有兩種。不帶電切換，即無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器的分接頭較少，調(diào)壓范圍只有 10%（±2×2.5%），且分接頭必須在停電的情況下才能調(diào)節(jié)。有載調(diào)壓變壓器的分接頭較多，調(diào)壓范圍可達(dá) 30%，且分接頭可在帶負(fù)荷的情況下調(diào)節(jié)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴，通常在下列情況下采用：（1）出力變化大或發(fā)電機(jī)經(jīng)常在低功率因數(shù)運(yùn)行的發(fā)電廠的主變壓器。（2）具有可逆工作特點(diǎn)的聯(lián)絡(luò)變壓器。（3）電網(wǎng)電壓可能有較大變化的 220kV 及以上的降壓變壓器。（4）電力潮流變化大和電壓偏移大的 110kV 變電所的主變壓器。（5）變配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)要求分接頭實(shí)現(xiàn)遙調(diào)的

17、變壓器綜上，選擇帶負(fù)荷切換的有載調(diào)壓方式。六、結(jié)構(gòu)型式60kV 側(cè)最大綜合計(jì)算負(fù)荷為 90MW，變壓器高壓側(cè)向中壓側(cè)供電為主、向低壓側(cè)供電為輔，故選降壓型。降壓型的繞組排列為鐵芯-低壓繞組-中壓繞組-高壓繞組，其中。高、低繞組間相距較遠(yuǎn)、阻抗較大、傳輸功率時(shí)損耗較大。七、容量比220kV 以及上變電所的變壓器容量大，其低壓繞組主要帶無功補(bǔ)償電容器和所用電，容量較小，為降低造價(jià)，一般選擇 100/100/50 容量比。八、冷卻方式采用潛油泵強(qiáng)迫油循環(huán)，并用風(fēng)扇對(duì)油管進(jìn)行冷卻，額定容量在 40MVA 及以上的變壓器，宜采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。120MVA 及以上則采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷。九、絕緣材料為降低

18、造價(jià)，采用半絕緣鋁導(dǎo)體。十、變壓器各側(cè)電壓的選擇220kV 側(cè)，額定電壓 220kV60kV 側(cè)，額定電壓 66kV10kV 側(cè)，額定電壓 10.5kV6 / 25第四章 電氣主接線的選擇 變電站的電氣主接線根據(jù)變電站的規(guī)劃容量，線路、變壓器連接元件總數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。電氣主接線應(yīng)綜合考慮供電可靠性、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、節(jié)省投資、便于過渡或擴(kuò)建等要求。對(duì)于可靠性較高的 GIS 設(shè)備，宜采用簡化接線。4.1 考慮原則 220 kV 最終出線回路數(shù) 23 回、主變?yōu)?23 臺(tái)時(shí)，采用線路變壓器組、橋形、擴(kuò)大橋形、單母線和單母線分段接線；最終出線回路數(shù) 410 回、主變?yōu)?24 臺(tái)時(shí)，采用

19、雙母線接線或雙母線單分段接線；最終出線回路數(shù)超過 10 回、主變?yōu)?24 臺(tái)時(shí)，宜采用雙母線雙分段接線。 110、66 kV 最終出線回路數(shù) 6 回以下時(shí)，采用單母線或單母線分段接線；最終出線回路數(shù) 6 回及以上時(shí)，宜采用雙母線接線，不設(shè)旁路母線。 35、10 kV 有出線時(shí)，宜采用單母線分段接線；35、10 kV 無出線，僅接無功補(bǔ)償裝置時(shí)，宜采用單元制單母線接線 接在母線上的閥型避雷器和電壓互感器一般合用一組隔離開關(guān)。接在變壓器引線上閥型避雷器回路中，一般不裝隔離開關(guān)。如果采用接地開關(guān)，對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定不應(yīng)造成影響，線路上有分支變電所的終端變電所應(yīng)和分支變電所同時(shí)裝設(shè)快分離開關(guān)。接地開關(guān)和相

20、應(yīng)的快分離開關(guān)之間應(yīng)用閉鎖裝置。4.2 各電壓等級(jí)的接線一、本所特點(diǎn) 1、屬地區(qū)降壓變電所。 2、供電負(fù)荷為、類負(fù)荷。 3、220kV 側(cè)為本所唯一的電源進(jìn)線。二、220kV 電壓等級(jí)接線 1、接線選擇 根據(jù)規(guī)程可知，由于出線為兩回，所以采用橋形接線，又因?yàn)橛休^大的穿越功率，所以采用外橋式接線（如圖 4-1）。圖 4-17 / 252、評(píng)價(jià)分析優(yōu)點(diǎn)：橋形接線簡單清晰，沒有母線，用三臺(tái)斷路器帶四個(gè)回路工作，所以斷路器使用數(shù)量較少，可節(jié)省投資，也易于發(fā)展過渡為單母分段或雙母線型接線。缺點(diǎn)：工作可靠性和靈活性不夠高，根據(jù)我國多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，橋形接線一般可用于條件適合的中小型發(fā)電廠和變電所，或?yàn)樽罱K接線

21、是單母線分段或雙母線接線的工程初期接線方式。三、60kV 電壓等級(jí)接線1、接線選擇根據(jù)規(guī)程，60kV 配電裝置中，出線回?cái)?shù)較多，可采用雙母線接線，出線 2 回以上時(shí)，一般采用分段單母線。本變電所 60kV 側(cè)有 12 回出線鏈接負(fù)荷，通過比較單母分段與雙母線的優(yōu)缺點(diǎn)，采用雙母線接線方式。因旁路母線的利用率不大，60kV 一般不需要設(shè)旁路母線。（如圖 4-2）圖 4-22、評(píng)價(jià)分析優(yōu)點(diǎn)：（1）運(yùn)行方式靈活，可以采用兩組母線同時(shí)工作，將母聯(lián)斷路器Q 合閘，而進(jìn)出線均衡地分配在母線上的運(yùn)行方式。也可以采用一組母線工作，另一組備用，母聯(lián)斷路器斷開的單母線運(yùn)行方式。（2）檢修母線時(shí)不中斷供電，由于每個(gè)回

22、路都有兩組隔離開關(guān)，檢修任一回路母線隔離開關(guān)時(shí)，只中斷該回路的供電，這時(shí)可將要檢修的隔離開關(guān)所在母線上的其他回路均接至另一組母線繼續(xù)運(yùn)行，然后停電檢修該母線隔離開關(guān)。（3）任意一母線故障時(shí)僅短時(shí)停電，雙母線接線與單母分段相比，母線故障時(shí)停電時(shí)間短，任意一母線故障時(shí)，只需將母線接于該母線上的所有回路切換至另一母線，故障母線上的回路經(jīng)短時(shí)停電便可恢復(fù)供電。缺點(diǎn)：（1）變更運(yùn)行方式時(shí)，都是用各回路母線側(cè)的隔離開關(guān)進(jìn)行倒閘操作，操作步驟較為復(fù)雜，容易出現(xiàn)誤操作。（2）檢修任一回路斷路器時(shí)，該回路仍需停電或短時(shí)停電。（3）任意一母線故障仍會(huì)短時(shí)停電。（4）由于增加了大量的母線隔離開關(guān)和母線長度，雙母線配

23、電裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，占地面積大，投資大。8 / 25四、10kV 電壓等級(jí)接線 1、接線選擇 本變電所 10kV 側(cè)遠(yuǎn)景發(fā)展接有兩臺(tái)調(diào)相機(jī)。根據(jù)技術(shù)規(guī)程，考慮可靠性采用單母分段接線。（如圖 4-3）圖 4-3 2、評(píng)價(jià)分析 優(yōu)點(diǎn)：（1）用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電。（2）當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)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。 缺點(diǎn)：（1）當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間停電。（2）當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。（3）擴(kuò)建時(shí)須向兩方面均衡擴(kuò)建。4.3 變電所主接線的確定

24、 由上述分析可知，220kV 采用外橋接線，60kV 采用雙母接線，10kV 采用分段單母線接線。主接線圖見圖 4-4。圖 4-49 / 25第五章 短路電流計(jì)算5.1 系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值計(jì)算一、基準(zhǔn)值 S100MVA，UU表 5-1 我國電力網(wǎng)額定電壓、平均額定電壓額定電壓 UN（kV）3平均額定電壓 Uav（kV） 3.5 66.3 1010.535376063110115220230330345500525二、各電源阻抗由于所查阻抗X 即為基準(zhǔn)值為S變壓器阻抗（見表 5-2）計(jì)算式：X100MVA下的標(biāo)幺值，所以不用計(jì)算。結(jié)果同表 2-1 三、各U %S 100 SU %S 100 SU %

25、S 100 S1 U21 U21 U2%U100%U%SSSSSSX%U100%U%X%U100%U%表 5-2型號(hào)SFPSL-120/220SFPSZ4-90/220四、線路阻抗計(jì)算式：X線路G 與G 相連的線路LG 與 220kV 相連線路LG 與 220kV 相連線路L0.4 阻抗電抗（%）高-中高-低中-低額定容量XXX120/120/120 0.1304 0.069580x LSU長度（km）20080120X 表 5-3X （/km）0.15120.06050.090710 / 25綜上，得系統(tǒng)等值阻抗電路圖（如圖 5-1）圖 5-15.2 轉(zhuǎn)移阻抗一、220KV 側(cè)K 點(diǎn)短路（K

26、 選在靠近主變壓器處）電源G 、G 轉(zhuǎn)移阻抗（如圖 5-2）圖 5-211 / 25將圖 5-2 -Y 變換得：（如圖 5-3）圖 5-3其中， X X X XXX X X X XXX X X X XXX再將圖 5-3 進(jìn)行 Y- 變換得： 0.0605 0.15120.0605 0.1512 0.0907 0.1512 0.09070.0605 0.1512 0.0907 0.0605 0.09070.0605 0.1512 0.09070.030250.045350.01815圖 5-412 / 25其中XXXXXXXXXXXXXXXXXX0.14620.1540二、60KV 側(cè)K 點(diǎn)短路

27、（K 在 60KV 母線上）等效電路圖如下（如圖 5-5）圖 5-5化化簡得：（如圖 5-6）圖 5-613 / 25即（如圖 5-7）圖 5-7再進(jìn)行 Y- 變換得：（如圖 5-8）圖 5-8其中：XXXXXXXXXXXXXXXXXX0.30430.320314 / 25三、10KV 側(cè)K 點(diǎn)短路（K 在 10KV 母線上）（如圖 5-9）圖 5-9化簡得：（如圖 5-10）圖 5-1015 / 25再進(jìn)行 Y- 變換得：（如圖 5-11）圖 5-11其中：XX5.3 計(jì)算阻抗一、220KV 側(cè)母線短路XX二、60KV 側(cè)母線短路XX三、10KV 側(cè)母線短路XXXX S S S S 4000

28、.850.4751 100 4000.850.5002 1002.2352.3539XX S S S S 4000.850.3043 100 4000.850.3203 1001.4321.5272XX S S S S0.14620.15404000.85 1004000.85 1000.68880.7247XXXXXXXXXXXXXXXX0.47510.50025.4 短路電流一、用計(jì)算電抗查運(yùn)算曲線得短路電流標(biāo)幺值（如表 5-4） 表 5-4 短路點(diǎn)K1K2 電源I.I.I.I.I I G1 G2 I 0.470.43 K3I.0.490.44I.0.490.4416 / 25二、有名值（

29、KA）1、220KV 電流基準(zhǔn)值：I2、60KV 電流基準(zhǔn)值：I3、10KV 電流基準(zhǔn)值：IS3U4000.85310.525.876KAS3U4000.853634.3126KAS3U4000.8532301.1813KA將標(biāo)幺值化為有名值，（結(jié)果見表 5-5） 表 5-5 短路電流有名值短路點(diǎn)K1K2K3平均電壓（KV）2306310.5 電流（KA）I.I.I.I.I.I.I I I 電源G11.8424 2.2681 2.4099 3.1482 3.407 3.407 12.16 12.68 12.68G21.7365 1.7838 2.9757 2.9757 3.062 3.062

30、11.13 11.39 11.3917 / 25第六章 電氣設(shè)備的選擇6.1 高壓斷路器的選擇一、種類和型式的選擇 高壓斷路器應(yīng)根據(jù)其安裝地點(diǎn)，環(huán)境條件和使用技術(shù)條件進(jìn)行選擇，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并進(jìn)行必要的經(jīng)濟(jì)比較。610KV 電網(wǎng)一般選用少油、真空、 6 斷路器；SF35KV電網(wǎng)一般選用少油，真空、 6 斷路器，SF某些 35KV 屋外配電裝置也可用多油斷路器；110330KV電網(wǎng)一般選用少油、SF6 斷路器。二、額定電壓選擇 高壓斷路器的額定電壓 UN 不得低于電網(wǎng)額定電壓，即 U U三、額定電流選擇 ，即高壓斷路器的額定電流不得小于流過它的最大持續(xù)工作電流I I I 當(dāng)斷路

31、器使用的環(huán)境溫度不等于設(shè)備周圍介質(zhì)極限溫度時(shí)，應(yīng)該對(duì)斷路器的額定電流進(jìn)行修正。四、額定短路開斷電流選擇 斷路器的額定短路開斷電流不小于斷路器實(shí)際開斷時(shí)間的短路電流周期分量有效值，即II 斷路器實(shí)際開斷時(shí)間等于繼電保護(hù)主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器的固有分閘時(shí)間之和。五、額定關(guān)合電流的選擇 在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭在未接觸時(shí)即有很大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動(dòng)力的破壞。且斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)，不可皮面地在接通后又自動(dòng)跳閘，此時(shí)要求能切斷短路電流。為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)的安全，斷路器的額定短路關(guān)合電流i 應(yīng)不小于短路沖擊電流幅值

32、i ，即 i i六、熱穩(wěn)定校驗(yàn) 高壓斷路器的額定短時(shí)耐受熱量I 應(yīng)不小于短路期內(nèi)短路電流熱效應(yīng)Q ，即 I Q七、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 高壓斷路器的額定峰值耐受電流i 應(yīng)不小于三相短路時(shí)通過斷路器的短路沖擊電流幅值i ，即 i i6.2 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)的型號(hào)選擇應(yīng)根據(jù)其安裝特點(diǎn)、配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等條件，進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，不能用來開斷和接通負(fù)荷電流及短路電流，故沒有開斷電流關(guān)合電流校驗(yàn)，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)項(xiàng)目與斷路器相同。18 / 25表 6-1 220kV 高壓斷路器的選擇結(jié)果設(shè)備選型LW6-220備注計(jì)算數(shù)據(jù)參

33、數(shù)數(shù)據(jù) U(kV)220I(kA)0.293 I (kA)3.58 i(kA)9.11 QkA2s65.50 U(kV)220 I(kA)3.15I(kA)50 i(kA)125 IkA2s7500表 6-2 220kV 高壓隔離開關(guān)的選擇結(jié)果計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備選型GW7-220備注參數(shù)數(shù)據(jù) U(kV)220I(kA)0.293 i(kA)9.11 QkA2s65.50 U(kV)220 I(kA)0.6 i(kA)55 IkA2s1024表 6-3 60kV 高壓斷路器的選擇結(jié)果設(shè)備選型LW6-63備注計(jì)算數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù) U(kV)60I(kA)1.072 I (kA)6.124 i(kA)15.6

34、2 QkA2s165.94 U(kV)63 I(kA)2.5I(kA)31.5 i(kA)80 IkA2s3969表 6-4 60kV 高壓隔離開關(guān)的選擇結(jié)果設(shè)備選型計(jì)算數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù) U(kV)60I(kA)1.072 i(kA)15.62 QkA2s165.94 U(kV)110 I(kA)1.25 i(kA)50 IkA2s1600備注未查閱到額定電壓為 60kV 等級(jí)的隔離開關(guān)表 6-5 10kV 高壓斷路器的選擇結(jié)果設(shè)備選型ZN12-10備注計(jì)算數(shù)據(jù)參數(shù)數(shù)據(jù) U(kV)10I(kA)3.22 I (kA)23.29 i(kA)59.39 QkA2s2304.17 U(kV)10 I(k

35、A)3.15I(kA)80 i(kA)125 IkA2s3969表 6-6 10kV 高壓隔離開關(guān)的選擇結(jié)果計(jì)算數(shù)據(jù)設(shè)備選型GN3-10/4000備注參數(shù)數(shù)據(jù) U(kV)10I(kA)3.22 i(kA)59.39 QkA2s2304.17 U(kV)10 I(kA)4 i(kA)200 IkA2s5760019 / 256.3 電壓互感器的選擇 6-20KV 屋內(nèi)配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電瓷式電壓互感器。35-110KV 配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)的電瓷式電壓互感器。220KV 以上配電裝置一般采用電容式電壓互感器。 電壓互感器一次側(cè)的額定電壓應(yīng)滿足電網(wǎng)電壓的要求，

36、二次側(cè)的額定電壓按測量表計(jì)和保護(hù)要求以標(biāo)準(zhǔn)化為 100V。電壓互感器一次繞組及二次繞組額定電壓的具體數(shù)值與電壓互感器的相數(shù)和接線方式有關(guān)。 表 6-7 電壓互感器的選擇結(jié)果 額定電壓（kV） 電壓（KV）型號(hào) 一次繞組二次繞組輔助繞組 220JDCF-2200.1220/30.1/3 60JDX-600.1/360/30.1/3 10JDZJ-100.1/310/30.1/36.4 電流互感器的選擇 6-20KV 屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，應(yīng)采用瓷絕緣或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35KV 以配電裝置的電流互感器，采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器。額定電壓：即U U額定電流：即I I 表 6-8

37、 電流互感器的選擇結(jié)果 型號(hào)額定電流比LCWB2-220W(2×220) (2×600)/5 LCWD-60(20-40) (300-600)/5 LFZ1-10400/5電壓（kV）220 60 106.5 高壓熔斷器的選擇 高壓熔斷器應(yīng)根據(jù)型式種類、額定電壓、額定電流、開斷電流、保護(hù)的選擇性等進(jìn)行選擇。一、型式選擇 根據(jù)安裝地點(diǎn)選用屋內(nèi)式和屋外式。屋外式高壓熔斷器（RW 系列）常用于保護(hù)送、配電線路及配電變壓器。屋內(nèi)式高壓熔斷器（RN 系列）在變電所中常用于保護(hù)電壓互感器、電力電容器、配電變壓器和送、配點(diǎn)線路，而在電廠中多用于保護(hù)電壓互感器，一般來說，作為供電線路、變壓

38、器設(shè)備的過載及短路保護(hù)選用 RN1 型，作為電壓互感器的短路保護(hù)選用 RN2、RN4 型，作為電力線路的短路保護(hù)選用 RN3 型，作為直流配電裝置過載和短路保護(hù)選用 RNZ型。二、額定電壓的選擇 對(duì)于一般高壓斷路器，其額定電壓U 不小于所在電網(wǎng)的額定電壓U 對(duì)于限流式高壓斷路器，其電壓只能等于其所在電網(wǎng)的額定電壓，是因?yàn)檫@類型的熔斷器能在電流達(dá)到最大值之前就將電流截?cái)?，致使熔斷器熔斷時(shí)產(chǎn)生過電壓，以保證產(chǎn)生的過電壓不超過電網(wǎng)中電器的絕緣水平和不會(huì)損壞電網(wǎng)中的電氣設(shè)備。三、額定電流的選擇 式中 K 是可靠系數(shù)，不考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)，取 1.11.3；考慮時(shí)，取 1.52.020 / 25表 6-

39、9 10kV 高壓側(cè)熔斷器的選擇情況安裝地點(diǎn)10kV備注 型號(hào) 最大開斷容量（MVA） 額定電壓（kV） 額定電流（A） 最大開斷電流（kA）6.6 限流電抗器的選擇表 6-10 10kV 限流電抗器額選擇結(jié)果U 型號(hào)XKK-10-1500-10 備注（kV）10三相通過容量 (kVA)3×8660單相無功容量（kvar）I（kA）1.5電抗（%）10 i(kA)95.63 IkA2s5625866.06.7 消弧線圈的選擇安裝地點(diǎn)60kV10kV備注表 6-11 60kV、10kV 消弧線圈的選擇結(jié)果型號(hào)S （MVA） U （kV） I （kA）XD-950/60XD-600/10

40、476953303606 66310.5312.52550100X （）30491524121.260.66.8 防雷規(guī)劃 本工程采用 220kV、60kV 配電裝置構(gòu)架上設(shè)避雷針；10kV 配電裝置設(shè)獨(dú)立避雷針進(jìn)行直接雷保護(hù)。 為了防止反擊，主變構(gòu)架上不設(shè)置避雷針。 采用避雷器來防止雷電侵入波對(duì)電氣設(shè)備絕緣造成危害。避雷器的選擇，考慮到氧化鋅避雷器的非線性伏安特性優(yōu)越于磁吹避雷器（碳化硅避雷器），且沒有串聯(lián)間隙，保護(hù)特性好沒有工頻續(xù)流、滅弧等問題，所以本工程 220kV 和 60kV 系統(tǒng)中，采用氧化鋅避雷器。 由于金屬氧化物避雷器沒有串聯(lián)間隙，正常工頻相電壓要長期施加在金屬氧化物電阻片上，

41、為了保證使用壽命，長期施加于避雷器上的運(yùn)行電壓不可超過避雷器允許的持續(xù)運(yùn)行電壓。 表 6-12 避雷器的選擇情況設(shè)備名稱 安裝地點(diǎn)220kV 母線60kV 進(jìn)線側(cè) 10kV 母線 10kV 出線主變中性點(diǎn) 型號(hào) Y10W5 FZ-60 FZ-101 FS-10FZ-40，間隙保護(hù)避雷器6.9 支柱絕緣子、穿墻套管的選擇 表 6-13 支柱絕緣子、穿墻套管的選擇設(shè)備名稱支柱絕緣子穿墻套管備注安裝地點(diǎn)母線橋匯流母線類型戶內(nèi)戶外戶外 型號(hào)ZA-10Y ZS-10CLB-100.6 （N）220530002500（N/ 256.10 所用電的接線方式、所用變的選擇一、所用電的

42、接線 為了保證所用電供電的可靠性。所用電分別從 10kV 的兩個(gè)分段上引接。為了節(jié)省投資，所用變壓器采用隔離開關(guān)加高壓熔斷器與母線相連。二、所用變的容量 所用變?nèi)萘康倪x擇，可通過對(duì)變電所自用電的負(fù)荷，結(jié)合各類負(fù)荷的需求系數(shù)，球得最大需求容量來選取容量。所用變?yōu)閮膳_(tái) S9-50/10 變壓器。 表 6-14 10kV 所用變高壓側(cè)熔斷器的選擇情況計(jì)算數(shù)據(jù)安裝地點(diǎn)所用變高壓側(cè)備注 型號(hào)RN6-6參數(shù)數(shù)據(jù)I （kA）23.29I (kA)406.11 繼電保護(hù)配置 1、主變的保護(hù)。按照 BG14285-93繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程的要求，并考慮到采用微機(jī)保護(hù)的具體情況，采用雙主雙后的配置方式：差動(dòng)保護(hù)、負(fù)荷電壓閉鎖的過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、零序過電流保護(hù)及瓦斯、油溫、油位、繞組溫度、壓力釋放等非電量保護(hù)。 2、220kV 的保護(hù)裝設(shè)高頻保護(hù)作為主保護(hù)，電流保護(hù)作為后備。 3、60kV 的保護(hù)。設(shè)置距離保護(hù)，以電流保護(hù)作為后備。 4、10kV 的保護(hù)。設(shè)置兩段式電流保護(hù)。22 / 25附：具體計(jì)算一、220kV 側(cè)母線電氣設(shè)備選擇 220kV1