變電站畢業(yè)設(shè)計--220KV降壓變電所電氣部分初步設(shè)計

1、 畢 業(yè) 論 文題目:220KV降壓變電所電氣部分初步設(shè)計指導(dǎo)教師姓名 專業(yè)名稱 電氣工程及其自動化 姓 名 學(xué) 號 2011 年11 月目錄摘要3設(shè)計說明3第一章 主變壓器容量、臺數(shù)及形式的選擇5第一節(jié) 概述5第二節(jié) 主變壓器臺數(shù)的選擇5第三節(jié) 主變壓器容量的選擇5第四節(jié) 主變壓器型式的選擇6第五節(jié) 計算及選擇7第二章電氣主接線選擇9第一節(jié) 概述9第二節(jié) 主接線的接線方式選擇10第三章 短路電流計算12第一節(jié) 概述12第二節(jié) 短路計算的目的及假設(shè)12第三節(jié) 短路計算13第四章 電氣設(shè)備的選擇20第一節(jié) 概述20第二節(jié) 斷路器的選擇及計算20第三節(jié) 隔離開關(guān)的選擇及計算23第四節(jié) 高壓熔斷器的

2、選擇26第五節(jié) 互感器的選擇26第六節(jié) 母線的選擇27第七節(jié) 支持絕緣子及穿墻套管的選擇28第五章 繼電保護(hù)規(guī)劃設(shè)計29第一節(jié) 變電所主變保護(hù)的配置 29第二節(jié) 220KV、110KV、10KV線路保護(hù)部分30第六章 防雷保護(hù)的設(shè)計31第一節(jié) 概述31第二節(jié) 避雷器參數(shù)計算與選擇32第七章 配電裝置的選擇及電氣總平面布置33第一節(jié) 配電裝置34第二節(jié) 平面布置35附錄1：電氣主接線圖36附錄2：參考文獻(xiàn)37摘要本設(shè)計為同濟(jì)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院10春專升本電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計，設(shè)計題目為：220kV降壓變電所電氣初步設(shè)計。此設(shè)計任務(wù)旨在體現(xiàn)我們對專業(yè)課程知識的掌握程度，培養(yǎng)我們對本專業(yè)課程

3、知識的綜合運(yùn)用能力。關(guān)鍵詞 主變壓器 短路計算 高壓熔斷器 主變保護(hù) 設(shè)計說明1、待建變電所基本資料： 1.1設(shè)計變電所在城市近郊，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，在變電所附近還有地區(qū)負(fù)荷。1.2 確定本變電所的電壓等級有220kV、110kV和10kV, 220kV是本變電所的電源電壓，110kV和10kV是二次電壓。1.3 設(shè)計變電所的電源,由對側(cè)220kV變電所雙回線路及另一系統(tǒng)雙回線路送到本變電所；在中壓側(cè)110kV母線，送出2回線路至煉鋼廠；在低壓側(cè)10kV母線，送出12回線路。1.4系統(tǒng)阻抗：220kV側(cè)電源A、B、C三個系統(tǒng)容量分別為SA=200MW，SB=400MW，SC=2100MVA

4、，系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值分別為XA* =，XB* =，XC* =(各電抗均以各電源容量為基值計算的標(biāo)幺值)，110及10kV側(cè)沒有電源。1.5110kV側(cè)負(fù)荷主要為煉鋼廠，最大負(fù)荷43000k5，其中I、II級負(fù)荷占65%；10kV側(cè)總負(fù)荷為9500 k5，負(fù)荷同時率為0.9，、級負(fù)荷比例如表二所示，線路損耗為6%。1.6220kV和110kV側(cè)出線主保護(hù)動作時間為0.2s，后備保護(hù)時間為2s；變壓器主保護(hù)動作時間為0.2s，后備保護(hù)時間為1s；220kV和110kV側(cè)斷路器燃弧時間按0.05s考慮。1.7本站擬建地區(qū)位于山坡上，南面靠丘陵，東西北地勢平坦、地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定、1.8 該變電所的所址，地勢平

5、坦，交通方便。土壤電阻率為1.5102歐米。1.9 該地區(qū)年最高氣溫40,最熱月平均最高氣溫度32。表一 110kV用戶負(fù)荷統(tǒng)計資料如下：用戶名稱最大負(fù)荷（kW）回路數(shù)重要負(fù)荷百分?jǐn)?shù)(%)煉鋼廠 43000 2 65表二 10kV用戶負(fù)荷統(tǒng)計資料如下：序號用戶名稱最大負(fù)荷（kW）回路數(shù)重要負(fù)荷百分?jǐn)?shù)(%)1礦機(jī)廠21002502機(jī)械廠8002453汽車廠23002724電機(jī)廠18002365煉油廠20002766飼料廠5001- 最大負(fù)荷利用時數(shù)Tmax=5600h，同時率取0.9，線路損耗取6%。2待設(shè)計變電所與電力系統(tǒng)的連接情況：3設(shè)計任務(wù)：3.1選擇本變電所主變的臺數(shù)、容量和型號；設(shè)計本

6、變電所的電氣主接線；3.3進(jìn)行必要的短路電流計算；3.4選擇和檢驗所需的電氣設(shè)備；3.5選擇和檢驗10kV硬母線；3.5.1選擇220kV、110kV、10kV主母線的支持絕緣子及穿墻套管。3.5.2選擇限流電抗器（如有必要裝設(shè)）及10kV最大一回負(fù)荷出線電纜。3.6電氣配電裝置設(shè)計：3.6.1220kV、110kV側(cè)配電裝置選擇。3.6.210kV側(cè)配電裝置選擇。3.7防雷及接地裝置設(shè)計。3.8進(jìn)行繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計。4設(shè)計成果4.1.編制設(shè)計說明書。4.2.編制設(shè)計計算書。4.3.繪圖若干張。4.3.1繪制變電所電氣主接線圖。4.3.2繪制變電所平面布置圖。第一章 主變壓器容量、臺數(shù)及形式

7、的選擇第一節(jié) 概述變壓器是各級（電壓等級）變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù)。同時，由電力系統(tǒng)負(fù)荷增長情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，進(jìn)行合理選擇。否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。電力變壓器分為單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來選擇主變壓器。選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。第二節(jié) 主變壓器臺數(shù)的選擇

8、本次所設(shè)計的變電所是市郊區(qū)220KV降壓變電所，它是以220KV受功率為主，把所受的功率通過主變傳輸至110KV及10KV母線上。若全所停電后，將引起下一級變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個市區(qū)的供電。因此，選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。因為，兩臺主變同時發(fā)生故障機(jī)率較小，適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長以及擴(kuò)建。并且，當(dāng)一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。第三節(jié) 主變壓器容量的選擇主變?nèi)萘繎?yīng)按變電所建成近期（510年）規(guī)劃負(fù)

9、荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期（1020年）的負(fù)荷發(fā)展。對于城郊變電所主變壓器容量，應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。該所近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定，所以應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量在過負(fù)荷能力后允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷；對一般性能的變電所，當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的70%80%。該變電所是按70%全部負(fù)荷來選擇。因此，裝設(shè)兩臺變壓器變電所的總裝容量為：se = 2（）。第四節(jié) 主變壓器型式的選擇一、主變壓器相數(shù)的選擇選擇主變壓器的相數(shù)時，應(yīng)根據(jù)原始資料

10、以及設(shè)計變電所的實際情況來選擇。本次設(shè)計的變電所，位于市郊區(qū)，交通便利，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占用稻田、丘陵，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時，在330KV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。故本次設(shè)計的變電所選用三相變壓器。二、繞組數(shù)的選擇具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運(yùn)行維護(hù)和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。三繞組變壓器主要分

11、為：自耦變、分裂變以及普通三繞組變壓器。自耦變壓器：它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護(hù)和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，有共同的接地中性點(diǎn)，并直接接地。因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同。分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力。分裂變壓器適用兩端供電負(fù)荷均衡，又需限制短路電流的供電系統(tǒng)。由于本

12、次所設(shè)計的變電所，受功率端的負(fù)荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。普通三繞組變壓器的價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調(diào)試靈活，滿足各種繼電保護(hù)的需求。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。三、主變調(diào)壓方式的選擇調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在5%以內(nèi)，另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。為了滿足用戶的用電質(zhì)量和供電的可靠性，220KV及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：樞紐變電所二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定

13、電壓的1倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動范圍不超過10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%。電網(wǎng)任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%100%。因此，選用無激磁調(diào)壓方式。第五節(jié) 計算及選擇 根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊的要求，并結(jié)合本變電所的具體情況和可靠性要求，選用兩臺同樣型號的無勵磁調(diào)壓三繞組自耦變壓器。一、 主變?nèi)萘康倪x擇變壓器的最大負(fù)荷為:其中：是負(fù)荷同時率，取0.9，是各部分最大負(fù)荷的累加值。對具有兩臺主變的變電所，其中一臺主變的容量應(yīng)大于70%的全部負(fù)荷或全部重要負(fù)荷。兩者中，取最

14、大值作為確定主變的容量依據(jù)?？紤]到變壓器梅天的負(fù)荷不是均衡的，計及欠負(fù)荷期間節(jié)省的使用壽命，可用于在過負(fù)荷期間中的消耗，故先選較小容量的主變作過負(fù)荷能力計算，以節(jié)省主變投資。其中：功率因數(shù)=0.95。二、 過負(fù)載能力校驗經(jīng)計算，一臺主變應(yīng)接帶的負(fù)荷為=34350KVA，先選用兩臺31500KVA的變壓器進(jìn)行正常的過負(fù)荷能力校驗。先求出變壓器低載運(yùn)行時的欠負(fù)荷系數(shù)為由及過負(fù)荷小時數(shù)T查“變壓器正常過負(fù)荷曲線”得過負(fù)荷倍數(shù)=1.08。得變壓器的正常過載能力，故需加大主變的容量，考慮到今后的發(fā)展，故選用兩OSFP7-40000/220三繞組變壓器。第二章 電氣主接線選擇第一節(jié) 前言變電所電氣設(shè)計的首

15、要部分是主接線，它由高壓電器設(shè)備通過連接線組成接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。為滿足運(yùn)行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求和便于擴(kuò)建。按照SDJ2-79變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定。一、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。主接線可靠性要求：斷

16、路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時間，并要求保證對一級負(fù)荷全部和大部分二級負(fù)荷的供電；盡量避免變電所全部停運(yùn)的可靠性。二、靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時的靈活性。為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修方式以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求；為了檢修的目的：可以方便地停運(yùn)斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行或停止對用戶的供電；為了擴(kuò)建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴(kuò)建過渡時，無論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。三、

17、經(jīng)濟(jì)性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。（1）投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)不過復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡單電器；（2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。在不受運(yùn)輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。（3）電能損失少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。第二節(jié) 主接線的接線方式選擇主接線的接線方

18、式有：單母線接線、單母分段、單母分段帶旁路母線、橋形接線、一個半斷路器（3/2）接線、雙母接線、雙母線分段接線等。按SDJ2-88220500KV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定， 220KV配電裝置出線在4回以及以上時，宜采用雙母線及其他接線。故本設(shè)計中考慮了兩個方案：方案1采用雙母線接線，該接線變壓器接在不同母線上，負(fù)荷分配均勻，調(diào)度靈活方便，運(yùn)行可靠性高，任意一條母線或母線上的設(shè)備檢修不需要停掉線路，但出線間隔內(nèi)任意一段設(shè)備檢修，此線路需停電。方案2采用單母線帶旁路母線，該接線簡單清晰，投資略小，出線以及主變間隔斷路器檢修，不需停電，但是母線檢修或故障時，220KV配電裝置全停。本工程220KV斷

19、路器采用SF斷路器。其檢修周期長，可靠性高，故可不設(shè)旁路母線。由于有兩回線路，一回線路停運(yùn)時，仍然滿足N-1原則，本設(shè)計采用雙母線接線，如下圖所示。 對110KV側(cè)的接線方式，出線僅為兩回，按照規(guī)程要求，宜采用橋式接線。以雙回線路向煉鋼廠供電?？紤]到主變不會經(jīng)常投切，和對線路操作和檢修的方便性，采用內(nèi)橋式接線，如下圖所示。 對10KV側(cè)的接線方式，按照規(guī)程要求，采用單母線分段接線，對重要回路，均已雙回線路供電，保證供電的可靠性，如下圖所示?？紤]到減小配電裝置的占地和占用空間，消除火災(zāi)、爆炸的隱患以及環(huán)境保護(hù)的要求，主接線不采用帶旁路的接線，且斷路器選用性能比少油斷路器更好的真空斷路器。本設(shè)計的

20、變電所主電氣接線圖參看附錄1。第三章 短路電流計算第一節(jié) 概述短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。第二節(jié) 短路計算的目的及假設(shè)一、短路電

21、流計算目的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(jìn)行必要的短路電流計算。2）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)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(jìn)行全面的短路電流計算。3）在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距離。4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)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(shè)計，也需用短路電流。二、短路計算基本假設(shè)1）正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)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(shè)備電抗值不隨電流

22、大小發(fā)生變化；4）不考慮短路點(diǎn)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(fù)荷的影響；6）系統(tǒng)短路時是金屬性短路。三、基準(zhǔn)值高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計算，為了計算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：Sj = 100MVA基準(zhǔn)電壓：Vg（KV） 10.5 115 230四、短路電流計算的步驟1）計算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算為同一基準(zhǔn)容量下；2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；3）選擇短路點(diǎn)；4）對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值。標(biāo)幺值：Id* = 有名

23、值：Idi = Id*Ij5）計算短路容量，短路電流沖擊值短路容量：S = VjI短路電流沖擊值：Icj = 2.55I6）列出短路電流計算結(jié)果第三節(jié) 短路計算等值電路圖如下：一、基準(zhǔn)值在短路計算的基本假設(shè)前提下，選取Sd = 100MVA，Ud=Uav。 二、系統(tǒng)電抗由原始材料可知，在Sj=100MVA下，需要計算6組發(fā)電機(jī)和系統(tǒng)的等效電抗，以下來求出Xs1的值， （a）計算電路圖其等值電路圖為：（b）等值電路圖由圖（a）作對應(yīng)的等值電路圖（b），計算各元件的電抗標(biāo)幺值如下：線路=Xol30線路=Xol20線路=Xol15線路=Xol20發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)變壓器=變壓器=把系統(tǒng)看成無限大容量系統(tǒng)，

24、所以它的電抗標(biāo)幺值為：三、計算變壓器各繞組電抗阻抗電壓高中高低中低103022各繞組等值電抗Vs(1-2)10，Vs（1-3）30，s（2-3）22Vs1% = （Vs(1-2)% + Vs(1-3)%Vs(2-3)%）= （10+ 3022）=9Vs2% = （Vs(1-2)% + Vs(2-3)%Vs(1-3)%）= （10+2230）=1Vs3% = （Vs(1-3)% + Vs(2-3)%Vs(1-2)%）= （30+2210）=21各繞組等值電抗標(biāo)么值為：X1 = =X2 = X3 = 四、各短路點(diǎn)短路計算a）d1點(diǎn)短路10KV母線側(cè)和110KV側(cè)沒有電源，無法向220KV側(cè)提供短路

25、電流，即可略去不計，等值電路可化間為圖一化簡電路之后得出的則Id1=換算到220KV短路電流有名值I = Id1 = = KA根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊的相關(guān)規(guī)定，取電流沖擊系數(shù)Kch = 1.8 。 當(dāng)不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值Ich = 2 I = 2 I = 1.51I Icj= KA當(dāng)不計周期分量衰減時沖擊電流 ich =kchI =KA短路容量 S = VBI = 230 = 3826MVAb）d2點(diǎn)短路如d1處短路類似，10KV母線側(cè)因沒有電源，無法向110KV側(cè)提供短路電流，即可略去不，等值電路可化間為圖二則轉(zhuǎn)移阻抗X =0.02614+Id2 換算到110KV

26、短路電流有名值I = Id2= = KA根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊的相關(guān)規(guī)定，取電流沖擊系數(shù)Kch = 1.8 當(dāng)不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值Ich = 2 I = 2 I = 1.51I Icj=KA當(dāng)不計周期分量衰減時沖擊電流 icj =kchI = KA短路容量 S = VBI = 115= 1312MVAc）d3點(diǎn)短路110KV母線側(cè)沒有電源，無法向220KV側(cè)提供短路電流，即可略去不計，等值電路圖可化簡為圖三Id3 =換算到10KV側(cè)有名值I = Id3= =A短路電流全電流最大有效值及沖擊值Ich =KAIcjI = KA短路容量：S = Uav I = =355M

27、VA短路點(diǎn)的編號基準(zhǔn)電壓V（KV）基準(zhǔn)電流（KA）額定電流（KA）短路電流標(biāo)么值短路電流有名值(KA)穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)么值穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)有名值短路電流沖擊值ich(KA)短路全電流最大有效值ich(KA)短路容量S( MVA)表達(dá)式平均值 d1 2303826d21151312d3355從以上計算的表格可見，各電壓級的最大短路電流均在斷路器一般選型的開斷能力之內(nèi)，所以不必采用價格昂貴的重型設(shè)備或者采取限制短路電流的措施。第四章 電氣設(shè)備的選擇第一節(jié) 概述導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況

28、，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。第二節(jié) 斷路器的選擇及計算高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時，用來接通和開斷負(fù)荷電流，在某所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時，斷路器通常繼電保護(hù)

29、的配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護(hù)工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故35220KV一般采用SF6斷路器。真空斷路器只適應(yīng)于10KV電壓等級，10KV采用真空斷路器。一、按開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流Iekd應(yīng)不小于其觸頭開始分離瞬間（td）的短路電流的有效值Ie(td)。即：IekdIz（KA）Iekd 高壓斷路器額定開斷電流（KA）Iz 短路電流的有效值（KA）二、短路關(guān)合電流的選擇在斷路器合閘之

30、前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過（預(yù)擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞，且斷路器在關(guān)合短路電流時，不可避免地接通后又自動跳閘，此時要求能切斷短路電流，為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷路器額定關(guān)合電流ieg 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值。即：iegicj 或 idwicjieg 斷路器額定關(guān)合電流idw 額定動穩(wěn)定電流icj 短路沖擊電流三、關(guān)于開合時間的選擇對于110KV及以上的電網(wǎng)，當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快速切除故障時，分閘時間不宜大于，用于電氣制動回路的斷路器，其合閘時間大于。本設(shè)計任務(wù)中考慮到檢修、維護(hù)方便，220KV及110

31、KV均選同型產(chǎn)品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：Igmax = = KA3）按開斷電流選擇：IekdI = KA 即IekdKA4）按短路關(guān)合電流選擇：iegich = KA 即iegKA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：S額定閉合時間0.09S額定開斷電流為Iekd =50KA額定閉合電流峰值ieg =100KA動穩(wěn)定電流峰值idw =100KA4S熱穩(wěn)定電流50KA額定電壓：220K

32、V最高工作電壓Vmax =252KV額定電流Ie =3150Atd = tkd + tb36 + = S tdz = tol+tb=0.086+0.15=0.2366s Qd = I2dz = 2 =KA2SQr = I2r t = I2r t = 5024 = 10000KA2S 即Qr Qd 滿足要求 Ir I*= = 2.34 40滿足要求6）檢驗動穩(wěn)定：icj idw icj= 24.49 Qd 滿足要求檢驗動穩(wěn)定：icj idw icj= 16.80 Qd 滿足要求4）檢驗動穩(wěn)定：icj idw idw = 80KA 即：idwicj 滿足要求由于隔離開關(guān)不用來接通和切除短路電流，故

33、無需進(jìn)行開斷電流和短路電流的校驗。由上述計算表明，選擇GW7220DW型隔離開關(guān)能滿足要求，列出下表： 設(shè)備項目GW220DW產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)VyVgmax252KV253KVIyIgmax1600AQrQd2978KA2.SKA2.SIcjidw80KAKA二、110K側(cè)隔離開關(guān)1）額定電壓：VyVgmax = 1.15110 = 126.5KV2）額定電流：IyIgmax = 1102A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：額定電壓110KV，最高工作電壓126KV，額定電流2000A，動穩(wěn)定電流100KA，4S熱穩(wěn)定電流有效值31.5KA。3）檢驗熱穩(wěn)定，同

34、110KV側(cè)擴(kuò)路器相同即 td = tkd + tb = + 5 = S Qd = I2 dz = 2=KA2SQr = I224= 3969KA2S rQd 滿足要求4）檢驗動穩(wěn)定：icjidwicj = KA idw = 100KA即：idwicj 滿足要求由于上述計算選擇GW5110kw型戶外隔離開關(guān)能滿足要求 設(shè)備項目GW5110kw產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)VyVgmax126KV125KVIyIgmax2000A1102AQrQd3969KA2.SKA2.SidwIcj100KAKA第四節(jié) 高壓熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。屋內(nèi)型高壓熔斷器

35、在變電所中常用于保護(hù)電力電容器配電線路和配電變壓器，也可常用于保護(hù)電壓互感器。為了保證所用電供電的可靠性，所用電分別從10KV的兩個分段上引接。為了節(jié)省投資，所用電壓器采用隔離開關(guān)加高壓熔斷器與母線相連。在這里假設(shè)選用兩臺S9-50/10可滿足要求，其型號選擇的結(jié)果見下表：安裝地點(diǎn)型號選擇結(jié)果(KA)計算結(jié)果 (KA)所用變高壓側(cè)RN1-10/1020壓變高壓側(cè)100備注第五節(jié) 互感器的選擇互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件，用以分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的正常運(yùn)行和故障情況。選擇情況如下表所示：設(shè)備名稱安裝地點(diǎn)型號電壓互感

36、器220KV母線TYD-220/橋斷路器兩側(cè)連接點(diǎn)10KV母線電流互感器110KV線路線路保護(hù)主變保護(hù)110KV橋斷路器220KV線路LB1-220W2主變10KV側(cè)差動過流10KV出線10KV母聯(lián)第六節(jié) 母線的選擇母線在電力系統(tǒng)中主要擔(dān)任傳輸功率的重要任務(wù)，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分散電功率，在發(fā)電廠、變電所及輸電線路中，所用導(dǎo)體有裸導(dǎo)體，硬鋁母線及電力電纜等，由于電壓等級及要求不同，所使用導(dǎo)體的類型也不相同。選擇結(jié)果如下：設(shè)備名稱選擇結(jié)果計算結(jié)果（參考值）S（mm）放置方式I（A）（32C）（Pa）（A）（mm）（Pa）母線橋2（63）矩形鋁排平放1458707808031匯流

37、母線（80）矩形鋁排平放9907082584備注母線平放，相間距離250mm，跨距1200mm第七節(jié) 支持絕緣子及穿墻套管的選擇選擇結(jié)果如下表所示：設(shè)備名稱安裝地點(diǎn)類型型號（N）（N）支柱絕緣子母線橋戶外ZA-10Y2205170戶內(nèi)ZS-103000700穿墻套管匯流母線戶內(nèi)CLB-102500560備注第五章 繼電保護(hù)規(guī)劃設(shè)計第一節(jié) 變電所主變保護(hù)的配置電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要電氣設(shè)備之一，它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，特別是大型電力變壓器，由于其造價昂貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦因故障而遭到損壞，其修復(fù)難度大，時間也很長，必然造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。所以，本設(shè)計中主變保護(hù)配置如下：一

38、、主變壓器的主保護(hù)1、瓦斯保護(hù)對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，它反應(yīng)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(cè)電源斷路器。2、差動保護(hù)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(hù)瞬時動作，跳開各側(cè)電源斷路器。二、主變壓器的后備保護(hù)1、過流保護(hù)為了反應(yīng)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，作為差動保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備，所以需裝設(shè)過電流保護(hù)。而本次所設(shè)計的變電所，電源側(cè)為220KV和110KV，主要負(fù)荷在10KV側(cè)，即可裝設(shè)兩套過電流保護(hù)，一套裝在中壓側(cè)110KV側(cè)并裝設(shè)方向元件，電源側(cè)220

39、KV側(cè)裝設(shè)一套，并設(shè)有兩個時限ts和t，時限 定原側(cè)為tt+t，用U切除三側(cè)全部斷路器。2、過負(fù)荷保護(hù)變壓器的過負(fù)荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此只需裝設(shè)單相式過負(fù)荷保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)一般經(jīng)追時動作于信號，而且三繞組變壓器各側(cè)過負(fù)荷保護(hù)均經(jīng)同一個時間繼電器。3、變壓器的零序過流保護(hù)對于大接地電流的電力變壓器，一般應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，用作變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)，一般變電所內(nèi)只有部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，因此，每臺變壓器上需要裝設(shè)兩套零序電流保護(hù)，一套用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式，另一套用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。第二節(jié) 220KV、110KV、10KV線路保護(hù)部分一、2

40、20KV線路保護(hù) 220KV線路的安全運(yùn)行，對整個電力系統(tǒng)有著相當(dāng)重要的影響，所以，本工程為220KV線路配置的保護(hù)如下： 1、光纖縱聯(lián)差動保護(hù) 2、距離保護(hù) 3、零序過流保護(hù) 4、過電流保護(hù) 二、110KV線路保護(hù) 由于110kV側(cè)有兩回出線供給遠(yuǎn)方大型冶煉廠，其他作為一些地區(qū)變電所進(jìn)線，所以穩(wěn)定性要求較高，所以，110KV線路保護(hù)配置如下： 1、距離保護(hù) 2、零序方向保護(hù) 3、過電流保護(hù) 三、10KV母線保護(hù)對于10KV母線接線方式為單母線分段，可以配置的保護(hù)主要有：過流保護(hù)，帶時限跳分段開關(guān)，并利用裝在變壓器，斷路器的后備保護(hù)來切除故障。 四、10KV出線保護(hù) 1、電流保護(hù)：線路故障瞬時

41、跳開所在線路的斷路器 2、過電流保護(hù) 3、過負(fù)荷保護(hù) 第六章 防雷保護(hù)的設(shè)計第一節(jié) 概述變電所的雷害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入，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。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)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(dú)立裝設(shè)，避雷線主要用于保護(hù)線路，一般不用于保護(hù)變電所。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，

42、但在土壤電阻率大于1000n米的地區(qū)，宜裝設(shè)獨(dú)立的避雷針。2）獨(dú)立避雷針（線）宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過10n。3）35KV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）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(diǎn)在裝置中距離很難達(dá)到不小于15M的要求。對侵入波防護(hù)的主要措施是變電所內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器，以限制侵入變電所的雷電波的幅值，防止設(shè)備上的過電壓不超過其耐壓值，同時在距變電所適當(dāng)距離內(nèi)裝設(shè)可靠的進(jìn)線保護(hù)。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。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)看旁路母線投入運(yùn)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