變電站課程設(shè)計(jì)

1、第一章 主變的選擇 1、1 設(shè)計(jì)概念變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，是了解發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。它起著變換和分配電能的作用。變電站的設(shè)計(jì)必須從全局利益出發(fā)，正確處理安全與經(jīng)濟(jì)基本建設(shè)與生產(chǎn)運(yùn)行。近期需要與今后發(fā)展等方面的了解，從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合國情采用中等適用水平的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，有步驟的推廣國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)并采用經(jīng)驗(yàn)鑒定合格的新設(shè)備、新材料、新結(jié)構(gòu)。根據(jù)需要與可能逐步提高自動(dòng)化水平。變電站電氣主接線指變電站的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)，變電所的主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個(gè)重要組成部分。一次主接線的設(shè)計(jì)將直接影響各個(gè)不同電壓側(cè)電氣設(shè)備的總體布局，并影響各進(jìn)出線的安裝間

2、隔分配，同時(shí)還對(duì)變電所的供電可靠性和電氣設(shè)備運(yùn)行、維護(hù)的方便性產(chǎn)生很大的影響。主接線方案一旦確定，各進(jìn)出線間和電氣設(shè)備的相對(duì)位置便固定下來，所以變電所的一次主接線是電氣設(shè)計(jì)的首要部分。1.2 初步方案選定1.2.1負(fù)荷分析計(jì)算 根據(jù)任務(wù)書可知初建變送容量，且預(yù)測負(fù)荷增長率每年，所以有如下每年的負(fù)荷變化量。MVAMVAMVA1.2.2 主變壓器臺(tái)數(shù)、容量的確定（1）臺(tái)數(shù)的確定 根據(jù)變電站主變壓器容量一般按510年規(guī)劃負(fù)荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃、負(fù)荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量。對(duì)重要變電站，應(yīng)考慮當(dāng)1臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)滿足I類及II類負(fù)荷的供電。變電

3、站主變壓器的臺(tái)數(shù)，對(duì)于樞紐變電站在中、低壓側(cè)已形成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以設(shè)置2臺(tái)主變電站為宜，而且330kv及以下電力系統(tǒng)中，一般應(yīng)選用三相變壓器。所以可預(yù)先確定主變臺(tái)數(shù)為2臺(tái)，且為三繞組變壓器。（具體分析思路會(huì)在以下部分中解釋。）（2）容量的確定 根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃中的要求：按一臺(tái)變壓器故障或檢修切除，另一臺(tái)過負(fù)荷30%能滿足最大負(fù)荷選擇。 K同時(shí)系數(shù)當(dāng)時(shí)，由式可得 =0.77=267.985MVA又由任務(wù)書可知，110V側(cè)的負(fù)荷分配為總?cè)萘康?5%，35KV側(cè)的為總?cè)萘康?5%。所以，110kv側(cè)應(yīng)有的容量不小于267.9850.75=200.989MVA 35kv側(cè)應(yīng)有的容量不小于通過查閱

4、電力設(shè)備手冊(cè)可知，應(yīng)選擇的變壓器型號(hào)為：SFPS( )_240000/220同理，當(dāng)時(shí)，110kv側(cè)的容量應(yīng)不小于301.4470.75=226.085MVA 35KV側(cè)的容量應(yīng)不小于301.4470.25=75.362MVA通過查閱電力設(shè)備手冊(cè)可知，應(yīng)選擇的變壓器型號(hào)仍為SFPS( )_240000/220，與前述一致，符合設(shè)計(jì)要求。第二章 主接線的設(shè)計(jì)2.1 方案的選定（1）方案的提出方案一220kV采用雙母線帶旁路母線接線方式，110kV也采用雙母線帶旁路母線接線，根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，220kV出線5回以上，裝設(shè)專用旁路斷路器，考慮到220kV近期6，裝設(shè)專用母聯(lián)斷路器和旁路斷

5、路器。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)、發(fā)電廠電氣部分和變電所的基本數(shù)據(jù)，220kV主接線形式如圖2-1：圖2-1 220kV主接線形式圖110kV母線上近期負(fù)荷為1出線，根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，110kV出線為8回及以上時(shí)裝設(shè)專用旁路斷路器。而由原始資料可知，110kV出線為8回，裝設(shè)專用母聯(lián)斷路器和旁路斷路器。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)、發(fā)電廠電氣部分和原始資料，110kV主接線形式如圖2-2：方案二220kV采用3/2接線，每一回路經(jīng)一臺(tái)斷路器接至母線，兩回路間設(shè)一聯(lián)絡(luò)斷路器形成一串，運(yùn)行時(shí)，兩組母線和全部斷路器都投入工作，形成環(huán)狀供電，具有較高的供電可靠性和運(yùn)行靈活性。110kV近期出線7

6、回，可采用雙母線接線方式，出線斷路器檢修時(shí)，可通過“跨條”來向用戶供電。而任一母線故障時(shí)，可通過另一組母線供電。但由于雙母線故障機(jī)率較小，故不考慮。方案三 220kv采用雙母線加六氟化硫斷路器110kv側(cè)也是一樣的（2）方案的選擇220kV、110kV都采用雙母線帶旁路，并且設(shè)計(jì)專用的旁路斷路器，使檢修或故障時(shí)，不致于破壞雙母線接線的固有運(yùn)行方式并且不致于影響停電。220kV采用3/2接線方式時(shí)，任一母線故障或檢修，均不致于停電，除聯(lián)絡(luò)斷路器故障時(shí)與其相連的兩回線路短時(shí)停電外，其它任何斷路器故障或檢修都不會(huì)中斷供電，甚至兩組母線同時(shí)故障（或一組檢修，另一組故障時(shí)）的極端情況下，功率仍能繼續(xù)輸送

7、。110kV采用雙母線接線方式，出線回路較多，輸送和穿越功率較大，母線事故后能盡快恢復(fù)供電，母線和母線設(shè)備檢修時(shí)可以輪流檢修，不至中斷供電，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，而檢修每回路的斷路器和隔離開關(guān)時(shí)需要停電。方案三使用了六氟化硫斷路器可以不使用旁路使得設(shè)備減少，投入降低。可靠性也高。滿足要求?？煽啃员确桨付?，經(jīng)濟(jì)性比方案一好。所以選擇方案三。（電氣接線圖附后）第三章 短路電流的計(jì)算3.1 概述電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故

8、障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)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(duì)稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)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(huì)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(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。3.2 短路計(jì)算的目的及假設(shè)3.2.1 短路電流計(jì)算目的短路電流計(jì)算目的是：1）在選擇電氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或

9、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(jì)算。2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，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(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。5）按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。3.2.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定短路電流計(jì)算的一般規(guī)定是：1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路

10、電流計(jì)算時(shí)，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)按只在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。2）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)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)時(shí)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗(yàn)算。3.2.3 短路計(jì)算基本假設(shè)短路計(jì)算基本假設(shè)是：1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行；2）所有電源的電動(dòng)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)備電抗值不隨電流大小而發(fā)生變化；4）不考慮短路點(diǎn)的電

11、弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流；5）元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計(jì)，及不計(jì)負(fù)荷的影響；6）系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路。3.2.4 短路電流計(jì)算基準(zhǔn)值高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：= 100MVA基準(zhǔn)電壓：（KV） 37 115 230基準(zhǔn)電流： （KA） 15.6 0.502 0.2513.2.5 短路電流計(jì)算的步驟1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算到同一基準(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(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看成為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流的標(biāo)

12、幺值、有名值；標(biāo)幺值： 有名值： 5）計(jì)算短路容量、短路電流沖擊值；短路容量： 短路電流沖擊值：6）列出短路電流計(jì)算并得出結(jié)果。3.2.6 短路電流計(jì)算3.2.6.1 短路計(jì)算的基本假設(shè)選取=100MVA，= 230kV，系統(tǒng)阻抗歸算到基準(zhǔn)容量：= 100MVA，由變電所的基本數(shù)據(jù)及短路點(diǎn)的開斷能力取220kV側(cè)系統(tǒng)阻抗為0.602，110kV側(cè)系統(tǒng)阻抗為1.2，35kV側(cè)系統(tǒng)阻抗為3.744，即系統(tǒng)如圖3-1：圖3-1 220kV側(cè)-110kV側(cè)系統(tǒng)阻抗圖3.2.6.2 計(jì)算參數(shù)所選擇變壓器的參數(shù)如表3-1:阻抗電壓高一中中一低高一低%1214792224表3-1 變壓器的參數(shù)各繞組等值電抗

13、取14，取9，取23其中1代表高壓端，2代表中壓端。3代表低壓端。則： = （% + %）=14 = （% + %）=9 = （% + %）=0各繞組等值電抗標(biāo)么值為： = 0.58 =0.375 = 0根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可以制訂系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如圖3-2： 圖3-2其中、對(duì)圖3-2的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡： 圖3-3=0.29=0.1875=03.2.7等值網(wǎng)絡(luò)簡化及計(jì)算3.2.7.1 220kV母線發(fā)生三相短路當(dāng)220kV母線發(fā)生三相短路時(shí)，即點(diǎn)短路時(shí)35kV母線側(cè)因沒有電源，無法向220kV側(cè)提供短路電流，即可略去不計(jì)。網(wǎng)絡(luò)簡化如圖3-4： 圖3-4即圖3-5 圖3-5其中=0.29+0+0.455=0.

14、745K1點(diǎn)的短路電流周期分量=5.495 =1.342可得：K1點(diǎn)的短路電流周期分量有名值：=6.837×2.510=17.162（kA）K1點(diǎn)的短路時(shí)沖擊電流的有名值：=43.762（kA）=25.914（kA）K1點(diǎn)的短路容量：×17.162×220=6539.6（MVA）3.2.7.2 110kV母線上發(fā)生三相短路當(dāng)110kV母線上發(fā)生三相短路時(shí)，即K2的等值網(wǎng)絡(luò)簡化如圖3-6: 圖3-6K2點(diǎn)短路電流周期分量2.119 2.198K2點(diǎn)短路電流周期分量有名值：4.317 4.317×5.02=21.67（kA）K2點(diǎn)短路時(shí)沖擊電流有名值: =5

15、5.30（kA）=32.75（kA）短路容量為：×38.22×110=4131.81（MVA）3.2.7.3 10kV母線值發(fā)生三相短路當(dāng)10kV母線值發(fā)生三相短路，即K3的等值網(wǎng)絡(luò)簡化如圖3-7:圖3-7 由分布系數(shù)法 可得 K3點(diǎn)短路電流周期分量K3點(diǎn)短路電流周期分量有名值： （kA）K3點(diǎn)短路時(shí)沖擊電流有名值: （kA） （kA）短路容量： =1456.38（MVA）則系統(tǒng)短路點(diǎn)的各個(gè)值如表3-2:短路點(diǎn)的編 號(hào)基準(zhǔn)電壓（kV）基準(zhǔn)電流（kA）額定電流（kA）短路電流標(biāo)B值(kA)短路電流標(biāo)同期有名值（KA）穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)有名值短路電流沖擊值 短路容量K12302.5

16、102.5106.87317.16225.91443.7626539.6K21155.025.024.31721.6732.7555.304131.8K33715.615.61.5424.02436.27661.2611456.4第四章 電氣設(shè)備的選擇4.1斷路器的選擇變電所中，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(shí)，用來接通和開斷負(fù)荷電流，在變電所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時(shí)，斷路器通常以繼電保護(hù)的方式配合使用，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

17、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35kV220kV一般采用SF6斷路器。4.1.1 220kV高壓側(cè)斷路器1）額定電壓選擇： 2）額定電流選擇：考慮到變壓器在電壓降低5%時(shí)其出力保持不變，所以相應(yīng)回路的=1.05 ，即：= = = 0.661（kA）3）按開斷電流選擇>2 =17.162 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇LW2220型SF6斷路器其參數(shù)如下：額定電壓220kV，最高工作電壓245kV，額定電流2500A，額定開斷電流31.5kA，額定閉合電流峰值 100kA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值55kA，4S熱穩(wěn)定電流

18、40kA，固有分閘時(shí)間0.05S，合閘時(shí)間0.15S， 4）校驗(yàn)熱穩(wěn)定：= 由于為SF6斷路器，則=0.04s可以求得=0.592 =17.1622 0.59=173.775（kA2.S）= 31.52×4= 3696（kA2.S）即>滿足要求；4.1.2 110kV高壓側(cè)斷路器1）額定電壓： = 1.15×110 = 126.5（kV）2）額定電流：= = = 0.992（kA）3）按開斷電流選擇：>2 =21.67 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇LW2110I型SF6斷路器，其參數(shù)為：最高工作電壓126kV，額定電流3150A，額定開斷電流31.5kA，短路開斷電

19、流125kA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值125kA，3S熱穩(wěn)定電流50Ka.4）檢驗(yàn)熱穩(wěn)定2 =21.672 0.57=26.667（kA2.S）= 402×3= 4800（kA2.S）即>滿足要求。4.1.3 35kV高壓側(cè)斷路器1）額定電壓： = 1.15×35 = 42.05（kV）2）額定電流：= = = 1.0375（kA）3）按開斷電流選擇：>2 =24.024由于為真空斷路器，則=0.015s，可以求得=0.6根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇LW8-35型SF6斷路器，其參數(shù)為：最高工作電壓40.5kV，額定電流1600A，額定開斷電流25kA，額定閉合電流峰值 63

20、kA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值63kA，4S熱穩(wěn)定電流25kA，固有分閘時(shí)間0.06S，合閘時(shí)間0.1S， 4）檢驗(yàn)熱穩(wěn)定2 =24.0242 0.6=346.29（kA2.S）= 252×4= 2500（kA2.S）即>滿足要求。4.1.4 110kV出線側(cè)斷路器由于出線回路為10回，則= = = 0.198（kA）動(dòng)態(tài)穩(wěn)定電流峰值>=55.30額定開斷電壓：>2 =21.67根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇LW2110I型SF6斷路器，其參數(shù)為：最高工作電壓126kV，額定電流3150A，額定開斷電流31.5kA，短路開斷電流125kA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值125kA，3S熱穩(wěn)定電流5

21、0KA.校驗(yàn)熱穩(wěn)定：= 由于為SF6斷路器，則=0.04s可以求得=0.572 =21.672 0.57=26.667（kA2.S）= 402×3= 4800（kA2.S）即>滿足要求。4.1.5 35kV出線側(cè)斷路器由于出線回路為6回，則= = =0.346（kA）；額定開斷電壓： >2 =21.67由于為真空斷路器，則=0.015s，可以求得=0.6動(dòng)態(tài)穩(wěn)定電流峰值>=61.261根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇LW8-35型SF6斷路器，其參數(shù)為：最高工作電壓40.5kV，額定電流1600A，額定開斷電流25kA，額定閉合電流峰值 63kA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值63kA，4

22、S熱穩(wěn)定電流25kA，固有分閘時(shí)間0.06S，合閘時(shí)間0.1S， 檢驗(yàn)熱穩(wěn)定2 =24.0242 0.6=346.29（kA2.S）= 252×4= 2500（kA2.S）即>滿足要求。4.2隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)：配制在主接線上時(shí)，保證了線路或設(shè)備檢修時(shí)形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關(guān)沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關(guān)時(shí)，必須遵守倒閘操作順序。送電：首先合上母線隔離開關(guān)，其次合上線路側(cè)隔離開關(guān)，最后合上斷路器，停電則與上述相反。隔離開關(guān)的配置：1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離；2）中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器

23、均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地；3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān)，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母上宜裝設(shè)12組接地刀閘或接地器。63kV及以上斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)和線路的隔離開關(guān)，宜裝設(shè)接地刀閘。應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān)；4）按在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)；5）當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時(shí)，斷路器通往用戶的那一側(cè)，可以不裝設(shè)隔離開關(guān)，但如果費(fèi)用不大，為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓，也可以裝設(shè)。選擇隔離開關(guān)，跟選擇斷路器相同，其校驗(yàn)有所不同。為了維護(hù)及操作方便， 220kV、110kV、35kV都選同類型。4.2.1 220kV高壓側(cè)隔離開關(guān)1）額定電

24、壓: = 1.15即: = 1.15×220 = 253（kV）2）額定電流：= = = 0.661（kA）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇戶外GW4220型隔離開關(guān)，其參數(shù)如下：額定電壓220kV，最高工作電壓252kV，額定電流1000A，動(dòng)穩(wěn)定電流80kA，熱穩(wěn)定電流4S為21.5Ka。3）校驗(yàn)熱穩(wěn)定： = 0.59S2 = 173.77（kA2.S）= 21.52×4= 1849（kA2.S）滿足要求4）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：ichidw ich =43.762（kA） idw = 80（kA） 即：ich滿足要求4.2.2 110kV高壓側(cè)隔離開關(guān)1）額定電壓： = 1.5

25、15;110 = 126.5（kV）2）額定電流： = = 1323（A）根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)可以初步選擇戶外GW4110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1000A，動(dòng)穩(wěn)定電流62.5kA，4S熱穩(wěn)定電流有效值25kA。3）檢驗(yàn)熱穩(wěn)定： = 0.57S2 = 267.667（kA2.S）252×43969（kA2S）即：滿足要求4）檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：ichidw ich =61.261（kA） = 62.5（kA）即：ichidw 滿足要求4.2.3 35kV高壓側(cè)隔離開關(guān)1）額定電壓： = 1.5×35 =52.5（kV）2）額定電流：

26、= = 1037.5（A）根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)可以初步選擇戶外GW435型隔離開關(guān)，其參數(shù)如下：額定電壓35kV，額定電流1250A，動(dòng)穩(wěn)定電流80kA，4S熱穩(wěn)定電流有效值31.5kA。3）檢驗(yàn)熱穩(wěn)定： = 0.6S2= 26.182×4.36 = 267.667（kA2.S）31.52×43969（kA2S）即：滿足要求4）檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：ichidw ich =55.30（kA） = 80（kA）即：ichidw 滿足要求4.2.4 110kV出線側(cè)隔離開關(guān)1）額定電壓： = 1.5×110 = 126.5（kV）2）額定電流： =0.198（KA）根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)

27、可以初步選擇戶外GW4110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1000A，動(dòng)穩(wěn)定電流62.5kA，4S熱穩(wěn)定電流有效值25kA。3）檢驗(yàn)熱穩(wěn)定： = 0.57S2 = 267.667（kA2.S）252×42500（kA2S）即：滿足要求4）檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：ichidw ich =55.30（kA） = 62.5（kA）即：ichidw 滿足要求4.2.5 35kV出線側(cè)隔離開關(guān)1）額定電壓： = 1.5×35 =52.5（kV）2）額定電流： = 0.346（KA）根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)可以初步選擇戶外GW435型隔離開關(guān)，其參數(shù)如下：額定

28、電壓35kV，額定電流1000A，動(dòng)穩(wěn)定電流80kA，4S熱穩(wěn)定電流有效值25kA。3）檢驗(yàn)熱穩(wěn)定： = 0.6S2= 26.182×4.36 = 267.667（kA2.S）252×42500（kA2S）即：滿足要求4）檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：ichidw ich =61.261（kA） = 80（kA）即：ichidw 滿足要求4.3電流互感器的選擇 由于在重要回路中，準(zhǔn)確級(jí)為4.3.1 220kV側(cè)電流互感器額定電流：= 額定電壓：= 220Kv根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，可以初步選擇LCW-220型電流互感器，其參數(shù)為額定電流比4/5，準(zhǔn)確級(jí)0.5，二次負(fù)荷1.2，1S熱穩(wěn)定倍數(shù)60，動(dòng)

29、穩(wěn)定倍數(shù)60。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：=173.75（kA2.S）（）2 =（1.2）2 = 5184（kA2.S）即： （）2 滿足要求動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：= ×1.2×67 = 113.7（kA） = 43.762（kA）即： 滿足要求4.3.2 110kV側(cè)電流互感器額定電流：= 0.992KA額定電壓： = 110Kv 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，可初步選擇LCWD110型電流互感器，其參數(shù)為額定電流比：2×600/5，準(zhǔn)確次級(jí)0.5，二次負(fù)荷阻抗為1.2，1S熱穩(wěn)定倍數(shù)為75，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)130。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：= = 267.667（kA2.S） （）2 =（1.2）2=1296 （kA

30、2.S）即 ： （）2 滿足要求動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：= ×0.8276×75 = 87.78（kA） Ich= 55.30（kA）即： 滿足要求4.3.3 35kV側(cè)電流互感器額定電流： = = 1.0375（KA）額定電壓： = 35（kV）根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)可以初步選擇LB-35型電流互感器，其參數(shù)為額定電流比為1200/5，準(zhǔn)確級(jí)次為0.5，1SS熱穩(wěn)定電流為31.5kA，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)55。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：= =346.29（kA2.S） = = 696.96（kA2.S） （）2 滿足要求動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：= ×0.8276×75 = 93.33（kA） Ich= 3

31、1.261（kA）即： 滿足要求綜上所述，將所需各型號(hào)的電流互感器的數(shù)據(jù)如下表所示：型號(hào)額定電流比準(zhǔn)確級(jí)二次負(fù)荷1S熱穩(wěn)定倍數(shù)動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)LCW-22040.51.26060LCWD-11020.51.275130LB-351200/50.5222554.4 電壓互感器的選擇電壓互感器的準(zhǔn)確級(jí)是指在規(guī)定的一次電壓和二次負(fù)荷變化范圍內(nèi)，功率負(fù)荷因數(shù)為額定值時(shí)，電壓誤差的最大值。在本次設(shè)計(jì)中，電壓互感器用于變壓器各出線，準(zhǔn)確級(jí)應(yīng)為0.5。由于電壓互感器本身有勵(lì)磁電流和內(nèi)阻抗，導(dǎo)致測量結(jié)果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負(fù)荷有關(guān)，所以用一臺(tái)電壓互感器對(duì)于不同的準(zhǔn)確級(jí)有不同的容量，通常額定容量是

32、指對(duì)應(yīng)于最高準(zhǔn)確級(jí)的容量。為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的準(zhǔn)確級(jí)下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓應(yīng)在（1.10.9）范圍內(nèi)變動(dòng)，即應(yīng)滿足：1.1>>0.94.4.1 220kV側(cè)電壓互感器選用JCC2220電壓互感器，其初級(jí)繞組額定電壓為220/kV，次級(jí)繞組額定電壓為0.1/kV，輔助繞組為0.1最大容量為2000VA。4.4.2 110kV側(cè)電壓互感器選用JCC2110電壓互感器，其初級(jí)繞組額定電壓為110/kV，次級(jí)繞組額定電壓為0.1/kV，輔助繞組為0.1，最大容量為2000VA。4.4.3 35kV側(cè)電壓互感器選用JDJJ-35電壓互感器，其初級(jí)繞組額定電壓為35

33、/kV，次級(jí)繞組額定電壓為0.1/kV，輔助繞組為0.1/最大容量為12000 VA。4.5 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(jí)及要求不同，所使用導(dǎo)體的類型也不相同。敞露母線一般按導(dǎo)體材料、類型和敷設(shè)方式、導(dǎo)體截面、電暈、短路穩(wěn)定、共振頻率等各項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn)。4.5.1 裸導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn)（1）型式：載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料，對(duì)于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)，變壓器出線端部，以及對(duì)鋁有較嚴(yán)重的腐蝕場所，可選用銅質(zhì)材料的硬裸導(dǎo)體。回路正

34、常工作電流在400A及以下時(shí)，一般選用矩形導(dǎo)體。在4008000A時(shí)，一般選用槽形導(dǎo)體。（2）配電裝置中軟導(dǎo)線的選擇，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件和回路負(fù)荷電流、電暈、無線電干擾等條件，確定導(dǎo)體的載面和導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)型式。（3）當(dāng)負(fù)荷電流較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流選擇導(dǎo)線的截面積，對(duì)220kV及以下配電裝置，電暈對(duì)選擇導(dǎo)體一般不起決定作用，故可采用負(fù)荷電流選擇導(dǎo)體截面。4.5.2母線的選擇計(jì)算除配電裝置的匯流母線及較短導(dǎo)體按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余導(dǎo)體截面，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。（1）按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇，導(dǎo)體能在電路中最大持續(xù)工作電流應(yīng)不大于導(dǎo)體長期發(fā)熱的允許電流即： （2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按

35、經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使年計(jì)算費(fèi)用最低，對(duì)應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度經(jīng)濟(jì)電流密度（J），導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式：= J取0.9(A/mm2)（3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：按上述情況選擇的導(dǎo)體截面，還應(yīng)校驗(yàn)其在短路條件下的熱穩(wěn)定。（mm2）導(dǎo)體最小導(dǎo)體截面（mm2） 熱穩(wěn)定系數(shù) 穩(wěn)態(tài)短路電流（kA） 短路等值時(shí)間（S）（4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定必須滿足下列條件即： 母線材料的允許應(yīng)力（硬鉛為69×106P，硬銅為137×106Pa，銅為157×106Pa）提供電源，以獲得較高的可靠性。4.5.2.1 220kV側(cè)母線的選擇由最

36、高溫度35，海拔1900M，查表得K=0.851）最大負(fù)荷持續(xù)工作電流: =(3××1.05)/( )=(3×120×1.05)/( ×220)=661（A）由得2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇：取=0.9(A/mm2)即： 661/0.9 =734.4（mm2）按以上計(jì)算選擇和設(shè)計(jì)任務(wù)要求可選擇LGJ-400型鋼芯鋁絞線，其集膚系數(shù)=1，最高允許溫度為70，長期允許載流量為1920A。3）熱穩(wěn)定校驗(yàn):查表得C =87，滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面=151.52 mm2 小于所選導(dǎo)體截面S =400mm2 即能滿足要求4.5.2.2 110kV側(cè)主母線選

37、擇1）最大負(fù)荷持續(xù)工作電流: =(3××1.05)/( )=(3×120×1.05)/( ×110)=992（A）由得2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇：取=0.9(A/mm2)即： 992/0.9 =1102（mm2）按以上計(jì)算選擇和設(shè)計(jì)任務(wù)要求可選擇LGJQ-600型鋼芯鋁絞線，3）熱穩(wěn)定校驗(yàn):查表得C =87，滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面=188.1 mm2 小于所選導(dǎo)體截面S =600mm2 即能滿足要求4.5.2.3 35kV側(cè)母線選擇1）最大負(fù)荷持續(xù)工作電流: =(3××1.05)/( )=(3×120×

38、1.05)/( ×35)=1037.5（A）由得2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇：取=0.9(A/mm2) 即： 1037.5/0.9 =1152.8（mm2）按以上計(jì)算選擇和設(shè)計(jì)任務(wù)要求可選擇矩形導(dǎo)線，尺寸為6310mm23）熱穩(wěn)定校驗(yàn):查表得C =87，滿足短路時(shí)發(fā)熱的最小導(dǎo)體截面=213.9 mm2 小于所選導(dǎo)體截面S =630mm2 即能滿足要求4.5.2.4 220KV、110KV 、35KV進(jìn)線選擇220KV、110KV適用鋼芯鋁絞線，型號(hào)分別為：LGJ-400和 LGJQ-600矩形 ，35KV選矩形導(dǎo)線，尺寸為6310mm2，算法和前面一樣，此處省略。4.5.2.5 變壓器母線

39、的導(dǎo)線適用矩形導(dǎo)線（1）220KV：=(3××1.05)/( )=(3×120×1.05)/( ×220)=661A由得所選尺寸為63×6.3mm2=151.52<396.9滿足要求（2）110KV：=(3××1.05)/( )=(3×120×1.05)/( ×110)=992（A）由得所選尺寸為63×10mm2=188.1mm2<630 mm2滿足要求（3）35KV：=(3××1.05)/( )=(3×120×1.05)/

40、( ×35)=1037.5（A）由得，所選尺寸為6310mm2（4）110KV側(cè)出線：=198（A）由得所選導(dǎo)線為LGJ-7，=0.57=188.1 mm2<260 mm2（5）35KV 側(cè)出線=346（A）由得所以選擇矩形導(dǎo)線50 mm2，=0.6=213.9mm2<250 mm2鋼芯鋁絞線數(shù)據(jù)如下表： 導(dǎo)體最高允許溫度導(dǎo)線型號(hào)+70+80LGJ-400853840LGJQ-60010501047LGJ-70265260矩形導(dǎo)線數(shù)據(jù)如下表：尺寸（mm2）單條雙條三條6310112912271800195421072290636.387294912111319506376

41、71884930第五章 變電所的保護(hù)設(shè)計(jì)5.1主變壓器保護(hù)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(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響，而本次變電所設(shè)計(jì)的變電所是市區(qū)220kV降壓變電所，如果不保證變壓器的正常運(yùn)行，將會(huì)導(dǎo)致全所停電，甚至影響到下一級(jí)降壓變電所的供電可靠性。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）單相繞組部分線區(qū)之間發(fā)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(luò)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。變壓器的不正常運(yùn)行情況主要有：1）由于外部短路或過負(fù)荷而引起的過電流；2）油箱漏油而造成的油面降低；3）變壓器中性點(diǎn)電壓升高或由于外加電壓過高而引起的過勵(lì)磁。為了防止變壓器發(fā)生各種類型故障和不正常運(yùn)行時(shí)造成不應(yīng)有的損失，保證 系統(tǒng)安全連續(xù)運(yùn)行，故變壓器應(yīng)裝設(shè)一系列的保護(hù)裝置。5.1.1主變壓器的主保護(hù)1）瓦斯保護(hù)對(duì)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(dòng)作。其中輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路