KV樞紐變電所電氣部分設(shè)計(jì)

1、摘 要 展望未來，我國能否在本世紀(jì)中葉基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，相當(dāng)大的程度上取決于能源。電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是重要的支柱產(chǎn)業(yè)，它與國家的興衰和人民的安康有著密切的關(guān)系，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)的建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)越來越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對(duì)電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高，因此對(duì)供電設(shè)計(jì)也有了更高、更完善的要求。變電站作為電能傳輸與控制的樞紐必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活的發(fā)展趨勢。本設(shè)計(jì)討論的是220kV樞紐變電所電氣部分設(shè)計(jì)（一次系統(tǒng)），首先根據(jù)原始資料進(jìn)行分析，負(fù)荷計(jì)算選擇主變壓器，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行主

2、接線設(shè)計(jì)，再進(jìn)行短路計(jì)算，導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇，最后通過主變保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)只要是一次變電所電氣部分的設(shè)計(jì),并做出闡述和說明。論文包括選擇變電所的主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)和形式，選擇待設(shè)計(jì)變電所所含有的各種電氣設(shè)備及其各項(xiàng)參數(shù)，并且通過計(jì)算，詳細(xì)的校驗(yàn)了各種不同設(shè)備的熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定,并對(duì)其選擇進(jìn)行了詳盡的說明。關(guān)鍵詞：變電站; 短路電流; 設(shè)備選擇 Abstract Looking ahead, our ability to achieve the middle of this century, modernization, to a large extent depends on ene

3、rgy. The power industry is the basis of the national economy is an important pillar industry, the rise and fall with the State and the people closely related to the well-being, along with economic development and the rapid development of modern industry rise, more and more power supply system design

4、comprehensive, systematic, rapid growth of plant consumption for power quality, technical and economic conditions, reliability of electricity supply are increasing, and therefore also have higher power supply design, better requirements. Substation as a hub for power transmission and control to chan

5、ge the traditional design and control mode, to adapt to the modern power system, modernization of industrial production and the development trend of social life.The design discussion is part of 220KV electrical substation design (a system), First of all, analyze the original data and choose the main

6、 transformer, based on it , design the main wiring and Short Circuit Calculation, at last choose equipment, then mine and the protection of earth and distribution device.The design is based on summarizing our countrys substation design and operation. It takes the selections of devices which this sub

7、station needed such as the type of electric bus, the type of the power distribution.Keywords: substation ; short-circuit ; equipment selection 目 錄1 緒論11.1設(shè)計(jì)背景11.2 設(shè)計(jì)意義11.3 原始資料22 電氣主接線的設(shè)計(jì)32.1 電氣主接線概述32.2主接線的基本形式32.3主接線方案選擇4初定方案4方案的比較53 主變壓器的選擇103.1 主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇103.1.1 主變壓器容量的選擇103.1.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇103.2

8、 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇113.2.1 相數(shù)的選擇113.2.2 繞組數(shù)量和聯(lián)接方式的選擇113.3 主變壓器的選擇結(jié)果124 短路電流計(jì)算134.1 短路電流計(jì)算的目的134.2 各元件標(biāo)幺值計(jì)算13主變壓器各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算134.2.2 220kV側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算144.2.3 110kV側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算144.2.4 10kV側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算154.3等效電路圖的化簡164.4 短路電流計(jì)算174.4.1 220KV母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算174.4.2 110KV母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算184.4.3 10KV母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算195 高壓電器的選擇205.1 概述205.

9、1.1 高壓電器選擇的一般原則205.1.2 高壓電器選擇的技術(shù)條件205.2斷路器的選擇225.2.1 斷路器選擇的一般原則225.2.2 變壓器220kV側(cè)斷路器的選擇235.2.3 110kV側(cè)斷路器的選擇255.2.4 10kV側(cè)斷路器的選擇275.3 隔離開關(guān)的選擇29隔離開關(guān)的選擇原則29變壓器220kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇295.3.3 110kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇305.3.4 10kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇315.4 電流互感器的選擇32電流互感器選擇方法335.4.2 220kV側(cè)電流互感器選擇355.4.3 110kV側(cè)電流互感器選擇365.4.4 10kV側(cè)電流互感器選擇385.5

10、 電壓互感器的選擇39電壓互感器選擇方法395.5.2 220kV側(cè)電壓互感器選擇405.5.3 110kV側(cè)母線電壓互感器選擇405.5.4 10kV側(cè)電壓互感器選擇415.6 母線的選擇與校驗(yàn)41概述415.6.2 220kV母線的選擇與校驗(yàn)425.6.3 110kV母線的選擇與校驗(yàn)455.6.4 10kV母線的選擇與校驗(yàn)466變壓器保護(hù)496.1 概述49變壓器的故障及異常狀態(tài)496.1.2 變壓器保護(hù)裝設(shè)的原則（220500kV）506.2 瓦斯保護(hù)516.3相間故障后備保護(hù)52配置原則52配置方式52過電流保護(hù)整定計(jì)算526.4 接地故障后備保護(hù)53配置原則53整定計(jì)算546.5過負(fù)

11、荷保護(hù)55過負(fù)荷保護(hù)裝設(shè)原則55過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作電流整定556.6 過勵(lì)磁保護(hù)556.7變壓器保護(hù)裝置的選型577 防雷設(shè)計(jì)587.1 概述587.2 直擊雷保護(hù)587.2.1 保護(hù)對(duì)象587.2.2 保護(hù)措施587.2.3 避雷針裝設(shè)應(yīng)注意的問題587.3 雷電侵入波597.3.1 保護(hù)措施597.3.2 避雷器的設(shè)置597.4 防雷設(shè)計(jì)結(jié)果59總 結(jié)60參考文獻(xiàn)61致 謝62外文資料原文63外文資料譯文751 緒論1.1設(shè)計(jì)背景電是能量的一種表現(xiàn)形式，電力已成為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的動(dòng)力，并廣泛應(yīng)用到一切生產(chǎn)部門和日常生活方面。電能有許多優(yōu)點(diǎn)：首先，它可簡便地轉(zhuǎn)變成另一種形式的能量。其次，電能

12、經(jīng)過高壓輸電線路，還可輸送很長的距離，供給遠(yuǎn)方用電。另外，許多生產(chǎn)部門用電進(jìn)行控制，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。電力工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。建國以來，我國的電力工業(yè)發(fā)展迅速。到目前，我國的總裝機(jī)容量和發(fā)電量均居世界第四位，但是我國目前的電力還不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，必須加快發(fā)展。許多變電站已裝設(shè)微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，有些已實(shí)現(xiàn)無人值班，電力系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化。 電力系統(tǒng)由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電站根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分成下列幾類： 1樞紐變電站它位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓

13、的幾個(gè)部分，匯集多個(gè)電源，電壓為330500的變電所，稱為樞紐變電站。全站停電后，將會(huì)引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱瘓。2中間變電站高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集23個(gè)電源，電壓為220330kV，同時(shí)又降壓供給當(dāng)?shù)赜秒姡@樣的變電站主要起中間環(huán)節(jié)的作用。全站停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。3地區(qū)變電站高壓側(cè)電壓一般為110220kV，向地區(qū)用戶供電為主的變電站，這是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電站。全站停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。4終端變電站在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)電壓多為110kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站。全站停電后，只是用戶受到損失。1.

14、2 設(shè)計(jì)意義電力工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要部門之一，它是負(fù)責(zé)把自然界提供的能源轉(zhuǎn)換為供人們直接使用的電能的產(chǎn)業(yè)。它即為現(xiàn)代工業(yè)、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代國防提供不可少的動(dòng)力，又和廣大人民群眾的日常生活有著密切的關(guān)系。電力是工業(yè)的先行。電力工業(yè)的發(fā)展必須優(yōu)先于其他的工業(yè)部門，整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)才能不斷前進(jìn)。我國具有極其豐富的能源。這些優(yōu)越的自然條件為我國電力工業(yè)的發(fā)展提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。但是，舊中國的電力工業(yè)落后，無法將其利用。不過，隨著改革開放的深入發(fā)展，我國電力工業(yè)的發(fā)展很快。到2000年，我國電力工業(yè)已躍升世界第2位，電力工業(yè)的發(fā)展為我國的國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。不僅如此，目前我國的

15、電力工業(yè)已開始進(jìn)入“大電網(wǎng)”、“大機(jī)組”、“超高壓交、直流輸電”等新技術(shù)發(fā)展的新階段，一些世界水平的先進(jìn)的高新技術(shù)，已在我國電力系統(tǒng)中得到了相應(yīng)的應(yīng)用。另外，由于我國人口眾多，由此在按人口平均用電方面，迄今不僅仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于一些發(fā)達(dá)國家，即使在發(fā)展中國家中，也只處于中等水平，尚不及全世界平均人口用電量的一半。因而，要實(shí)現(xiàn)在21世紀(jì)初全面建設(shè)小康社會(huì)的要求，我國的電力工業(yè)必須持續(xù)、穩(wěn)步地大力發(fā)展，一方面是要大力加強(qiáng)電源建設(shè)，搞好“西電東送”，以確保電力先行，另一方面，要繼續(xù)深化電力體制改革，實(shí)施廠網(wǎng)分開、競價(jià)上網(wǎng)，并建立起符合社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)法則的、規(guī)范的電力市場。展望未來，我們堅(jiān)信，在新世紀(jì)中，

16、中國的電力工業(yè)必須持續(xù)、高速地發(fā)展，取得更加輝煌的成就。1.3 原始資料（1）為滿足工農(nóng)業(yè)負(fù)荷增長的需要，新建一座220KV樞紐變電所。（2）系統(tǒng)用4條150km長的220KV線路向本所供電，系統(tǒng)等值電抗為0.001。（3）110 KV電壓等級(jí)：100km架空出線8回，每回平均輸送容量20MW。最大負(fù)荷 180MW，最小負(fù)荷 150MW，最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間Tmax=5500h，cos =0.85，一、二類負(fù)荷占70%。（4）10KV電壓等級(jí)：15km電纜出線10回，每回平均輸送容量1.8MW；最大負(fù)荷25MW，最小負(fù)荷 15MW，最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間Tmax=5000h，cos =0.85，一、二類

17、負(fù)荷占55%。 2 電氣主接線的設(shè)計(jì)2.1 電氣主接線概述 電氣主接線又稱為電氣一次接線，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號(hào)，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單相接線圖。它是變電站、發(fā)電廠電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。 1.電氣主接線的指標(biāo)有三個(gè)方面，即可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性。 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電安全可靠是電氣主接線最基本得要求。主接線的可靠性不是絕對(duì)的，得聯(lián)系具體實(shí)際來確定，如變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用、符合的性質(zhì)和類別、設(shè)備的制造水平以及長期運(yùn)行的的經(jīng)驗(yàn)。 靈活性是指電氣主接線能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性主要

18、有以下及方面：調(diào)度、操作、擴(kuò)建的方便性。 經(jīng)濟(jì)性是在保證可靠性及靈活性為前提的情況下的經(jīng)濟(jì)。其主要從以下幾方面考慮：降低一次投資、占地面積以及電能損耗。 2.電氣主接線的設(shè)計(jì)主要包括以下方面： 對(duì)原始資料的分析，其主要有以下方面：工程情況、電力系統(tǒng)情況、負(fù)荷情況、環(huán)境條件以及設(shè)備供貨情況 主接線方案的擬定及選擇 短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇 繪制電氣主接線圖 編制工程預(yù)算2.2主接線的基本形式 電氣主接線的方式住要有以下幾種：單母及單母分段接線、母及雙母分段接線、帶旁路的單母和雙母接線、一臺(tái)半及四分之三臺(tái)斷路器接線、變壓器母線組接線、單元接線以及橋形接線。 1.單母 單母接線，其主要優(yōu)點(diǎn)是：

19、接線簡單、操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)性好、易于擴(kuò)建。缺點(diǎn)則是：可靠性差（母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障是所有回路都得停止運(yùn)行）、調(diào)度不方便(電源只能并列運(yùn)行不能分裂運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路是有較大的短路電流)。 一般適用于610kV配電裝置不超過5回；3563kV配電裝置出線回路不超過3回；110220kV配電裝置出線回路不超過兩回。 單母分段接線，與單母接線相比其供電更可靠靈活，對(duì)于重要的用戶可從不同段引出兩回饋線。但其要比單母接線要多一臺(tái)或多臺(tái)斷路器及隔離開關(guān)的投資。 這種接線方式一般用于：小容量發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配電裝置，每段母線上所接發(fā)電容量為12MW左右出線不超過5回；變電站有兩臺(tái)主變是的

20、610kV配電裝置；3563kV配電裝置出線48回；110220kV配電裝置出線34回。 2.雙母 雙母接線，其主要優(yōu)點(diǎn)：供電方便，調(diào)度靈活，擴(kuò)建方便，便于實(shí)驗(yàn)。缺點(diǎn)：增加一條母線及每條回路的母線隔離開關(guān)的投資；檢修會(huì)故障時(shí)隔離開關(guān)的倒閘操作比較繁瑣容易誤操作。廣泛用于進(jìn)線回路數(shù)較多、容量較大、出線帶電抗器的610kV配電裝置；3560kV配電裝置出線超過8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時(shí)；110kV配電裝置出線數(shù)為6回以上是；220kV配電裝置出線數(shù)為4回以上時(shí)。 雙母分段接線，與雙母接線方式相比其增加了供電的可靠性，但同時(shí)增加了兩臺(tái)斷路器的投資。一般使用雙母分段的原則：當(dāng)出線回路數(shù)為1014

21、回時(shí)在一組母線上分段；當(dāng)出線回路數(shù)多于等于15時(shí)在兩組母線上分段；在雙母分段接線中均裝設(shè)兩臺(tái)母聯(lián)兼旁路斷路器；為了限制220kV母線短路電流或系統(tǒng)解列運(yùn)行的要求，可使用母線分段。 3.增設(shè)旁路母線 增設(shè)旁路母線可提高了供電可靠性，特別是在進(jìn)出線檢修時(shí)（包括其保護(hù)裝置的檢修和調(diào)試）不中斷對(duì)用戶的供電，但同時(shí)會(huì)增加母線等投資。他有三種接線方式：有專用旁路斷路器的旁路母線接線母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的旁路母線接線用分段斷路器兼作旁路斷路器的旁路母線接線。2.3主接線方案選擇初定方案 由原始資料可知本變電站有兩臺(tái)三相變壓器，各側(cè)電壓等級(jí)分別為：220、110、10kV。220kV側(cè)為進(jìn)線端，有4回線；

22、110kV及10kV側(cè)為負(fù)荷側(cè)各自的出線回路數(shù)為8回、10回線。為了滿足工農(nóng)業(yè)負(fù)荷增長的需要，由此擬定以下兩種方案作為選擇：負(fù)荷增長的需要，由此擬定以下兩種方案作為選擇： 方案一 方案一220kV側(cè)及110kV側(cè)均采用雙母線接線方式，10kV側(cè)則采用單母分段。圖2.1方案一方案二220kV側(cè)采用雙母線接線方式，110kV側(cè)及10kV側(cè)均采用有專用旁路斷路器的單母帶旁路接線方式。方案的比較 1.220kV側(cè) 由于本變電站所供電地區(qū)有大量工農(nóng)企業(yè)的集中地區(qū)供電的樞紐站。供電對(duì)象為工農(nóng)業(yè)負(fù)荷等重要用戶。要求供電可靠高質(zhì)量。又考慮到隨著城市的發(fā)展供電需求會(huì)不斷上升，變電站進(jìn)線回路要增加所以220kv側(cè)

23、采用雙母接線方式是合理的。 2.110kV側(cè) 由于220kV側(cè)最大輸入功率為205MW,110kV側(cè)最大負(fù)荷為180MW，最小負(fù)荷為150MW。由此可見本變電站的主要負(fù)荷在110kV側(cè)，所以110kV的可靠性要求比較高。方案一采用雙母接線方式，而方案二采用單母帶旁路（有專用旁路斷路器），兩種方案的造價(jià)差不多，可靠性也差不多。但相比之下雙母接線方式其擴(kuò)建較方便一些，而且設(shè)備檢修時(shí)也沒有單母帶旁路接線方式那么復(fù)雜的隔離開關(guān)倒閘操作。所以雙母接線方式更為適合110kV側(cè)。 3.10kV側(cè) 方案一采用單母分段，方案二則采用單母帶旁路母線的接線方式，方案二的投資略高于方案一，但其可靠性較高。但由于10k

24、V側(cè)雖然有10回出線，但其中有兩條是備用回路，且本側(cè)的最小負(fù)荷為15MW最大負(fù)荷也只有25MW，方案一完全能滿足其要求，所以本側(cè)接線方式選擇單母分段較為適宜。 方案二 圖2.2 方案二 4.具體經(jīng)濟(jì)性比較 為確定某一規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，除了分析設(shè)計(jì)方案是否在技術(shù)上先進(jìn)，可靠和適用外，還要分析設(shè)計(jì)方案在經(jīng)濟(jì)上是否合理。只有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上兩個(gè)方面都合理的設(shè)計(jì)方案，才能實(shí)施。因此，為實(shí)現(xiàn)電力建設(shè)項(xiàng)目決策的科學(xué)化，減少和避免投資失誤，提高經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)各規(guī)劃設(shè)計(jì)方案必須進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，作為設(shè)計(jì)方案選擇的主要依據(jù)之一。 經(jīng)濟(jì)性比較主要是對(duì)各種方案的綜合投資和年運(yùn)行量進(jìn)行綜合效益比較，為選擇經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)方案提供依

25、據(jù)。計(jì)算時(shí)，可只計(jì)算各方案不同部分的投資和年運(yùn)行費(fèi)，常用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法有：最小費(fèi)用法；凈現(xiàn)值法；內(nèi)部收益率法；抵償年限法。 .從電氣設(shè)備的數(shù)目及配電裝置上進(jìn)行比較表2.1 隔離關(guān)與斷路器數(shù)目方 案項(xiàng) 目方案一方案二220kV配電裝置雙母線雙母線110kV配電裝置雙母線單母線旁路母線10kV配電裝置單母線分段單母線旁路母線主變臺(tái)數(shù)22斷路器的數(shù)目220kV77110kV111110kV1313隔離開關(guān)的數(shù)目220kV20 20110kV323010kV2636計(jì)算綜合投資ZZ(1a/100) (元) (2.1) 式中: 為主體設(shè)備的綜合投資,包括變壓器高壓斷路器高壓隔離開關(guān)及配電裝置等設(shè)備的

26、中和投資; a為不明顯的附加費(fèi)用比例系數(shù),一般220取70,110取90.主體設(shè)備的綜合投資如下綜合考慮兩種電氣主接線方案的可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合實(shí)際情況，確定第一種方案為設(shè)計(jì)的最終采用方案。表2.2 主變價(jià)格主變?nèi)萘縈VA每臺(tái)主變的參考價(jià)格(萬元/臺(tái))變壓器的投資(萬元)方案一82028201640方案二82028201640表2.3 220kV側(cè)斷路器投資每臺(tái)斷路器的參數(shù)價(jià)格(萬元/臺(tái))方案一斷路器投資(萬元)方案二斷路器的投資(萬元)1057105=7357105735表2.4 220kV側(cè)隔離開關(guān)投資每臺(tái)隔離開關(guān)的參數(shù)價(jià)格(萬元/臺(tái))方案一隔離開關(guān)投資(萬元)方案二隔離開關(guān)的投資

27、(萬元)5.5205.5110205.5110表2.5 110kV側(cè)斷路器投資每臺(tái)斷路器的參數(shù)價(jià)格(萬元/臺(tái))方案一斷路器投資(萬元)方案二斷路器的投資(萬元)6511657151165715表2.6 110kV側(cè)隔離開關(guān)投資每臺(tái)隔離開關(guān)的參數(shù)價(jià)格(萬元/臺(tái))方案一隔離開關(guān)投資(萬元)方案二隔離開關(guān)的投資(萬元)2.5322.580302.575表2.7 10kV側(cè)斷路器投資每臺(tái)斷路器的參數(shù)價(jià)格(萬元/臺(tái))方案一斷路器投資(萬元)方案二斷路器的投資(萬元)3013303901330390表2.8 10kV側(cè)隔離開關(guān)投資每臺(tái)隔離開關(guān)的參數(shù)價(jià)格(萬元/臺(tái))方案一隔離開關(guān)投資(萬元)方案二隔離開關(guān)的

28、投資(萬元)1.7261.744.2361.761.2表2.9 兩種方案經(jīng)濟(jì)性比較方案一方案二主體設(shè)備總投資(萬元)綜合投資(萬元)Z(1)3714.2（10.7）6314.1Z(1)3726.2（10.7）6334.5表2.10 方案比較項(xiàng)目可靠性靈活性經(jīng)濟(jì)性方案一220kv側(cè)及110kv側(cè)均采用雙母線接線方式，10kv側(cè)則采用單母分段各側(cè)都達(dá)到了可靠性要求1.檢修、調(diào)試相對(duì)靈活；2.各種電壓級(jí)接線都便于擴(kuò)建和發(fā)展。設(shè)備相對(duì)多，投資較大，但對(duì)供電可靠性的優(yōu)先保障是必要的方案二220kv側(cè)采用雙母線接線方式，110kv側(cè)及10kv側(cè)均采用有專用旁路斷路器的單母帶旁路接線方式。各側(cè)都達(dá)到了可靠性

29、要求1.檢修、調(diào)試比較靈活；2.各種電壓級(jí)接線都便于擴(kuò)建和發(fā)展。相對(duì)于方案一經(jīng)濟(jì)性更差。 綜上所述，本變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)采用方案一。3 主變壓器的選擇3.1 主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇3.1.1 主變壓器容量的選擇 變電站主變壓器容量的選擇一般有以下幾個(gè)原則： 按變電所建成后510年得規(guī)劃負(fù)荷選擇，并考慮到遠(yuǎn)期1020的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城郊變電站，主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 根據(jù)變電所的負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷的供電可靠；對(duì)于一般性的變電所應(yīng)保證一臺(tái)主變壓器停運(yùn)

30、時(shí)其余變壓器容量能滿足總負(fù)荷的7080。 同級(jí)電壓的單臺(tái)變壓器的容量級(jí)別不應(yīng)太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。 本變電所主變壓器容量的確定。該變電站三個(gè)電壓等級(jí)，且有大量一、二類負(fù)荷，所以應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)三相三繞組變壓器。110kV側(cè)最大負(fù)荷180MW，10kV側(cè)最大負(fù)荷25MW。因此，總計(jì)算負(fù)荷為 (3.1) 根據(jù)主變壓器容量的確定原則，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保全部負(fù)荷的70%以上，可以確定單臺(tái)變壓器的額定容量：0.7=0.7241.18=168.8(MW) (3.2) (3.3) 經(jīng)查閱相關(guān)資料，選擇主變壓器容量為240MVA。3.1.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)

31、的選擇一般有以下原則： 對(duì)于大城市郊區(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，變電所以裝設(shè)兩臺(tái)變壓器為宜。 對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型專用供電所，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器的可能性。 對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，其變壓器應(yīng)按大于變壓器基礎(chǔ)容量的12級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)更換變壓器的容量。3.2 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇3.2.1 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、可靠性要求運(yùn)輸條件的因素。特別是大型變壓器更是要考慮其運(yùn)輸?shù)目夏苄?。一般相?shù)選擇有以下幾個(gè)原則： 當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，330kV及以下的變電所及發(fā)電廠都采用三相變壓器。 當(dāng)發(fā)電廠與

32、系統(tǒng)連的電壓等級(jí)為500kV時(shí)，應(yīng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較以后再做出決定選用三相變壓器還是、兩臺(tái)半容量三相變壓器或單相變壓器組。 對(duì)于500kV變電所，除需考慮運(yùn)輸條件外，應(yīng)根據(jù)供電負(fù)荷及系統(tǒng)情況，分析一臺(tái)（或一組）變壓器故障或停電檢修時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響。尤其是在建設(shè)初期，若主變壓器是一組當(dāng)一臺(tái)單相變壓故障，會(huì)使整組變壓器退出運(yùn)行，造成全所停電。為此，要經(jīng)過經(jīng)濟(jì)論證，來確定是選用單相還是三相變壓器。3.2.2 繞組數(shù)量和聯(lián)接方式的選擇 1.繞組數(shù)量的選擇 最大容量為125MW及以下電廠，當(dāng)有兩種升高電壓與用戶供電與聯(lián)系時(shí)，應(yīng)采用三繞組變壓器，各繞組的通過容量應(yīng)達(dá)到變壓器額定容量的15及以上。由于同容量等級(jí)的

33、三繞組變壓器要比雙繞組變壓器要貴4050，運(yùn)行維修也較為復(fù)雜，當(dāng)臺(tái)數(shù)過多數(shù)回造成中壓側(cè)短路容量過大。因此要給予限制，一般兩種升高電壓等級(jí)的三繞組變壓器不超過兩臺(tái)。 對(duì)于200MW及以上的機(jī)組，考慮到運(yùn)行的可靠、靈活及經(jīng)濟(jì)性問題一般不采用三繞組變壓器。 聯(lián)絡(luò)變壓器一般應(yīng)選用三繞組變壓器，其低壓繞組可接高壓廠用啟動(dòng)備用變壓器或無功補(bǔ)償設(shè)備。 在有三種電壓等級(jí)的變電所，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率達(dá)均達(dá)到該變壓器額定容量的15及以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變宜采用三繞組變壓器。對(duì)于具有直接將高壓降為供電低壓條件的變電所，為減少重復(fù)降壓容量可采用雙繞組變壓器。 綜上所述本

34、變電所有三種電壓等級(jí)，即220kV、110kV和10kV，主變宜采用三繞組變壓器。 2.繞組接線方式的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有丫和，高、中、低三側(cè)繞組如何結(jié)合要根據(jù)具體工作來確定。 我國110kV及以上電壓，變壓器繞組多采用丫連接；35KV亦采用丫連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓，變壓器繞組多采用連接，故10kV采用連接。 綜上所述，本變電站主變壓器220kV/110kV/10kV側(cè)繞組對(duì)應(yīng)的連接方式為丫/丫/。3.3 主變壓器的選擇結(jié)果 由電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)：電氣一次部分，選定本變電站主變壓器為兩臺(tái)

35、額定容量為240MVA，可帶負(fù)荷調(diào)壓的三繞組變壓器。 主變壓器的技術(shù)參數(shù)如下所示： 型號(hào)：SFPS7-240000/220； 額定容量(kVA)：240000； 額定電壓（kV）: 高壓：22022.5%；中壓：121 ；低壓：11； 容量比：100/100/50； 聯(lián)結(jié)組別號(hào)：YN/yn0/d11； 空載損耗(kW)：187；負(fù)載損耗（kW）：800； 短路電壓百分值（）： 高-中：1214；高-低：2224；中-低：79； 空載電流百分值（）：0.42。4 短路電流計(jì)算4.1 短路電流計(jì)算的目的 短路電流計(jì)算的主要目的是為了選擇斷路器等電器設(shè)備或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求；評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，

36、研究限制短路電流措施；為繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與調(diào)試提供依據(jù)；分析計(jì)算送電線路對(duì)通訊設(shè)施的影響等。4.2 各元件標(biāo)幺值計(jì)算 取標(biāo)準(zhǔn)容量：=100MVA，標(biāo)準(zhǔn)電壓=(為各側(cè)額定電壓)，主變壓器三繞組容量為100/100/50，=13， =8，=23。 系統(tǒng)電抗計(jì)算，樞紐變電站站的功率因素一般很高，超過0.95，這里計(jì)算系統(tǒng)電抗功率因素按1估算。 取標(biāo)準(zhǔn)容量：=100MVA，標(biāo)準(zhǔn)電壓=，主變壓器三繞組容量為100/100/50，=13， =8，=23。 系統(tǒng)電抗計(jì)算，樞紐變電站站的功率因素一般很高，超過0.95，這里計(jì)算系統(tǒng)電抗功率因素按1估算。主變壓器各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算 =（+）=(13+238)=14

37、 =（+）=(13+823)=-11 =（+）=(23+813)=9 =0.0583 =0.0042 =0.0375 220kV側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算220KV進(jìn)線型號(hào)為LGJ-120,長度150km，設(shè)線間幾何均距為1.5m， 標(biāo)準(zhǔn)電壓: 1. 1號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 2. 2號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 3. 3號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 4. 4號(hào)線電抗標(biāo)幺值:4.2.3 110kV側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算 電纜型號(hào)為YJLW03-110-400，長度100km，。 標(biāo)準(zhǔn)電壓: 1. 5號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 2. 6號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 3. 7號(hào)線電抗標(biāo)幺值:4. 8號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 5. 5號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 6. 6號(hào)線電抗標(biāo)幺值

38、: 7. 7號(hào)線電抗標(biāo)幺值:8. 8號(hào)線電抗標(biāo)幺值:4.2.4 10kV側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算電纜型號(hào)為YJLW03-10-400，長度15km，。 標(biāo)準(zhǔn)電壓: 1. 13號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 2. 14號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 3. 15號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 4. 16號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 5. 17號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 6. 18號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 7. 19號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 8. 20號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 9. 21號(hào)線電抗標(biāo)幺值: 10. 22號(hào)線電抗標(biāo)幺值:4.3等效電路圖的化簡 變電站簡化電路圖如圖4.1所示：圖4.1 變電站簡化電路圖 1線路電抗等效 2. 作等效電路如圖4.2所示圖4.2 等效電路4.4 短路電流

39、計(jì)算4.4.1 220KV母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算圖4.3 220kV母線短路系統(tǒng)等值電路圖 基準(zhǔn)電流： k1點(diǎn)的總等效電抗標(biāo)幺值： 短路電流： 沖擊電流： 短路電流的最大有效值： 短路容量：4.4.2 110KV母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算圖4.4 110kV母線短路系統(tǒng)等效電路圖 基準(zhǔn)電流： K2點(diǎn)的總等效電抗標(biāo)幺值： 短路電流： 沖擊電流： （kA） 短路電流的最大有效值：短路容量： 4.4.3 10KV母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算圖4.5 10kV母線短路系統(tǒng)電路圖 基準(zhǔn)電流： K3點(diǎn)的總等效電抗標(biāo)幺值： 短路電流： 沖擊電流：（kA） 短路電流的最大有效值： 短路容量： 短路電流計(jì)算結(jié)果表4

40、.1所示。表4.1 短路計(jì)算結(jié)果表短路點(diǎn)基準(zhǔn)電壓 (kV)三相短路電流/kA短路容量 (MVA)K123010.59127.00715.9924219.41K21159.12823.27613.7831818.18K310.5292.480745.82441.641394.705 高壓電器的選擇 高壓電器一般有電抗器、電流電壓互感器、熔斷器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、避雷器等等。他們的合理選擇直接關(guān)系到其它設(shè)備（如變壓器、發(fā)電機(jī)等）及整個(gè)電網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。所以在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。盡管電力系統(tǒng)

41、中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對(duì)它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。5.1 概述5.1.1 高壓電器選擇的一般原則 （1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展； （2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； （3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； （4）與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致； （5）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； （6）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電氣設(shè)備型號(hào)一致； （7）選用新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的產(chǎn)品

42、時(shí)應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。5.1.2 高壓電器選擇的技術(shù)條件 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。同時(shí)，所選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備應(yīng)按短路條件下進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。各種高壓設(shè)備的一般技術(shù)條件如表5.1所示： 1.長期工作條件 電壓 選取電器允許的最高工作電壓不低于最高工作電壓，即 (5.1) 電流 選用的電器額定電流不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式的持續(xù)工作電流，即: (5.2)表5.1 高壓電器技術(shù)條件序號(hào)電器名稱額定電 壓（kA）額定電 流(A）額定容 量(kVA)機(jī)械荷 載(N)額定開斷電流(kA)短路穩(wěn)定性絕緣水平熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定1斷路器2隔離開關(guān)3組合電器4負(fù)

43、荷開關(guān)5熔斷器6電流互感器7電壓互感器8電抗器9消弧線圈10避雷器11封閉電器12穿墻套管13絕緣子 機(jī)械負(fù)荷 所選電器端子的允許機(jī)械負(fù)荷應(yīng)大于電器引線在正常運(yùn)行和短路時(shí)的最大作用力。 2. 短路穩(wěn)定條件 校驗(yàn)的一般原則 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。用熔斷器保護(hù)的電器可不進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)；當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定；用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定。 短路的熱穩(wěn)定條件:式中： 短路電流在計(jì)算時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱效應(yīng)（） t秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（kA） t設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定時(shí)間（s） 短路的動(dòng)穩(wěn)定條件 (5.3) 式中 電氣設(shè)備允許通過的

44、動(dòng)穩(wěn)定電流幅值（kA） 短路沖擊電流幅值（kA） 3. 絕緣水平 在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內(nèi)、外絕緣必須保證必要的可靠性。 4. 環(huán)境條件 選擇電器考慮到其使用環(huán)境是必要的，主要考慮的有以下條件：溫度、日照、風(fēng)速、冰雪、濕度、污穢、海拔、地震等等。5.2斷路器的選擇 高壓斷路器是發(fā)電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開關(guān)電器。高壓斷路器主要功能是：正常運(yùn)行倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或推出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路，保證無故障部分正常運(yùn)行，起著保護(hù)作用。高壓斷路器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備，其最大特點(diǎn)是能斷開電器中負(fù)荷電流和短路電流。5.2.1

45、斷路器選擇的一般原則 斷路器的選擇一般從其種類和形式、額定電壓、額定電流、開斷電流、動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)幾方面入手。斷路器按采用的滅弧介質(zhì)可分為油路(多油、少油)、壓縮空氣、及真空斷路器。關(guān)于它們列表5.2：表5.2 高壓斷路器校驗(yàn)項(xiàng)目項(xiàng)目額定電壓額定電流開斷電流短路關(guān)合電流熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定高壓斷路器 其中：、分別為斷路器和電網(wǎng)的額定電壓（kV） 斷路器的額定電流（kA） 電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流（kA） 額定電壓下能保證正常開斷的最大的短路電流（kA） 短路全電流值（kA） 斷路器的額定短路關(guān)合電流（kA） 短路電流最大沖擊值（kA）5.2.2 變壓器220kV側(cè)斷路器的選擇 1主變斷路器的選擇與校驗(yàn) 流過斷

46、路器的最大持續(xù)工作電流 具體選擇及校驗(yàn)過程如下： （1）額定電壓選擇： （2）額定電流選擇： （3）額定開斷電流選擇： （4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：It2t Qk 設(shè)主保護(hù)和后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為0s和1.5s ，電弧持續(xù)時(shí)間取0.06S，故熱穩(wěn)定時(shí)間： =1.5+0.05+0.06=1.61S 可知 It2t ，滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn) 選擇LW1220/2000，其技術(shù)參數(shù)如表5.3：表5.3 LW1220/2000技術(shù)參數(shù)表 型號(hào)額定工作電壓(kV)最高工作電壓(kV)額定電流（A）額定開斷電流（kA）極限通過電流（峰值）（kA）4s熱穩(wěn)定電流（kA）額定開斷時(shí)間(s)固有分閘時(shí)間(s)LW1-220/200

47、0220252200031.580400.050.03 （5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，又 , 所以滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。 具體參數(shù)如表5.4：表5.4 具體參數(shù)表計(jì)算數(shù)據(jù)LW1220/2000220kV220kV661.3A2000A10.591kA31.5 kA27.007kA80 kA27.007kA80 kA180.56400 由表可知，所選斷路器滿足要求。 2出線斷路器的選擇與校驗(yàn) 流過斷路器的最大持續(xù)工作電流： 由上表可知LW1220/2000同樣滿足出線斷路器的選擇。 其熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算與主變側(cè)相同。其具體參數(shù)如表5.5：表5.5 具體參數(shù)表計(jì)算數(shù)據(jù)LW1220/2000220kV220kV

48、1260A2000A10.591kA31.5 kA27.007kA80 kA27.007kA80 kA180.56400 由表可知，所選斷路器滿足選擇要求。 3 母聯(lián)路斷路器的選擇 由于220KV母聯(lián)斷路器的最大工作條件與220KV出線處相同，故選用相同的設(shè)備，而且動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)亦滿足要求。所以選用LW1220/2000型戶外六氟化硫斷路器。5.2.3 110kV側(cè)斷路器的選擇 1.主變斷路器的選擇與校驗(yàn) 流過斷路器的最大持續(xù)工作電流： 具體選擇及校驗(yàn)過程如下： （1）額定電壓選擇：（2）額定電流選擇：（3）額定開斷電流選擇： （4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：滅弧時(shí)間取0.06S，則熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間：所以，滿

49、足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。選擇LW-110/3150，技術(shù)數(shù)據(jù)如表5.6所示：表5.6技術(shù)數(shù)據(jù)表型號(hào)額定電壓(kV)額定電流（A）額定開斷電流（kA）極限通過電流峰值（kA）3s熱穩(wěn)定電流（kA）固有分閘時(shí)間（S）LW-110/3150110315040125500.05 (5)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：所以滿足動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。其具體參數(shù)如表5.7：表5.7 具體參數(shù)表計(jì)算數(shù)據(jù)LW-110/3150110kV110kV1322.7A3150A9.128KA40kA23.276kA125 kA23.276kA125 kA134.157500 由表可知，所選斷路器滿足選擇要求。 2出線斷路器的選擇與校驗(yàn)流過斷路器的最大持續(xù)工作電流： 由上表可知LW-110/3150滿足出線斷路器的選擇。 其熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算與主變側(cè)的相同。 其熱穩(wěn)定、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算與主變側(cè)相同。 其具體參數(shù)如下表：表5.8 具體參數(shù)表計(jì)算數(shù)據(jù)LW-110/3150110kV110kV2520A3150A9.128KA40kA23.276kA125 kA23.276kA125 kA134.157500 3母聯(lián)斷路器的選擇 由于110KV母聯(lián)斷路器的最大工作條件與主變110KV出線處相同，故選用相同的斷路器LW-110/31500。5.2.4 10kV側(cè)斷路器的選擇1. 主變10kV側(cè)斷路器的選擇與