220kV變電所電氣一次設(shè)計(jì) 

II1緒論1.1設(shè)計(jì)目的及意義在電力系統(tǒng)中，變電站是非常重要的組成部分，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有直接的影響。電能被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域和日常生活，是我們賴以生存的重要能源，電能要被應(yīng)用，必須經(jīng)過(guò)生產(chǎn)轉(zhuǎn)換，電能傳輸及分配的過(guò)程，變電站就是作為電能分配和轉(zhuǎn)換的樞紐，連接著電網(wǎng)的終端和始端，所以變電站的穩(wěn)定運(yùn)行和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性息息相關(guān)。變電站有不同的電壓等級(jí)，按照電壓轉(zhuǎn)換形式分為升壓和降壓變電站，在一套完整的電力系統(tǒng)中，升壓變電站靠近電源側(cè)即發(fā)電廠，把發(fā)電廠電能的電壓等級(jí)升高，然后遠(yuǎn)距離傳輸?shù)娇拷?fù)荷中心的降壓變電站，經(jīng)過(guò)主變壓器把電壓降低后，再把電能分配給供電需求不同的負(fù)荷。降壓變電站包括樞紐變電站、中間變電站、區(qū)域變電站和終端變電站。本文所設(shè)計(jì)的就是地區(qū)220kV降壓變電站，其下級(jí)負(fù)荷為110kV及10kV級(jí)工業(yè)及其它負(fù)荷。這些負(fù)荷根據(jù)功能的不同和供電的需求不同，包括如機(jī)械廠、電機(jī)廠、車(chē)床廠等其他工廠，根據(jù)他們的不同需求，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行總體分析；電氣主接線的設(shè)計(jì)；主變壓器的選擇；短路電流的計(jì)算；主要電氣設(shè)備的選擇；接地與防雷保護(hù)設(shè)計(jì)。以保證他們的供電可靠性和安全穩(wěn)定性是本變電站設(shè)計(jì)的目的。變電站一次部分電氣設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的整體質(zhì)量，同時(shí)也是保障供配電工作的基礎(chǔ)，對(duì)于電力工程建設(shè)和促進(jìn)電力行業(yè)的發(fā)展有著十分重要的意義。1.2國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀伴隨著第一個(gè)真正意義上的電力系統(tǒng)建立，變電站就隨之出現(xiàn)了，變電站歷經(jīng)了100多年的發(fā)展，在選址、電壓等級(jí)、設(shè)備情況等方面都有著飛速發(fā)展和巨大變化。在選址上，以前的變電站是與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)性很差、占地面積大的全部敞開(kāi)式戶外變電站，經(jīng)過(guò)技術(shù)的進(jìn)步，逐步出現(xiàn)了設(shè)備性能更穩(wěn)定、更可靠、占地少的戶內(nèi)變電站，節(jié)約了用地和資源，與環(huán)境更為協(xié)調(diào)，后來(lái)一些地下變電站也相繼出現(xiàn)。在電壓等級(jí)上，從原來(lái)的低電壓等級(jí)小電網(wǎng)模式發(fā)展成為高壓超高壓的復(fù)雜大電網(wǎng)模式，500kV、1000kV的超高壓變電站越來(lái)越多，電力系統(tǒng)也越來(lái)越龐大和復(fù)雜。在電氣設(shè)備方面，一次設(shè)備原來(lái)采用的多是以戶外設(shè)備為主，所有的戶外開(kāi)關(guān)、刀閘、互感器、斷路器等都經(jīng)過(guò)架空導(dǎo)線連接安裝在電桿上，線路比較亂，縱橫交錯(cuò)，和周?chē)h(huán)境不協(xié)調(diào)，也容易受到外界影響，現(xiàn)在是全戶內(nèi)變電站，設(shè)備的性能更加穩(wěn)定，質(zhì)量更好，所有的電氣設(shè)備和電氣元件都設(shè)計(jì)有金屬殼罩，防止了外界的干擾，對(duì)周?chē)h(huán)境也不會(huì)產(chǎn)生影響，二次設(shè)備由早期的晶體管和集成電路保護(hù)發(fā)展到微機(jī)保護(hù)。隨著我國(guó)科技的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)的電力工業(yè)水平將逐步達(dá)到世界前列。而自動(dòng)化、智能化更是變電站如今發(fā)展的趨勢(shì)，智能自動(dòng)化變電站涉及到的技術(shù)很多，發(fā)展情況也互不相同。智能變電站也處于發(fā)展?fàn)顟B(tài)，重點(diǎn)主要是智能化自動(dòng)化電氣設(shè)備的研究與開(kāi)發(fā)，但是大范圍推廣目前還不具備條件。目前國(guó)內(nèi)220kV變電站大部分都不同規(guī)模地?fù)碛凶詣?dòng)化系統(tǒng)，在物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)以及其他技術(shù)的發(fā)展下，變電站也會(huì)沿著物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)化的路線發(fā)展，無(wú)論是監(jiān)測(cè)調(diào)控還是通訊，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行都會(huì)越來(lái)越智能化和自動(dòng)化。這個(gè)系統(tǒng)功能強(qiáng)大，相比傳統(tǒng)變電站系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)越性，可以實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化，在后期運(yùn)行監(jiān)控和維護(hù)方面也更加集中化和計(jì)算機(jī)化，使用微機(jī)控制將調(diào)度、保護(hù)、管理和通信等綜合為一體，做到高度自動(dòng)化和智能化，實(shí)現(xiàn)硬件軟件資源共享。并且實(shí)現(xiàn)了“四遙”要求和滿足了變電所的無(wú)人值班運(yùn)行，在經(jīng)濟(jì)型方面，硬件配置相對(duì)減少、簡(jiǎn)單，降低了建筑施工成本，也減少了后期運(yùn)行和維護(hù)維修的人工成本和工作量，減輕了施工安裝和運(yùn)行維護(hù)的工作量。我國(guó)目前投入運(yùn)行的220KV變電站有上萬(wàn)座，每年新增變電站的數(shù)量約為3%-5%，我的設(shè)計(jì)也是按其要求采用了自動(dòng)化系統(tǒng)模式。1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外的變電站自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展是從上世紀(jì)80年代開(kāi)始的。日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，在政府主導(dǎo)，企業(yè)主建的大環(huán)境下，相關(guān)自動(dòng)化系統(tǒng)制造廠商很多，他們注重系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，使得綜合自動(dòng)化電網(wǎng)得到廣泛發(fā)展和應(yīng)用。許多國(guó)際性組織和權(quán)威機(jī)構(gòu)都正在制定或已經(jīng)制定了某些標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)外從七十年代末就開(kāi)始進(jìn)行保護(hù)控制綜合自動(dòng)化等新技術(shù)的研究，德國(guó)的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)發(fā)達(dá)，1895年，第一個(gè)變電站自動(dòng)化技術(shù)LSA-678由德國(guó)西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造并投入運(yùn)行。該系統(tǒng)軟件投入運(yùn)行后，運(yùn)行成效顯著，接著在德國(guó)、歐洲地區(qū)等地投入運(yùn)行數(shù)百套，并于1995年宣布在中國(guó)投入運(yùn)行。自動(dòng)化技術(shù)體系結(jié)構(gòu)有三種種類(lèi)：一種是全分布式系統(tǒng)；另外兩種是集中型和分布式系統(tǒng)，迄今仍在普遍應(yīng)用。20世際90時(shí)代，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，日本選用了根據(jù)電子計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的髙壓變電站電腦操作系統(tǒng)，合理增強(qiáng)了操控的穩(wěn)定性和操作靈活性。像美國(guó)日本、德國(guó)一類(lèi)的發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，他們具有先進(jìn)可靠的智能化設(shè)備，變電站全站信息化、網(wǎng)絡(luò)化、共享化等技術(shù)都很成熟，而現(xiàn)代化、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)達(dá)也對(duì)發(fā)展電力提出了更高的要求?？傊?，創(chuàng)新是第一生產(chǎn)力，發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)技術(shù)改革，設(shè)備改革改善變電站結(jié)構(gòu)，提高電能質(zhì)量，降低功耗，盡可能的提高變電站的靈活性和智能化、自動(dòng)化，最終達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)性的目的。1.3任務(wù)及要求（1）主變壓器的選擇：依據(jù)給出的記錄精確測(cè)算主變壓器的容量和方法，獲得各變壓器的較大容量和較小容量，確立規(guī)格型號(hào)、變壓器總數(shù)、技術(shù)參數(shù)等。可以簡(jiǎn)單地選用相對(duì)應(yīng)的變壓器。（2）明確電氣主接線方案：依據(jù)電氣主接線的基本準(zhǔn)則和規(guī)定、設(shè)計(jì)方案的輸入和輸出負(fù)載，設(shè)計(jì)方案可行性的電氣主接線方案，最終依據(jù)制定的主要用途、合理性和日后拓展工作能力，選擇適用的電氣主接線方案；（3）短路電流測(cè)算：最先明確短路電流短路故障的緣故和風(fēng)險(xiǎn)，隨后求得各元?dú)饧?biāo)幺值的主要參數(shù)，制做系統(tǒng)等值電路電抗圖，算出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗和電流的有名值，短路沖擊電流，最終匯總母線短路電流。（4）電氣設(shè)備的選擇：跟據(jù)已經(jīng)確定的電氣主接線方案和變電站需要的電氣設(shè)備，使選定電氣設(shè)備符合要求并具備一定的合理性，并對(duì)選定電氣設(shè)備開(kāi)展校核。（5）接地防雷保護(hù)設(shè)計(jì)：擬設(shè)計(jì)避雷針?lè)植计矫鎴D，通過(guò)避雷器選擇計(jì)算，選擇合適的避雷器。2原始資料及負(fù)荷分析2.1原始資料（1）該變電站在城市地勢(shì)平坦、地理位置優(yōu)越的近郊區(qū)為工業(yè)區(qū)的水泥廠、煉鐵廠、機(jī)械廠等別的工廠供電。（2）確定該變電站為220kV/110kV/10kV的3個(gè)額定電流。220kV是一次側(cè)輸入端電源電壓，110kV和10kV是二次側(cè)輸入端電源電壓。（3）該站220kV側(cè)在發(fā)電站有2回出線端，中壓側(cè)的110kV母線有4回出線端，低電壓側(cè)的10kV母線有8回出線端。（4）年負(fù)荷利用時(shí)間T≥5500h。圖2-1變電站基本路線簡(jiǎn)圖2.2原始資料分析供配電系統(tǒng)的電氣負(fù)荷按等級(jí)分類(lèi)，等級(jí)劃分標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)負(fù)荷的供電穩(wěn)定性和供電中斷導(dǎo)致的自身安全性和經(jīng)濟(jì)損失水平，將負(fù)荷分成三類(lèi)。一級(jí)負(fù)荷：中斷供電會(huì)產(chǎn)生很大的經(jīng)濟(jì)損失，或危害電力工程企業(yè)的正常運(yùn)作。必須設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立電源，一備一用，且一個(gè)電源故障時(shí)，另一個(gè)立刻投入使用，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。二級(jí)負(fù)荷：對(duì)供電可靠性的要求略低于一級(jí)負(fù)荷，供電終斷會(huì)產(chǎn)生很大的財(cái)產(chǎn)損失，或危害電力工程企業(yè)的正常的運(yùn)作。所以供電通常也需要設(shè)立兩個(gè)獨(dú)立電源，一備一用，一個(gè)故障時(shí)另一個(gè)立即投入運(yùn)行，為絕大多數(shù)負(fù)荷供電。三級(jí)負(fù)荷：除一二級(jí)負(fù)荷之外，開(kāi)關(guān)電源中斷幾乎不受影響，通常只設(shè)定一個(gè)電源。由上可知，在本設(shè)計(jì)低壓側(cè)負(fù)荷中，各工廠的負(fù)荷比較大，中斷供電會(huì)對(duì)企業(yè)造設(shè)備損壞、人身傷亡事故，必須保證正常供電和供電可靠性，所以把負(fù)荷劃分為一級(jí)負(fù)荷。表2-1負(fù)荷分析：表2-1負(fù)荷分析序號(hào)用戶名稱最大負(fù)荷（kW）cosφ回路數(shù)重要負(fù)荷百分?jǐn)?shù)負(fù)荷同時(shí)率線損1水泥廠4300020.650.85%2煉鋼廠3300020.650.85%3機(jī)械廠9000.920.620.75%4汽車(chē)廠210020.620.75%5電機(jī)廠240020.620.75%6車(chē)床廠514320.620.75%3主變壓器容量、臺(tái)數(shù)及類(lèi)型的選擇3.1主變壓器臺(tái)數(shù)容量和形式的確定（1）220kV側(cè)通過(guò)主變向110kV側(cè)輸送功率（2）220kV側(cè)通過(guò)主變向lOkV側(cè)輸送功率（3）主變壓器輸送的最大容量由此可得單臺(tái)主變最小容量：。所以采用兩臺(tái)容量為40MVA主變，一備一用，在一個(gè)關(guān)鍵故障或維護(hù)保養(yǎng)時(shí)，另一個(gè)可以承擔(dān)全部配電站70%的負(fù)荷，以確保全部配電站的正常的輸出功率。I、II級(jí)負(fù)荷校驗(yàn)1）llOkV側(cè)Ⅰ、Ⅱ級(jí)負(fù)荷2）lOkV側(cè)Ⅰ、Ⅱ級(jí)負(fù)荷3）Ⅰ、Ⅱ級(jí)總負(fù)荷Il級(jí)總負(fù)荷與主變額定容量之比：36234/40000=0.91。因而，選擇主變?nèi)萘繛?0MVA，2個(gè)容量為40MVA的主變負(fù)荷3.2變壓器的技術(shù)參數(shù)根據(jù)以上條件選擇型號(hào)為SFSZ10-40000/220的220kV三繞組有載調(diào)壓電力變壓器，參數(shù)如表3-1。表3-1主變壓器的參數(shù)型號(hào)SFSZ10-40000/220聯(lián)接組標(biāo)號(hào)YN，yn0，d11空載電流%1.1空載損耗(kW)65短路損耗(kW)210額定電壓(kV)高壓220±8×1.25%中壓121±2×1.25%低壓10.5額定容量MVA高－中40高－低 40中－低20阻抗電壓％142484電氣主接線的設(shè)計(jì)4.1電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則及要求電氣主接線也叫電氣一次接線圖，是高壓設(shè)備連接和傳輸電能的線路，是變電站電氣設(shè)計(jì)的主要部分。主接線形式有很多種方式，挑選接線形式很重要。這直接的影響到配電站運(yùn)作的“四性”規(guī)定和高壓電氣設(shè)備的接口方式。設(shè)計(jì)變電站電氣主接線的需綜合考慮多種因素，例如機(jī)組容量、電站規(guī)模、母線的電壓等級(jí)、投資及運(yùn)行維護(hù)成本、所處的地理位置、配套設(shè)施、在系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、負(fù)荷的大小及重要性、短路電流及其限制措施、發(fā)展及擴(kuò)展的可能性等。電氣主接線方式與變電站的正常穩(wěn)定運(yùn)行息息相關(guān)、密不可分，選擇合理的主接線和配套的設(shè)備、自動(dòng)化裝置，在保證“四性”要求（安全性、可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)型）的前提下，做到切合實(shí)際實(shí)用，滿足人員和負(fù)荷的用電需求，也要考慮到后期擴(kuò)建的可能性。4.2電氣主接線的基本形式優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)也不一樣。文中主要是講解了具備單母線、單母線分段、雙母線、雙母線分段的接法。（1）單母線圖4-1單母線接線優(yōu)點(diǎn)：電氣元件少，項(xiàng)目投資少，實(shí)際操作便捷，操作失誤安全事故少，有利于拓展。缺陷：欠缺操作靈活性，配電穩(wěn)定性不高，檢修關(guān)閉電源的區(qū)域也非常大，乃至必須所有關(guān)閉電源，系統(tǒng)對(duì)電力工程有較大危害。應(yīng)用領(lǐng)域：1臺(tái)發(fā)電機(jī)組或1臺(tái)主變壓器、對(duì)供電要求不高，出線回路總數(shù)少的情形下，不適宜重要負(fù)荷。（2）單母線分段圖4-2單母線分段接線這種接線圖如圖4-2所示，增加分段斷路器把母線分段。優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性較高，母線分段后，供電更加的可靠穩(wěn)定而且靈活。缺陷：當(dāng)一段故障時(shí)，停電的問(wèn)題不能完全避免，母線的隔離開(kāi)關(guān)出現(xiàn)故障時(shí)，需要全部斷電，否則會(huì)影響兩段母線的供電；分段斷路器等分?jǐn)嘣O(shè)備增加了造價(jià)成本和空間資源。應(yīng)用領(lǐng)域：6~10kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上,每段容量不超過(guò)25MW，出線回路數(shù)不超過(guò)8回。110~220kV配電裝置出線回路數(shù)不超過(guò)4回。但是在斷路器技術(shù)高，質(zhì)量好的前提下，重要負(fù)荷也可采用這種接線方式。（3）雙母線圖4-3雙母線接線雙母線接線如圖4-3所示，該種接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：設(shè)置兩組母線，母線通過(guò)母聯(lián)斷路器進(jìn)行連接，一用一備，供電可靠性較高，調(diào)度、檢修方便，便于試驗(yàn)；檢修母線也不會(huì)發(fā)生停電。電源和線路可以任意分配在某一組母線上，能夠靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式和潮流變化，并且擴(kuò)建方便。缺陷：接線操作復(fù)雜，占地面積大、造價(jià)較高，經(jīng)濟(jì)型要求高，容易誤操作，自動(dòng)化較難實(shí)現(xiàn)，檢修停電范圍大，影響大。適用范圍：適用于對(duì)供電可靠性要求高、容量較大的I、II類(lèi)負(fù)荷，或進(jìn)出線回路數(shù)較多，例如低電壓等級(jí)出線需要帶電抗器時(shí)或者高電壓等級(jí)出線回路較多時(shí)。（4）雙母線分段圖4-4雙母線分段接線雙母線分段接線如圖4-4所示，這種接線方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下：優(yōu)點(diǎn)：縮小了母線故障停電范圍，供電更加牢靠和靈活、修補(bǔ)便當(dāng)。倒閘操作即可恢復(fù)供電。缺陷：相關(guān)的配套元件和設(shè)備較多，投資較大。適用范圍：用于供電可靠性要求很高和進(jìn)出線回路數(shù)較多的配電裝置。4.3主接線形式選擇本設(shè)計(jì)的負(fù)荷情況設(shè)置為：220kV/110kV/10kV出線端分別是2回，4回和8回，依據(jù)以上列舉的四種接線方式設(shè)計(jì)了兩種主接線方案，并進(jìn)行比較。方案一：220kV側(cè)雙母線分段接線，110kV側(cè)雙母線接線，10kV側(cè)單母線分段接線。方案二：220kV側(cè)雙母線接線，110kV側(cè)單母線分段帶旁路接線，10kV側(cè)單母線分段接線。方案比較：方案一：二接線故障停電范圍比較220kV側(cè)表4-1兩方案220kV側(cè)停電范圍比較接線方式雙母線三分段雙母線接線圖故障類(lèi)型圖4-1停電回?cái)?shù)停電百分比圖4-2停電回?cái)?shù)停電百分比母線故障1--316.7%--50%350%母聯(lián)斷路器故障4--566.7%--83.3%6100%方案二：二接線故障停電范圍比較110kV側(cè)表4-2兩方案110kV側(cè)停電范圍比較接線方式接線圖故障類(lèi)型雙母線方式圖4-1停電回?cái)?shù)停電百分比分段短路器兼作旁路斷路器旁路母線接線方式圖4-2停電回?cái)?shù) 停電百分比母線故障250%2 50%母聯(lián)斷路器故障4100%4 100%根據(jù)表4-2中的比較，220kV側(cè)：方案二母聯(lián)斷路器檢修時(shí)會(huì)造成的全所停電，但是方案一的停電范圍只在百分之六十到八十之間，所以供電更為可靠，但是從經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)，方案一的投資比方案二高，方案二更符合經(jīng)濟(jì)型要求，但是本所為單電源向本地區(qū)的重要負(fù)荷供電，所以投資可以稍大，綜上，選擇方案一更合理。從經(jīng)濟(jì)性上來(lái)說(shuō)，110kV側(cè)兩方案的投資差不多，但是從操作靈活性你上來(lái)說(shuō)，方案一更為方便靈活，從長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃考慮，方案一也更利于后期擴(kuò)建，所以在110kV側(cè)方案一較合理。在10kV側(cè)進(jìn)出線回路數(shù)較多，兩方案都選擇了單母線分段接線的方式，設(shè)置分段斷路器將母線分段，可以分裂運(yùn)行，也可以并列運(yùn)行，保證供電的可靠性，而且設(shè)備少，操作簡(jiǎn)單，便于后期擴(kuò)建。（3）方案確定根據(jù)上述綜合對(duì)比分析，確定方案一。圖4-5主接線圖5短路電流計(jì)算5.1短路產(chǎn)生的原因及后果短路是所有系統(tǒng)故障中出現(xiàn)得最多的故障，短路是指電力系統(tǒng)中不同相之間或相與地之間發(fā)生非正常連接，并有非常大的電流流過(guò)，短路電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)額定電流。短路產(chǎn)生的原因主要有：1）自身因素：設(shè)備絕緣材料出現(xiàn)老化，維護(hù)工作未做好；2）環(huán)境因素：雷擊、風(fēng)暴、鳥(niǎo)獸等破壞；3）人為因素：維護(hù)人員未按規(guī)定操作（常見(jiàn)的有帶負(fù)荷拉刀閘等）等。（2）短路故障造成的后果主要有以下5點(diǎn)：1）由于短路電流遠(yuǎn)大于額定電流，所以線路短路時(shí)導(dǎo)線和設(shè)備會(huì)過(guò)熱，從而導(dǎo)致導(dǎo)線和設(shè)備燒毀或損壞；2）短路電流流經(jīng)設(shè)備時(shí)，會(huì)在相間產(chǎn)生電動(dòng)力，使設(shè)備變形或者直接損壞；3）造成電網(wǎng)電壓降低；4）破壞電力系統(tǒng)穩(wěn)定；5）增大線損耗和熱損耗。5.2短路計(jì)算的目的及步驟短路是電力系統(tǒng)的最嚴(yán)重的故障之一。供電系統(tǒng)某處發(fā)生短路后，短路電流迅速增大很多倍，導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)問(wèn)題和元件損壞問(wèn)題。短路電流計(jì)算步驟如下：（1）使用標(biāo)幺值及有名值法計(jì)算元件電氣參數(shù)，計(jì)算每個(gè)元件電抗標(biāo)幺值，并將其轉(zhuǎn)換為相同的基準(zhǔn)容量。（2）在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)等值網(wǎng)絡(luò)圖。（3）選擇短路點(diǎn)。（4）計(jì)算短路容量，短路電流沖擊值。短路容量：S=短路電流沖擊值：=2.55列出短路電流計(jì)算結(jié)果。5.3各元件標(biāo)幺值計(jì)算選基準(zhǔn)容量SB=100MVA，UB為各級(jí)電壓平均值（230kV，115kV，10.5kV），線路阻抗取0.4Ω。發(fā)電機(jī)型號(hào)為QFQ-50-2，=0.124；220kV側(cè)變壓器（1）發(fā)電機(jī)G參數(shù)（2）220kV側(cè)變壓器參數(shù)（3）線路參數(shù)（4）主變壓器參數(shù)5.4等值電路計(jì)算圖5-1等值電路圖上圖進(jìn)行等值變換，，， 合并為，合并為，合并為，令合并為，得到化簡(jiǎn)等值電路圖如圖5-2所示。圖5-2化簡(jiǎn)等值電路圖5.5母線短路電流計(jì)算（1）220kV母線短路電流（f1點(diǎn)短路）圖5-3220kV母線短路等效圖當(dāng)f1點(diǎn)短路時(shí)：電源點(diǎn)對(duì)f1點(diǎn)轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算電抗為：查詢短路電流運(yùn)算曲線表得，t=0時(shí)，，有名值為：沖擊電流為：（2）110kV母線短路電流（f2點(diǎn)短路）圖5-4110kV母線短路等效圖因?yàn)椋傻脠D5-5。圖5-5化簡(jiǎn)110kV母線短路等效圖當(dāng)f2點(diǎn)短路時(shí)：電源點(diǎn)對(duì)f2點(diǎn)轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算電抗為：查詢短路電流運(yùn)算曲線表得，t=0時(shí)，有名值為：沖擊電流為：（3）10kV母線短路電流（f3點(diǎn)短路）圖5-610kV母線短路等效圖當(dāng)f3點(diǎn)短路時(shí)：電源點(diǎn)對(duì)f3點(diǎn)轉(zhuǎn)移電抗計(jì)算電抗為：查詢短路電流運(yùn)算曲線表得，t=0時(shí)，有名值為：沖擊電流為：5.6短路電流計(jì)算結(jié)果母線短路電流計(jì)算結(jié)果：表5-1母線短路電流計(jì)算匯總短路點(diǎn)發(fā)電廠沖擊電流220KV母線110KV母線0.906kA0.578kA2.306kA1.471kA10KV母線0.439kA1.117kA6電氣設(shè)備的選擇6.1斷路器的選擇及校驗(yàn)（1）220kV側(cè)斷路器1）額定電壓選擇： 2）額定電流選擇： 相應(yīng)回路的，即： == 3）按開(kāi)斷電流選擇：=12.5kA,即12.5kA4）按短路開(kāi)斷電流選擇：=32kA,即32kA根據(jù)電氣設(shè)備選型手冊(cè)選擇LW23－252型SF6斷路器，其參數(shù)：額定電壓220kV，最高工作電壓252kV，額定電流1250A，額定開(kāi)斷電流40kA，短路關(guān)合電流100kA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值100kA，4s熱穩(wěn)定電流40kA，合閘時(shí)間0.1s，全開(kāi)斷時(shí)間0.06s。5）校驗(yàn)熱穩(wěn)定，取后備保護(hù)為2s，則：=0.06+2=2.06（s）因?yàn)?gt;1，故不考慮非周期分量，查表得=1.8s=1.8（s）（kA2s）（kA2s）即>滿足要求；(kA)<40(kA)滿足要求。檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定： =32(kA)<100(kA)滿足要求所以該型號(hào)斷路器滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-1。表6-1戶外LW23－220型SF6斷路器數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù) 計(jì)算數(shù)據(jù)252kV253kV1250A220A100kA32kA40kA12.5kA100kA32kA6400kA2.s281.25kA2.s（2）110kV變壓器側(cè)斷路器同理110kV斷路器選擇戶外LW25－110型SF6斷路器能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-2。表6-2戶外LW25－110型SF6斷路器數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù) 126kV126kV126.5kV1250A440A31.5kA2.6kA80kA6.7kA80kA6.7kA3969kA2.s12.2kA2.s（3）110kV側(cè)出線斷路器同理選擇戶外LW25－110型SF6斷路器能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-3。表6-3戶外LW25－110型SF6斷路器數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù) 126kV126kV126.5kV1250A244A31.5kA2.6kA80kA6.7kA80kA6.7kA3969kA2.s6.76kA2.s（4）10kV側(cè)斷路器同理選擇戶外ZW12－12型真空斷路器能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-4。表6-4戶外ZW12－12型真空斷路器數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù) 126kV12kV11.5kV3150A2400A100kA32.5kA31.5kA12.7kA100kA32.5kA6400kA2.s290kA2.s（5）10kV側(cè)各回出線斷路器選擇戶外LW3－12型真空斷路器能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-5。表6-5戶外LW3－12型SF6斷路器數(shù)據(jù)回路 11211.54001154032.51612.74032.51024kA2.s161kA2.s21211.540057.54032.51612.74032.51024kA2.s161kA2.s31211.54001344032.51612.74032.51024kA2.s161kA2.s41211.54001534032.51612.74032.51024kA2.s161kA2.s51211.54001284032.51612.74032.51024kA2.s161kA2.s61211.5400324032.51612.74032.51024kA2.s161kA2.s6.2隔離開(kāi)關(guān)的選擇及校驗(yàn)（1）220kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)選擇GW7－220DW型隔離開(kāi)關(guān)能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-6。表6-6GW7－220DW型隔離開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)252kV1600A3072kA2.s253kV220A281kA2.s（2）110kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)選擇GW4－110Ⅱ型戶外隔離開(kāi)關(guān)能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-7。表6-7GW4－110型戶外隔離開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)126kV125kV2000A3969kA2.s440A12.2kA2.s100kA6.7kA（3）10kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)選擇GW10－10T型隔離開(kāi)關(guān)能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6.8。表6-8GW10－10T型隔離開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)11.5kV11.5kV3000A2400A28125kA2.s290kA2.s160kA32.5kA6.3互感器的選擇及校驗(yàn)電流互感器選擇（1）220kV側(cè)電流互感器額定電流：==額定電壓：，=220kV根據(jù)電氣設(shè)備選型手冊(cè)選擇LB6－220型電流互感器，其參數(shù)為額定電流比600/5，準(zhǔn)確級(jí)0.5，二次負(fù)荷2，1S熱穩(wěn)定電流31.5kA，動(dòng)穩(wěn)定電流80。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：=12.52×1.8=281（kA2.s）=（）2=31.52=992.23（kA2.s）＞滿足要求動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：=80（kA）=32（kA）＞滿足要求所以該型號(hào)電流互感器滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-9。表6-9LB6－220型電流互感器數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)220kV220kV600A220A>992.23kA2.s281kA2.s>80kA32kA（2）110kV側(cè)電流互感器選擇LB7－110W型電流互感器能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-10。表6-10LB7－110W型電流互感器數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)110kV110kV2×600440A>1225kA2.s12.2kA2.s>89kA6.7kA（3）10kV側(cè)電流互感器選擇戶外LMC－10型電流互感器能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-11。表6-11戶外LMC－10型電流互感器數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)10kV10kV3000A24000A2≥50265kA2.s290kA2.s>280kA32.5kA電壓互感器的選擇（1）220kV側(cè)電壓互感器根據(jù)電氣設(shè)備選型手冊(cè)選擇JCL－220單相串級(jí)油浸式全封閉型電壓互感器，技術(shù)參數(shù)為：初級(jí)繞組額定電壓（UNI）為220/kV，次級(jí)繞組額定電壓（UN2）為0.1/kV，二次負(fù)荷準(zhǔn)確等級(jí)為0.5級(jí)為100MVA，變比為220000//100//100。2）220kV輸電線路側(cè)，電壓互感器采用TYD220－0.0075H單相電容式電壓互感器，技術(shù)參數(shù)如下：UNI為220/kV，UN2為100/kV，二次負(fù)荷100MVA準(zhǔn)確級(jí)等級(jí)為0.5級(jí)。（2）110kV側(cè)電壓互感器1）據(jù)電氣設(shè)備選型手冊(cè)選擇JCL6－110單相串級(jí)油浸式全密封型電壓互感器，，技術(shù)參數(shù)如下：UNI為110/kV，UN2為0.1/kV，二次負(fù)荷0.5級(jí)為100MVA，變比為11000//1000//100。2）其110kV出線側(cè)采用TYD110/－0.01H，單相單柱式，電容式電壓互感器，技術(shù)參數(shù)為：UNI為110/kV，UN2為0.1/kV，二次負(fù)荷0.5級(jí)為150MVA。（3）10kV側(cè)電壓互感器10kV母線上電壓互感器：采用JSJW－10，單相單柱式,電容式電壓互感器,技術(shù)參數(shù)為：UNI為0.1kV，UN2為0.1/kV，二次阻抗為0.15Ω，變比為10000//100/100/3。6.4母線的選擇及校驗(yàn)（1）220kV側(cè)母線的選擇短路計(jì)算求得：=12.5（kA）1）最大負(fù)荷持續(xù)工作電流=(2××1.05)/()=(2×40×1.05)/( ×220)=220（A）2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇取=0.9(A/mm2)即：220/0.9=244（mm2）根據(jù)電氣設(shè)備選型手冊(cè)選擇LGJ-400型鋼芯鋁絞線，系數(shù)=1，最高允許溫度為70℃，長(zhǎng)期允許載流量即=610A，基準(zhǔn)環(huán)境溫度為+25℃，S=240mm2,考慮到環(huán)境溫度的修正系數(shù)：=610×0.88=537（A）>3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)用主保護(hù)時(shí)間即=0.05s來(lái)校驗(yàn)=0.06+0.05=0.11（s）因?yàn)?lt;1s，故要考慮非周期分量，查表：=0.15s=0.05 ，=0.05s=0.15+0.05=0.2（s）=12.52*(0.15+0.05)=31.25（kA2·s）4）運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體最高溫度=40+(70-40)(220/537)2=45℃5）查表得C=97小于所選導(dǎo)體截面S=244mm2即能滿足要求6）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)取相間距離a=3m，絕緣子跨距L=1.5m電動(dòng)力最大彎矩=滿足要求。7）按電暈電壓校驗(yàn),，即：<滿足要求選擇該型號(hào)母線能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-12。 表6-12LGJ-240型鋼芯鋁絞線數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)610A220A240mm258.5mm2278.9kV253kV（2）110kV側(cè)主母線選擇同上，選擇兩根LGJQ－500型鋼芯鋁絞線能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-13。表6-13LGJQ－500型鋼芯鋁絞線數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)945A440A500mm212.1mm2142.5kV126.5kV（3）10kV側(cè)母線選擇 選擇兩條125×10矩形鋁母線能滿足要求，數(shù)據(jù)如表6-14。表6-14125×10矩形鋁母線數(shù)據(jù)項(xiàng)目產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)3630A 2400A2500mm266.2mm27防雷保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)7.1防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)一般情況下，變電所的雷擊害類(lèi)型有兩個(gè)，防雷保護(hù)一是防直擊雷，一般采用避雷針和避雷線，避雷針裝在高于建筑的四角，并與建筑內(nèi)鋼筋連接，利用建筑鋼筋和接地線等把雷擊電流導(dǎo)入大地；二是防雷電波側(cè)擊雷，在電站內(nèi)內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器，該閥型雷器是用來(lái)限制過(guò)電壓的，它與被保護(hù)的元件相互并聯(lián)連接，當(dāng)雷電波雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入時(shí)，可以限制侵入變電所的雷電波的幅值，由于并聯(lián)的原因，避雷器首先放電，導(dǎo)致電壓減小，即限制了被保護(hù)元件或設(shè)備的作用電壓過(guò)大，從而保護(hù)了其它電氣設(shè)備，同時(shí)在距變電所適當(dāng)距離內(nèi)裝設(shè)可靠的進(jìn)線保護(hù)，如設(shè)置避雷線保護(hù)線路等。本次設(shè)計(jì)變電所地址位于城郊，地勢(shì)比較平坦，220kV降壓變電站的設(shè)計(jì)規(guī)模為中型變電所，占地面積較大，擬設(shè)計(jì)平面圖為正方形，電站避雷針設(shè)計(jì)概圖見(jiàn)圖7-1：圖7-1變電所避雷針保護(hù)圖7.2避雷器選擇計(jì)算220kV避雷器選擇計(jì)算（1）避雷器的滅弧電壓：（2）避雷器的工頻放電電壓：直接接地110~220kV，=3（3）避雷器的殘壓：（4）避雷器的沖擊放電電壓：根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)選取FZ-220J型閥型避雷器能滿足要求。（1）110kV避雷器選擇計(jì)算1）避雷器的滅弧電壓：2）避雷器的工頻放電電壓：直接接地110~220kV，=33）避雷器的殘壓：4）避雷器的沖擊放電電壓：根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)選取FZ-110J型閥型避雷器能滿足要求。（2）10kV避雷器選擇計(jì)算1）避雷器的滅弧電壓：2）避雷器的工頻放電電壓：3）避雷器的殘壓： 4）避雷器的沖擊放電電壓： 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)選取FZ-10型閥型避雷器能滿足要求。具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表7-1。表7-1各級(jí)電壓等級(jí)避雷器參數(shù)表型號(hào)額定電壓有效值（kV）滅弧電壓（kV）工頻放電電壓有效值（kV）沖擊放電電壓峰值(1.5/20μs1.5/40μs)不