【电气工程及其自动化】某220kv枢纽变电站电气一次部分初步设计

本科生毕业设计（论文）某220KV枢纽变电站电气一次部分初步设计二级学院信息科学与技术学院专业电气工程及其自动化完成日期2014年5月10日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录1前言12原始材料及分析13电气主接线的设计及主变选择331电气主接线设计3311概述3312220KV侧主接线方案3313110KV侧主接线方案531410KV主接线设计方案732主变压器的选择84短路电流计算841概述8411短路的危害8412短路计算的基本假设9413短路电流的计算程序942短路计算说明1042110KV母线的母联断路器合闸运行1042210KV母线的母联断路器分闸运行195导体和主要电器的选择设计2451总则24511一般规定和原则24512有关的几项规定25513按额定电压选择的要求是25514按额定电流选择的要求是26515短路热稳定校验的要求是26516校验动稳定校验的要求是2652母线的选择设计26521母线材料的选择26522母线截面形状选择26523220KV母线选择27524110KV母线选择2952510KV母线选择3053断路器的选择设计32531断路器的选择要求31532220KV侧断路器的选择32533110KV断路器选择3353410KV断路器的选择3454隔离开关选择设计35541隔离开关选择要求35542220KV侧隔离开关35543110KV侧隔离开关3654410KV隔离开关选择3755互感器的选择设计37551电流互感器的选择37552220KV侧电流互感器选择38553110KV侧电流互感器选择3955410KV侧电流互感器选择40555电压互感器选择4056限流电抗器的选择41561额定电压和额定电流的选择41562热稳定和动稳定的校验4257高压熔断器的选择426防雷设计4361避雷针的配置原则4362避雷器的配置原则4363计算与选择437继电保护设计4571变电所主变保护的配置4572220KV、110KV、10KV线路保护部分468电气总平面布置及高压配电装置的选择4781电气平面布置4782高压配电装置的选择47致谢48参考文献49附录50某220KV枢纽变电站电气一次部分初步设计摘要本设计讨论的是某220KV枢纽变电站电气一次部分初步设计，是对电气工程及其自动化专业完成本专业课程后的一次考核，首先对原始资料进行分析，然后进行负荷计算、主接线和主变压器的选择确定，再在此基础上进行短路计算，导体和电气设备的选择校验和确定，最后进行防雷接地设计及配电装置的选择。关键词变电站；主接线选择；短路计算；设备选择；避雷设计THEPRELIMINARYDESIGNOFASYSTEMINA220KVSUBSTATIONABSTRACTTHISDISCUSSIONOFTHEDESIGNISAPARTOFTHEPRELIMINARYDESIGNOFA220KVHUBSUBSTATION,WHICHISTHEELECTRICALENGINEERINGANDITSAUTOMATIONMAJORONCEAFTERTHECOMPLETIONOFTHISPROFESSIONALCOURSEASSESSMENT,FIRST,THEANALYSISOFRAWDATA,ANDTHENTHELOADCALCULATION,THEMAINTRANSFORMERPRIMARYWIRINGANDSELECTOK,AGAININTHISSHORTCIRCUITCALCULATIONSONTHEBASISOF,THECHOICEOFCONDUCTORSANDELECTRICALEQUIPMENTCALIBRATIONANDDETERMINATION,FINALLY,LIGHTNINGPROTECTIONANDGROUNDINGEQUIPMENTDESIGNANDSELECTIONOFDISTRIBUTIONKEYWORDSSUBSTATIONLORDWIRINGANDSELECTSHORTCIRCUITCURRENTEQUIPMENTSELECTIONLIGHTINGPROTECTIONDESIGN1前言第一章电气主接线的设计及主变的选择，对主接线的设计提出了多种方案，并进行了论述，分析比较了各种主接线形式的优缺陷，选择最佳主案；第二章短路电流的计算，第三章导体及电器的选择，本章详细介绍了变电站中的设备选取，对设备的参数进行了校验论证。第四章防雷保护，对变电站的直击雷防护、雷电过电压防护进行了比较全面的介绍。第五章继电保护及自动装备的配置，结合相关规范对变电站的设备保护做了系统的分析论述。本设计中的文字符号和图形符号采用了新的国家标准。2原始材料及分析1变电站的建设规模（1）类型220KV枢纽变电站（2）最终容量根据工农业负荷的增长，需要安装两台220/110/10KV，120MVA的主变压器，容量比为100/100/50，一次设计，两期建成。2电力系统与本所连接情况（1）新建的220KV变电站，连接着220KV和110KV两个电力系统，担负着一个地区的供电，是一座枢纽变电站。（2）变电站与220KV电力系统连线有两回，与110KV电力系统连线有三回。（3）电力系统总装机容量为464万千瓦，本变电站在系统最大运行方式下，系统的正序、负序、零序阻抗如图21（此阻抗值为SJ100MVA时的数值，括号内的数值为零序阻抗）。图21系统的正序、负序、零序阻抗图（4）变电站在地理学中所处的地理位置、供电范围示意图如图223电力负荷水平（1）220KV出线回路数最终5回，本期2回，其中出线1、2回的最大输送容量为图22所设计的变电站地理位置、供电范围图250MVA，其余3回线路每回的最大输送容量为180MVA，最大负荷利用小时数TMAX5000H，为一级负荷。（2）110KV出线回路数最终8回，本期5回，其中出线1、2、3回的最大输送容量为40MVA，TMAX5000H，为一级负荷，其余线路每回的输送容量均按30MVA设计，TMAX3000H以上。（3）10KV出线最终4回，本期一次建成。每回线的最大输送容量为2MVA，10KV无电源，设计10KV配电装置时予留两个扩建空间，作为备用。4环境条件（1）当地年最高温度417，年最低温度为206，最热月平均最高温度325。（2）当地海拔高度3968M，P973327PA。（3）当地雷电日数154日/年。3电气主接线的设计及主变选择31电气主接线设计311概述电气主接线又称一次接线，它是电厂变电所，电力系统传递电能的通路，主接线是发电厂变电站电气部分的主体，其中包括发电机，变压器，母线，断路器，隔离开关，电抗器等主要设备，变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位、变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。查发电厂电气相关内容1可知220KV变电所中的110KV配电装置，当出线回路数在6回以下时宜采用单母线或分段单母线接线，6回及以上时，宜采用双母线接线。220KV终端变电所的配电装置，当能满足运行要求时，宜采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路变压器组或桥形接线等。当能满足电力系统继电保护要求时，也可采用线路分支接线。220KV配电装置出线在4回及以上时，宜采用双母线或其他接线。采用双母线或单母线的110220KV配电装置，当断路器为少油型时，除断路器有条件停电检修外，应设置旁路母线，当110KV出线回路数为6回及以上，220KV出线为4回及以上时，可装设专用旁路断路器。312220KV侧主接线方案本变电站高压侧220KV出线回路数5回，本期建成两回，其中线路一，二的最大输送容量为250MVA，其余3回线路每回的最大输送容量为180MVA，最大符合利用小时数TMAX5000H，为一级负荷根据以上原始资料拟定了两个主接线方案，具体分析如下方案一，见图31所示。图31双母线接线如图31是单断路器不分段双母线接线，其中母线处于工作状态，组母线处于备用状态，组与组母线之间由母联断路器QF进行联络，正常运行时，母联断路器QF是断开的，每一回进出线接到I短母线上的隔离开关是闭合的，接到II短母线上的隔离开关是断开的，双母线接线最主要的优点是灵活性高，它具有以下五个功能1检修任意一组母线可不中断供电。2检修任意回路的断路器，只中断该回路供电。3工作母线发生故障可通过倒闸操作将所有回路转移到备用母线上，使装置迅速恢复供电。4检修任一回路隔离开关，可用母线联络断路器代替它的工作，不至于使该回路供电长时间中断。5在个别回路发生故障，断路器因故不能跳闸时，可用母线联络断路器QF代替切断该回路。图31这种双母线不分段接线的主要优点是灵活性高，便于扩建，但此种接线的主要缺点有1增加了一组母线，就需要使每回路增加一组母线隔离开关。2当母线故障检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作，为了避免隔离开关误操作，需要在隔离开关和断路器之间装设联锁装置。根据以上分析及相关规范，本方案满足该变电站220KV侧主接线的要求。方案二，见图32所示。图32双母线带旁路母线接线方案二如图32，是在方案一的基础上增设了一条旁路母线，其目的是为了在出线断路器检修时不中断该回路的供电，提高了供电可靠性，但是比起方案一来说增加了一条旁路母线，旁路短路器，隔离开关等设备，扩大了占地面积，投资增加。综合考虑本次设计220KV高压侧接线方式采用方案一，即双母线接线。313110KV侧主接线方案方案一，见图33所示。图33双母线接线如图33，本方案为双母线接线，其优缺，在高压侧主接线方案中以作分析，这种主接线运用到中压侧110KV主接线当中，设计运行方式为双母线同时工作方式，这样可以大大提高双母线的供电可靠性，所谓双母线同时工作，是指两段母线同时带电，母线联络断路器QF闭合的运行，合理分配负荷，这种方式减少了单组母线上的汇流量，如果一段母线故障，只造成部分的线路短时间停电，双母线同时工作这种运行方式适用于一、二、三级负荷，目前在我国35220KV的配电装置中采用较多。这种工作方式的缺点是平时没有备用母线。方案二，见图34所示。图34双母线带旁路母线接线如图34,方案二为带双母线带旁路母线接线，与方案一双母线接线相比较供电可靠性提高了，从经济上分析比较，由于110KV侧出线回路多，方案二投资比方案一大，设计中断路器选用六氟化硫断路器，检修周期长，综合分析本设计选择方案一作为站内中压侧110KV主接线方案。31410KV主接线设计方案方案见图35所示。图35单母线分段接线如图35本方案采用的是单母线分段接线，其优点如下1用断路器把母线分段后，对重要的负荷可以从不同段引出两个回路，由两个电源供电。2当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段自动切除，保证正常母线不间断供电和不至使重要负荷停电。缺点1当一段母线或者母线隔离开关故障或检修时，该段母线回路都要在检修间停电。2当出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越。3扩建时需要向两个方向均衡扩建。4母线用断路器QF分为I，II段，电源和引出线大体上平均分配在两段母线上，母线分段的目的是减少母线故障时停电范围，例如在II段母线上短路时，接在II短母线上有电源的断路器，包括分段断路器QF在继电保护装置的作用下均自动断开，因而I段母线可以继续供电，提高了可靠性，另外，在检修母线时也可以分段检修，提高了灵活性。经过以上分析讨论，选择将同步调相机接在10KV侧母线上的方案为该变电站内低压侧10KV主接线选择本方案。32主变压器的选择当变压器容量达100MVA时，常用强迫油循环冷却方式。根据电力工程电气设计手册2规定“在220KV及以上的变电所中，宜优先采用自耦变压器”。因为自耦变压器与同容量的普通型变压器相比较，具有以下优点A、消耗材料少、等价低、有功、无功损耗小、较率高。B、高中压线圈的自耦联系，阻抗小，对改善系统稳定性有一定作用。C、还可扩大变压器极限制造容量，便利运输和安装。另外，在大型的电力系统和降压变电站中，由于普通的三绕组变压器主要应用在中压侧的中性点具有不接地方式，而待建变电站中压侧的中性点采用直接接地的方式，耦变压器的高、中压绕组构成直接的电气联系，因此，自耦变压器更适合在中压侧为110KV及以上电压中性点直接接地系统中。此外，同一电压等级的自耦变压器比相同容量和变比的普通三绕组变压器在价格上要便宜。综上所述，本次设计变电所采用三绕组自耦变压器，查相关的设备手册得3本次设计选2台容量为120MVA的主变压器，型号为SFPSZ7120000（三相强迫油循环风冷三绕组有载调压变压器），变压器的容量比为100/100/50，变比为220/121/11，变压器的参数如表31。表31变压器参数空载损耗（KW）负载损耗（KW）空载电流（）U12U13U2311842508140230704短路电流计算41概述短路是电力系统中最严重的故障，他能破坏对用户的正常供电和电气设备正常工作，因此变电所电气部分的设计和运行，都必须靠到可能发生的各种故障情况，本设计以三相对称短路情况作为分析计算。411短路的危害电力系统发生短路时，电压严重下降，可能破坏各电厂并联运行的稳定性，使整个系统被解列成为几个异步运行的部分，这时某些发电厂可能过负荷，因而使频率下降，供电频率下降导致包括锅炉给水的水泵电动机在内的所有异步电动机转速下降，锅炉打不进水，发电厂出力也进一步下降，直至无法运行。为了保证发电厂的运行，不得不切除一部分负荷。短路时电压下降的越大持续时间越长，破坏整个系统稳定运行的可能性越大。412短路计算的基本假设计算短路电流的目的是为了在电器装置的设计中用来选择电气设备、选择限制短路电流的方式、设计继电保护装置和分析电力系统的故障等，选择电气设备时，一般只需近似计算该设备的最大可能三相短路电流值，设计继电保护和分析电力系统故障时，必须计算各种短路情况下系统各支路中的电流和各点的电压。考虑到现代电力系统的实际情况，要进行极准确的短路计算非常复杂的，同时对决大部分实际问题，并不需要十分精确的计算结果，为了使计算简化，多采用近似计算方法。这种方法是建立在一系列假定的基础上的，并且使计算结果稍微偏大一点，一般误差为1015，计算短路电流的基本假设如下1认为在短路过程中，发电机的转速相同，电势相位相同，即发电机无摇摆现象。2不考虑系统的磁饱和，因此可以认为短路回路各元件的感抗为常数，这将使短路电流的计算分析大大简化，并可应用重叠原理。3变压器的励磁电流略去不计。4所有元件的电容略去不计。5认为三相系统是对称的。413短路电流的计算程序在进行短路电流计算时，应该根据计算要求收集有关资料，如电力系统接线图，运行方式和各元件的技术参数等，首先做出计算电路图，再做出针对各短路点的等值电路图，然后利用网络简化规则，化简等值电路，求出短路总电抗，最后根据总电抗即可求出短路电流值，下面分别讨论计算电路图，等值电路图以及短路总电抗的计算。1计算电路图计算短路电流用的计算电路图是一种简化了的单线图，图中只需要画出与计算短路电流有关的元件以及它们之间的连接，并在各元件旁注明它们的参数，为了计算方便，图中按顺序编号，计算电路图中各元件的接线方式，应根据电气装置的运行方式和计算短路电流的目的决定。设计继电保护装置时，要计算电气装置或整个电力系统在不同运行方式时的短路电流，这些都应在计算电路图中反映出来。短路时，同步补偿机和同步电机也向短路点供给短路电流，在计算电路图中应把它看作附加的电源，在距离较远和同步电动机的总功率在1000KVA以下时，对短路电流影响较小，可不考虑，计算电路图中可能有几个用变压器联系起来的电级，在使用计算中，为了计算方便，各电压级均用与之相应的平均额定电压代替，并注明在计算电路图中母线上，平均额定电压见表41。表41平均额定电压额定电压（KV）50033022011060351063平均电压（KV）5253462301156337105633152等值电路图由于短路电流是对各短路点分别进行计算的，所以等值电路图必须按照指定的各短路点参照计算电路图分别做出，等值电路中各元件用它的等值电抗标么值表示，并注明元件的顺序编号，横线下表示电抗标么值。在画某一短路点的等值电路图时，只需表示该点短路时短路电流所通过的元件的电抗。3短路回路总电抗的计算先求出各元件的电抗，再算出该元件的平均额定电压的标么值，根据所求得的各元件电抗标么值便可做出等值电路图，利用网络化简规则求出总电抗的标么值。42短路计算说明因为短路计算主要用于设备的选择及校验，因此选择三相对称短路作为分析计算，本变电站设计分两种情况进行分析计论一、10KV母线上的母联断路器合闸运行二、10KV母线上的母联断路器分闸运行。以下分别进行讨论分析。42110KV母线的母联断路器合闸运行1计算短路电抗如图41。图41短路电抗图选择K1，K2，K3作为短路点分析计算。计算各元件的标么值，（，MVASB10）由原始材料已知可得0094，01199。AVBU1X4变压器的标么值计算（）1423715（41K122K13KU32K121）（）147231（42KU122K32K13K122）（）237148（43K1213K32KU21K123）所以0125（412XNBKS010524）00083（452NBKU1）00667（4632XNBKS01082）0125000830066713223X3X22点短路分析K（1）点发生短路时其等值简化电路如图42。3图4210KV侧短路电抗化简图（4062512501327X7）（40428302388）（404670329X9）（45840170651010）根据图三可求出短路回路总的电抗标么值00853X（4723105813XIK11）（4KAUSIAVBK46351037213312）根据图三算出（4KIIK958403913）KAIIK397210当点发生短路时，流过两个变压器低压侧出线的短路电流及两个同步调相机出3K线的短路电流分别为KAII5327932KI698421065短路容量（4KSMVAUAVK743314）短路冲击电流（4CJIKAIK3816452315）根据主变1，2低压侧10KV出口断路器的额定开断电流容量，考虑在低压侧10KV出口断路器前串联一个电抗器，其型号选择如表42。表42电抗器参数表型号额定电压（KV）额定电流（A）电抗器（）额定电感（MH）动稳定电流峰值（KA）4S热稳定流（4S）NKL10300012103000120459100170最大负荷电流的计算由原始资料科知10KV侧4回，每回出线最大输送容量2MVA，站用电容量按站用电变压器容量考虑6302KVA。根据设计资料可以知道10KV母线上的最大负荷容量为863MVA，两个同步调相机的额定电流为788A最大负荷电流（4KAIL0472781036MAX16）所选择限流电抗的额定电压为10KV，额定电流为3000A电抗器百分电抗值的选择变压器10KV出口短路器容量按750MVA考虑X016DDBS7506211SD电抗器电抗标么值DK06853074（4291174122NBAVKDUISX17）选型为NKL10300012的水泥柱式电抗器，所选限流电抗基准标么值为（42210109410533NBDKBAVSXI18）加入限流电抗器后等值电路如图43图4310KV侧短路电抗化简图（4138029406729406713123XXA19）06421906250948471B13604AX584210415691503KXIKAUSIAVB2693510633短路冲击电流和短路容量CJIKIK492523SMAAV596103671短路全电流最大有效值IIKIMP753电抗器校验A动稳定校验，该电抗器动稳定电流为1001KA，大于三相冲短路击电流9249KA，故动稳定合格。B校验短路时母线的残余电压合格（470145326913KAIXUDKE20）C校验正常运行时电压损耗合格5SI导体最小允许截面DZTCISMIN式中静态短路电流（A）C热稳定系数（取87）I短路电流等值时间SDZT由计算时间T可查表查出短路电流周期分量等值时间TZ，取“05Z“I1根据短路电流计算时间T4S，查出，所以，35ZSSTDZ531053，满足要求。2MIN17538742MTCISDZMINI（2）动稳定校验硬铝最大允许应力、69106PASI（2）动稳定校验硬铝最大允许应力、69106PASMIN所选母线截面SI1250MM2，根据热稳定决定的导体最小截面DZTCISMIN式中，热稳定系数C取87，10KV短路电流计算时间KAI693Z取3S，则由前面计算可知DZT6DZTS所以，满足要求2MIN7287MCISZMINSI（2）动稳定校验硬铝最大允许应力、69106PA、回总和最大输送容量为250MVA，所以每回出线容量均不会超过250MVA（1）额定最高电压选择220KV115253KV5MAXAXDU7（2）额定电流选择考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，AXDEI所以相应回路的105。MAXDIN即06889KA58MAXDI2035105NUS根据以上数据可以初步选择LW6220型SF6断路器其参数如表51表51LW6220型断路器参数表额定电压最高工作电压额定电流额定开断电流额定关合电流峰值动稳定电流峰值4S热稳定电流额定开断时间额定闭合时间固有分闸时间燃弧时间220KV252KV2500A50KA100KA100KA50KA006S009S0036S005S（3）按开断电流选择传统电磁式保护装置启动和执行机构时间之和一般为005006S，则0050036008601S59KTZBFT当开断时间较短（）时，需计及非周期分量，用短路全电流进行校验，S10KI即5102“2AKTTPTKEDEIII式中开断瞬间短路电流周期分量有效值，开断时间小于01秒时，。PTI“IPT非周期分量衰减时间常数，、分别为电源至短路点的等效总ATATRXR电抗和总电阻。所以当开断电流小于01S时，、分别为电源至短路点的“IPTATRXR等效总电抗和总电阻，忽略电阻，趋于无穷，故。A“IK所以4215KA，即KAEKDI“I2154EKDI（4）按短路关合电流选择AICJEG780（5）校验热稳定，由原材料有后备保护为015S00360050086S511QKTFRT008601502366S512JDZI”242152023664203513KQKTSKA2T502410000514YI2即，满足要求。KY（6）检验动稳定KA，满足要求。74810CJDWI计算表明选择LW6220型断路器符合要求，故选择LW6220型断路器。533110KV断路器选择1110KV侧母线上每回出线容量都不超过100MVA。按100MVA考虑每回出线最大输送容量。（1）额定最高电压KVUD512605MAXAX（2）额定电流DEIMAXDIKASN10350根据以上数据可以初步选择LW14110高压六氟化硫断路器，其参数见表52表52LW14110型断路器参数表额定工作电压最高工作电压额定工作电流额定开断电流额定关合电流峰值动稳定电流峰值3S热稳定电流额定开断时间额定闭合时间固有分闸时间燃弧时间110KV126KV2500A100KA80KA80KA315KA006S009S003S005S（3）按开断电流选择传统电磁式保护装置启动和执行机构时间之和一般为005006S，则KTZBSTF108305当开断电流小于01S时，、分别为电源至短路点的等效“IPTATRXR总电抗和总电阻，忽略电阻，趋于无穷，故。A“IK所以KAIKED198（4）短路关合电流ICJEG82（5）检验热稳定取后备保护为015SSTTFQK0503JDZ2318KATIQKK22“49YS275635即，满足要求。K（6）检验动稳定，满足要求。DWIKACJ8计算表明选择LW14110高压六氟化硫断路器能满足要求，故110KV侧采用LW14110型断路器。53410KV断路器的选择1根据设计资料可以知道10KV母线上的最大负荷容量为863MVA，两个同步调相机的额定电流为788A（1）额定最高电压KVUD510MAXAX（2）额定电流DEIMAXDIINS2305KA27810365根据以上数据可以初步选择SN1010III高压六氟化硫断路器，其参数见表53表53SN1010型断路器参数表额定工作电压最高工作电压额定工作电流额定开断电流额定关合电流峰值动稳定电流峰值3S热稳定电流额定开断时间额定闭合时间固有分闸时间燃弧时间10KV11KV3000A40KA125KA125KA315KA006S009S003S005S（3）按开断电流选择传统电磁式保护装置启动和执行机构时间之和一般为005006S，则KTZBSTF108305所以采用公式52。当开断电流小于01S时，、分别为电源至短路点的等效“IPTATRXR总电抗和总电阻，忽略电阻，趋于无穷，故。A“IK所以KAIKED2693（4）短路关合电流ICJEG49（5）检验热稳定取后备保护为015SSTTFQK08503JDZ231KATIQKK222“669YS7535即，满足要求。K（6）检验动稳定，满足要求。DWIKACJ492计算表明选择SN1010户内少油断路器能满足要求，故10KV侧采用SN1010型断路器。54隔离开关选择设计541隔离开关选择要求（1）隔离开关的额定电压应等于或大于电气装置额定电压。（2）隔离开关的额定电流应等于或大于通过隔离开关的长期最大荷电流。（3）隔离开关的动稳定电流峰值应等于或大于通过隔离开关的三相短路冲击电流，当安装的6KV及以下隔离开关的相间距离小于产品规定的最小相间距离时，应向制造部门咨询该情况下允许的动稳定电流。（4）根据隔离开关容许的T热稳定电流IT所算得的容许热效应大于或等于通2TI过隔离开关的短路电流热脉冲。542220KV侧隔离开关（1）额定最高电压选择KVKUD253120MAXAX（2）额定电流选择DEI考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以相应回路的105，即06889KA（515MAXDINIMAXDI2035105NUS）根据以上数据，可初步选择户外GW1220D型，隔离开关，其参数见表54。表54GW1220D型隔离开关参数表额定电压最高工作电压额定电流动稳定电流峰值热稳定电流4S220KV300KV1000A83KA33KAGW户外型隔离开关D带接地开关（3）校验热稳定00360050086SQKTFRT008601502366SJDZI”242152023664203KQKTSKA2T33244356YI2即，满足要求。K（4）检验动稳定KA，满足要求。74810CJDWI计算表明，选择GW1220D型隔离开关能满足要求，故选择该设备。543110KV侧隔离开关（1）额定电压KVUD512605MAXAX（2）额定电流EIASN31根据以上计算数据可以初步选择户外GW5110型隔离开关，其参数见表55。表55GW2110型隔离开关参数表额定电压最高工作电压额定电流动稳定电流热稳定电流5S110KV150KV600A50KA14KA（3）检验热稳定STTFQK08503JDZ231KATIQKK22“498YS2054即，满足要求。K（4）检验动稳定，满足要求。DWIKACJ8上述计算选择的GW2110型户外隔离开关能满足要求，故选择该设备。54410KV隔离开关选择（1）额定最高电压KVUD510MAXAX（2）额定电流DEIMAXDIINS2305KA0527810365由10KV断路器选择可知，初步选择户内型隔离开关GN210/3000A，见表56表56GN210/3000A型隔离开关参数表额定电压最高工作电压额定电流动稳定电流热稳定电流5S10KV15KV3000A100KA70KA（3）检验热稳定STTFQK08503JDZ231KATIQKK222“669YS24507即，满足要求。K（6）检验动稳定，DWIKACJ9上述计算选择的GN210/3000A型户外隔离开关能满足要求，故选择该设备。55互感器的选择设计551电流互感器的选择火电厂和变电所的电流互感器的选择应符合火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定8的要求，其选择和配置应按下列条件1形式电流以互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择，对于620KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器，对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。2一次回路电压，一次回路电流，电力变压器中性点，电MAXDEUMAXDEI流互感器的一次额定电流，应大于变压器允许的不平衡电流，一般可按变压器额定电流的30选择，安装在放电间隙回路中的电流互感器，一次额定电流按100A选择。中性点非直接接地系统中的零序电流互感器应按下列条件选择和校验（1）由二次电流及保护灵敏度确定一次回路启动电流；（2）按电缆根数及外径选择电缆式零序电流互感器窗口直径；（3）按一次额定电流选择母线式零序电流互感器母线截面；（4）准确等级电流以互感器准确等级的确定需先知电流互感器二次回路所接测量仪表和继电保护的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求最高的表计来选择。552220KV侧电流互感器选择1一次回路额定电压和电流的选择。一次回路额定电压和电流应满足。EUEIMAXAX,DEDEIU测量用电流互感器的一次额定电流不应低于回路正常最大负荷电流，且应尽可能比电路中的正常工作电流大左右，以保证测量仪表在正常运行时，指示在刻度标尺31的最佳位置，并且过负荷时能有适当指示。43KVKUDE25120MAX06889KAAXDI351NS（5KAIDE8267092020MAX16）2准确级的选择按电力工程电气设计手册9准确级的规定，本变电站所处位置和所接负荷比较重要，宜选用05级以下的级别。3按上面的计算要求，初步选用电流互感器LB220，技术参数见表57。表57LB220技术数据型号额定电流比1S热稳定倍数动稳定倍数LB2201200/530704热稳定校验。只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以一次额定电流的倍数来表示，热稳定校验式为EI1TKKETQIK21由上面计算得4203，（5SKA212963021ETISKA17）即。2E1TKI5动稳定校验。多匝式一次绕组主要经受内部电动力。公式为。CJDWEIKI1为动稳定电流倍数。DW由上面计算得KAICJ7480CJDWEDWEIKIKI112,22所以该设备符合要求。553110KV侧电流互感器选择按照220KV侧的电流互感器选择的方法进行选择1一次回路额定电压和电流的选择。KVKVUDE512610MAXEIAXDASN035KIDE6125120120MAX2准确级的选择选用05级以下的级别。3按上面的计算要求，初步选用电流互感器LB1110，技术参数见表58。表58LB110技术数据型号额定电流比1S热稳定倍数动稳定倍数LB1101200/535924热稳定校验KETQIK21上面计算得1543KSA，即。76423521ETIKETI215动稳定校验。多匝式一次绕组主要经受内部电动力。公式为，为动稳定电流倍数。CJDWEIKI1DW由上面计算得KAJ82，即。1295621DWEICJDWEIKI1该设备符合要求。55410KV侧电流互感器选择按照220KV侧的电流互感器选择的方法进行选择，这里只选择最大负荷侧的电流互感器。1一次回路额定电压和电流的选择。KVKUDE5110MAX根据原始资料，该回最大的负荷为2MVA。则该侧最大工作电流为MAX10IMAX10INS35MAX10KA120IE4522AX102准确级的选择选用05级以下的级别。3按上面的计算要求，初步选用电流互感器LA10型，技术参数见表59。表59LA10技数参数型号额定电流比A准确级1S热稳定倍数动稳定倍数LA10600/505901604热稳定校验KETQIK21上面计算得30256KQSA2，即。9160221ETIKKETQIK215动稳定校验。多匝式一次绕组主要经受内部电动力。公式为，为动稳定电流倍数。CJDWEII1DW由上面计算得KAJ492，即。761350621DWEKICJDWEIKI12按上面的校验方法校验，结果符合要求。555电压互感器选择电压互感器的选择和配置应按下列条件1型式电压互感器的型式应根据使用条件选择（1）220KV屋内配电装置，宜采用油绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。（2）35KV配电装置，宜采用油浸绝缘结构的电磁式电压互感器。（3）110KV以上配电装置，当容量和准确等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。（4）SF6全封闭组合电器的电压互感器采用电磁式，在需要检查和监视一次回路单相接地时，320KV宜采用三相五柱式电压互感器，35KV宜采用具有第三绕组的单相电压互感器。2电压互感器一次额定电压允许10的波动范围，二次电压应根据使用情况选择。3准确等级电压互感器应在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确等级。4电压互感器二次负荷容量应大于或等于二次负荷的容量。根据本变电站的条件选择电压互感器，其参数见表510。表510电压互感器选择安装地点型号额定电压二次负荷初级绕组次级绕组05级1级3级220KVJCC2203/20/1500100110KVJCC1101500100010KVJDF1010/2556限流电抗器的选择561额定电压和额定电流的选择限流电抗器的额定电压和额定电流需满足，。MAXAXDUMAXDEI当分裂电抗器用于发电厂发电机或主变压器回路时，一般按发电机或主变压器额定电流的70选择，当无负荷资料时，也按主变压器额定容量的70选。KVUN10MAXDIINUS23051KA0527810365AID4357MAX选择电抗器XKK10400010，技术参数见表511。表511XKK10400010参数型号额定电压（KV）额定电流（A）电抗器（）额定电感（MH）动稳定电流峰值（KA）4S热稳定流（4S）XKK1030001010300010045920480562热稳定和动稳定的校验普通电抗器和分裂电抗器的动、热稳定校验相同，均应满足KTKTQIKSAQSAIK2222,5630,3745086DWICJDWCJII49根据上面的技术参数，满足动热稳定。57高压熔断器的选择选择最大一回出线的高压熔断器。根据原始资料，10KV侧最大单回负荷为2MVA。则该侧最大工作电流为MAX10IMAX10INUS35AX10KA25熔断器的额定电压应大于或等于线路工作电压，电流应大于工作电流，初选定RN110/200型的高压熔断器。技术参数见表512。表512RN110/200参数型号额定电压额定电流开断容量（不少于）最大开断电流熔管数RN110/20010KA200A200MVA12KA16防雷设计变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复会严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。61避雷针的配置原则1电压110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000N米的地区，宜装设独立的避雷针。2独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10N。335KV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。4在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在装置中距离很难达到不小于15M的要求。62避雷器的配置原则1配电装置的每组母线上，应装设避雷器。2旁路母线上是否应装设避雷器，应看旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。3220KV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。4220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。5三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。6110KV220KV线路侧一般不装设避雷器。63计算与选择1220KV避雷器（1）避雷器的灭弧电压（61KVUCMDI420538）（2）避雷器的工频放电电压，直接接地，XGGFXK0130K（62KVUGFX2438/253）（3）避雷器的残压（63KVUKMIBHBC672）（4）避雷器的冲击放电电压（64BCCHFS03950）根据以上计算数据选取FZ220J型阀型避雷器能满足要求。2110KV避雷器（1）避雷器的灭弧电压（65KVUCMDI2105680）（2）避雷器的工频放电电压，直接接地，XGGFXK030K（66KVUGFX2193/516）（3）避雷器的残压（67KVUKMIBHBC36）（4）避雷器的冲击放电电压（68BCCHFS5190）根据以上计算数据选取FZ110J型阀型避雷器能满足要求。310KV避雷器（1）避雷器的灭弧电压（69KVUCMDI6512）（2）避雷器的工频放电电压（6GFXV93/410）（3）避雷器的残压（611KKMIBHBC2）（4）避雷器的冲击放电电压（612VUBCCHFS4095）根据以上计算数据选取FZ10型阀型避雷器能满足要求。各级电压等级避雷器参数见表61。表61各级电压等级避雷器参数表工频放电电压有效值KV8/20S雷电冲击波残压峰值不大于KV型号额定电压有效值KV灭弧电压KV不小于不大于冲击放电电压峰值15/20S及15/40S不大于KV5KA10KAFZ220J220200448536620652715FZ110J110100224268326326358FZ10101272631454550由于本次所设计选择变压器为分级绝缘，即220KV中性点绝缘等级为110KV，110KV中性点绝缘等级为35KV，所以220KV中性点应装设与中性点绝缘等级相同的避雷器，故220KV中性点装设FZ110，110KV中性点装设FZ40避雷器。7继电保护设计71变电所主变保护的配置继电保护与自动装置是变电站的重要组成部分，为了反映电力系统故障和不正常工作状态，满足各种故障时主保护与后备保护可靠动作，保证变电站及电力系统安全运行，在变电站各元件上应配置以下继电保护和自动装置。电力变压器是电力系统的重要电气设备之一，它的安全运行直接关系到电力系统的连续稳定运行，特别是大型电力变压器，由于其造价昂贵，结构复杂，一旦因故障而遭到损坏，其修复难度大，时间也很长，必然造成很大的经济损失。所以，本设计中主变保护配置如下1主变压器的主保护（1）瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。（2）差动保护对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。2变压器的零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。3主变压器的后备保护（1）过流保护为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。而本次所设计的变电所，电源侧为220KV和110KV，主要负荷在10KV侧，即可装设两套过电流保护，一套装在中压侧110KV侧并装设方向元件，电源侧220KV侧装设一套，并设有两个时限TS和T，时限定原侧为TTT，用U切除三侧全部断路器。（2）过负荷保护变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。72220KV、110KV、10KV线路保护部分1220KV线路保护220KV线路的安全运行，对整个电力系统有着相当重要的影响，所以，本工程为220KV线路配置的保护如下（1）光纤纵联差动保护（2）距离保护（3）零序过流保护（4）过电流保护2110KV线路保护由于110KV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其他作为一些地区变电所进线，所以稳定性要求较高，所以，110KV线路保护配置如下（1）距离保护（2）零序方向保护（3）过电流保护310KV母线保护对于10KV母线接线方式为单母线分段，可以配置的保护主要有过流保护，带时限跳分段开关，并利用装在变压器，断路器的后备保护来切除故障。410KV出线保护（1）电流保护线路故障瞬时跳开所在线路的断路器（2）过电流保护（3）过负荷保护8电气总平面布置及高压配电装置的选择81电气平面布置配电装置的整个结构天寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿。82高压配电装置的选择以上表中所列出各种间隔距离中最基本的最小安全净距，高压配电装置设计技术规程10中所规定的A值，它表明带电部分至接地部分或相间的最小安全净距，保持这一距离时，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的B、C、D值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而确定的。本变电所三个电压等级即220KV、110KV、10KV由电力工程电气设计手册9规定，110KV及以上多为屋外配电装置，35KV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所220KV及110KV采用屋外配电装置，10KV采用屋内配电装置。根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、中高型和高型等。1中型配电装置中型配电装置的