220kv变电站设计

1、220kv 变电站设计变电站设计 目录 第一章概述 .0 第二章 电气主接线 .1 第 2.1 节 220kv 地区重要变电站主接线设计.1 2.1.1 设计原则： .1 2.1.2 本站设计方案 .4 2.1.3 本站主接线特点 .5 第 2.2 节 主接线中的设备配置.5 2.2.1 断路器的配置 .5 2.2.2 隔离开关的配置 .6 2.2.3电压互感器的配置.6 2.2.4 电流互感器的配置 .6 2.2.5 电网中性点接地方式 .7 2.2.6 接地刀闸或接地器的配置 .7 第 2.3 节 主变压器台数、容量、型号的选择.7 2.3.1 选择原则： .7 2.3.2 本站主变压器台

2、数确定 .8 2.3.3 主变压器容量及型号的选择 .8 第三章 短路计算 .9 第 3.1 节 短路计算的前提条件及步骤.9 3.1.1 前提条件 .9 3.1.2 考虑因素 .10 3.1.3 一般计算步骤 .10 3.1.4 短路电流计算（短路电流表附后）.11 第四章 主要电气设备的选择和校验 .12 第 4.1 节 一般原则及技术条件.12 4.1.1 原则： .12 4.1.2 长期工作条件 .12 第 4.2 节 高压电气设备选择.13 4.2.1 高压断路器的选择 .13 4.2.2 隔离开关的选择.14 4.2.3 电压互感器的选择 .15 4.2.4 电流互感器的选择 .1

3、6 4.2.5 避雷器的选择 .17 4.2.6 电缆的选择 .20 第五章 csc-2000 变电站综合自动化系统方案.20 第 5.1 节 设计原则及要求.21 第 5.2 节 csc2000 系统结构及特点.22 5.2.1 结构 .22 5.2.2 特点 .23 1 5.2.3 用途.24 第 5.3 节 系统功能.25 第 5.5 节 系统数据通信.30 5.5.1 概述 .30 5.5.2 远动信息传送 .31 结论 .34 参考文献 .35 主要符号说明 .36 附录 .37 第一章概述第一章概述 本变电站为大型城市终端站。220vkv 为电源侧，110kv 侧和 35kv 侧为

4、负荷侧。 220kv 本期 2 回交联电缆（发展 1 回） ；110kv 本期 4 回电缆回路（发展 2 回） ；35kv30 回 电缆线路，一次配置齐全。其中 110kv 本期 4 回电缆线路最大负荷是160mw，最小 负荷是 130mw；远期 6 回电缆线路，最大负荷是 280mw，最小负荷是 230mw；35kv 侧负荷情况：（30 回电缆线路）远期最大负荷是 240mw，最小负荷是 180mw；近期最 大负荷是 240mw，最小负荷是 180mw。本站是重要的地区变电所，位于网络的终端， 高压侧以交换和接收功率为主，中压侧供给地区电能，低压侧供给附近用户。随着居民 用电水平的急剧提高，

5、市区中电力供应将日益紧张，规划论证结果表明，将 220kv 电压 等级引入市区、市中心区是提高供电能力有效、合理的方案。将 220kv 电压等级引入市 区，并以 110kv 和 35kv 电压等级配电，既能与市区现有的 35kv 和 110kv 电网紧密配 合，对不同容量规模的用户以合理的电压供电，提高供电能力，改善电网结构，提高供 电可靠性，又能节约电网整体投资。 市区中心的土地资源非常宝贵，电力设施属于城市基础设施之一，变电站在选址上应 结合需要和可能多方案来优化选址，减小占地并提高土地综合利用率是市区中建设变电 站的客观需要一味的减小占地而不顾安全运行等客观需要是不适宜的，应在综合利用土

6、 地方面多做考虑，总布置还应考虑工艺合理，满足城市规划、消防、换保、大件运输等 要求。 所以城市变电站设计的最基本的要求即：设备无油化，小型化，高参数，不检修，尽 量压缩占地满足较高的环保，消防，及城市规划的要求，具有较高的供电可靠性和运行 安全性，并提高变电站用地的综合利用率。总布置需认真考虑出线问题，变电站进出线 均为电缆，规模庞大，变电站占地小，出口集中，如何与规划允许的条件相结合较为困 难。本站 35kv-220kv 进出线电缆共 36 回，考虑投资因素电缆设施全部采用沟槽、 排管方式尽量分散由站的三面引出，回避了采用电缆隧道的方式。 本站初期为少人值班，待取得一定运行经验后，逐渐过度

7、到无人值班，接受集控站控 制。 1 第二章第二章 电气主接线电气主接线 电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。 主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切 相关，并且对电气设备选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因 此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确 定主接线方案。 第第 2.12.1 节节 220kv220kv 地区重要变电站主接线设计地区重要变电站主接线设计 2.1.12.1.1 设计原则设计原则： 变电所根据 510 年电网发展规划进行设计。在有一、二级

8、负荷的变电所中宜采用双 路电源供电装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设三台主变压器，如变电 所可由中、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。 装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于 60%的 全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。 变电所的主接线，应根据变电所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性 质等条件确定。并应满足供电可靠，运行灵活，操作检修方便，节约投资和便于扩建等 要求。 主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。 主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度。 主接线应满足在调度，

9、检修及扩建时的灵活性。 主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理（即投资省、占地面积小， 电能损失少） 。 变电所电气主接线指变电所的变压器，输电线路与电力系统连接，从而完成输配电任 务。变电所主接线是民力系统的一个重要组成部分，是保证出力电和电能质量的关键环 节，它必须满足工作可靠、调度灵活，运行检修方便，具有经济性和发展的可能性等条 件。 （1）主接线的设计原则 考虑变电所在电力系统的地位和作用 考虑近期和远期的发展规模 2 考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响 考虑主变台数对主接线的影响 考虑备用量的有无和大小对主接线的影响 （2）接线设计的基本要求 根据我国能源部

10、关于220500 中 kv 变电所设计技术规程sdt88 规定：变电 所电气主接线应根据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 压器的连接、元件总数等条件确定。并应综合考虑供电可靠性、运行灵活、操作检修方 便、投资节约和便于过渡或扩建要求。 可靠性 所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电，衡量可靠性的客观 准是运行实践评价可靠性的标志， 1）断路器检修时是否影响供电 2）线路、断路器母线检修和故障时，停运线路的回数和停运时间的长短以及能否保 证对重要用户的供电 3）变电所全部停电的可能性 4）有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指

11、标都在 99.9%以上 灵活性 主接线的灵活性有以下几方面的要求 1）调度要求：可灵活的投入和切除变压器、线路。调配电源和负荷，能够满足系统 在运行方式下，检修方式下特别方式下的调度要求。 2）检修要求：可方便的停运断路器，母线及其继电器保护设备进行安全检修，且不 致影响对用户的供电。 3）扩建要求：可容易的从初期过渡到终期接线使在扩建时，无论一次和二次设备改 造量最小。 经济性 经济性主要是投资高，占地面积小，能量损失小。 （3）基本接线及适用范围 单母线接线： 优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和釆用成套配电装置。 缺点：不够灵活、可靠，任一元件（母级及母线隔离开关等）故障或检

12、修，均需使整 配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短停电。 在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电。 3 适用范围： a 610kv配电装置的出线回路数不超过5回 b 3563kv配电装置的出线回路数不超过3回 c 110220kv配电装置的出线回路数不超过2回 2 单母线分段接线 优点： a.用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回报路，有两个电源供电。 b.当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和 不致使重要用户停电。 缺点： a. 当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检

13、修期间内停电。 b. 当出线为回路时，常使架空线路出现交叉跨跃 适用范围 a. 610kv配电装置的出线回路数不超过6回及以上时 b. 3563kv配电装置的出线回路数不超过4-8 c. 110220kv配电装置的出线回路数不超过3-4回 3 双母线接线 优点： a. 供电可靠 b. 调度灵活 c. 扩建方便 d. 便于试验 缺点： a. 增加一组母线和使用每回路就需增加一组母线隔离开关。 b. 当母线故障需检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作 适用范围： a. 610kv配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时。 b. 3563kv配电装置，当出线回路数超过8回时其连接的电源较多

14、，负荷较大时。 c. 110220kv配电装置，在系统中处重要地位，出线回路数为4回及以上时。 4 双母线分段接线 当220kv进出线回路较多时，双母线需要分段，分段的原则为： 当进出线回路数为1014时，在每一级母线上用断路器分段 4 当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段。 在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器。 为了限制220kv母线短路电流系统解列运行的需要，可根据需要将母线分段 35110kv 线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组成或线路分支接线。超 过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或单母分段的接线。3563kv 线路为 8 回及以上时， 亦可采用双

15、母线接线。110kv 线路为 6 回及以上时，宜采用双母线接线。 在采用单母线、单母线分段或双母线的 35110kv 主接线中，当不允许停电检修断路 器时，可设置旁路设施。 当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线。当 110kv 线路为 6 回及以上时，3563 为 8 回及以上时，可装设专用的旁路断路器。主变 压器 35110kv 回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线。采用 sf6 断路器的主接 线不宜设旁路设施。 当变电所装有两台主变压器时，610kv 侧宜采用单母线分段。线路为 12 回及以上 时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施

16、。 当 635kv 配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路设施。 2.1.22.1.2 本站设计方案本站设计方案 经过对原始资料的分析可以了解到，本次设计中的变电所属于地区重要变电所。电压 为 220/110/35kv，220vkv 为电源侧，110kv 侧和 35kv 侧为负荷侧。220kv 本期 2 回交 联电缆（发展 1 回） ；110kv 本期 4 回电缆回路（发展 2 回） ；35kv30 回电缆线路，一次 配置齐全。其中 110kv 本期 4 回电缆线路最大负荷是160mw，最小负荷是 130mw； 远期 6 回电缆线路，最大负荷是 280mw，最小负荷是 230mw；35k

17、v 侧负荷情况：（30 回电缆线路）远期最大负荷是 240mw，最小负荷是 180mw；近期最大负荷是 240mw， 最小负荷是 180mw。35kv 侧电缆出线共计 30 回，一次性配置齐全。220kv 为唯一的电 源侧，35kv 回路多，各类负荷都有，远期负荷较重。因此： （1）为保证供电可靠性，变电所装设两台主变。 （2）220kv 二回进线，不允许停电检修短路器，采用六氟化硫断路器，性能好检修 周期长，因此采用双母接线，不带旁路，既可以满足供电可靠性，而且减少了占地面积， 亦考虑到扩建要求，调度性及便于试验。由资料查得，对于变电所的电气主接线，当能 满足运行要求时，其高压侧应尽量采用断

18、路器较少或不用断路器的接线。且 220kv 专用 旁路短路器价格昂贵，进出线回路又不多。因此，综合考虑经济性和可靠性，220kv 侧 采用双母接线。 5 （3）110kv 侧四回出线，不允许停电检修短路器，须保证其供电可靠性，同样亦采用 双母接线。 （4）35kv 侧出线回路数较多，一、二类负荷所占比例较大，宜釆用双母线分段接线 型式，以高压开关柜代替断路器，更具有灵活性和可靠性，可以保证重要用户从不同回 路引出两个电源对其供电，即当一段母线故障时，不间断供电。站的电源来自两个不同 的 220kv 变电站以保证高压侧的供电满足 n-1 原则。 对于 220kv 变电站宜尽量简化高压侧主接线和配

19、电装置以保证高压侧的供电可靠性并 减少高压配电装置的占地，这也是全站减小占地的一项重要措施。由于简化接线，其灵 活性是不够的。因此，要有完善灵活的中低压侧主接线，以满足调度要求，并要求选用 质量较高的，有足够流通容量的中低压侧配电装置，尤其是供出电力的中压侧。 2.1.32.1.3 本站主接线特点本站主接线特点 母线形式：本电站 35kv 侧采用的是双母线分段的接线方式。每回线路都经一台断路 器和两组隔离开关分别与两组母线相连接，有两组母线后使运行的可靠性和灵活性大为 提高。其特点如下。 （1）供电可靠 通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以不停电检修母线一组母线故 障后，能迅速恢复供电；不停电

20、检修隔离开关。 （2）调度灵活 各个电源和各个回路的负荷可以任意分配在某一组母线上，能灵活地 适应电力系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要。 （3）扩建方便 本站将扩建为 3 台 240mva 主变，届时将实行倒闸操作，不会影响 两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。 无压自投：在 110kv 母线的母联断路器和 35kv 母线的母联断路器处加装无压自投装 置。当一段母线发生故障时确保其负荷能够继续运行。 中性点接地：变压器 220kv 和 110kv 侧绕组采用中性点直接接地，35kv 侧中性点不 接地。本站避雷器按小电阻接地系统的过电压水平降低了雷电冲击残压

21、等相关参数,有益 于变电站的安全运行,并提高了配电装置的绝缘裕度。 第第 2.22.2 节节 主接线中的设备配主接线中的设备配置置 2.2.12.2.1 断路器的配置断路器的配置 断路器的主要功能：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退 出运行起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部 6 分正常运行，能起保护作用。 本站断路器的装设：在本变电站中 220kv 和 110kv 均装设高性能六氟化硫断路器，它 性能好检修周期长，可以不加设旁路。35kv 侧采用室内设备，电缆出线均采用高压开关 柜。 2.2.22.2.2 隔离开关的配置隔离开关的配置

22、配置原则：断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。中性点 直接接地的普通变压器应通过隔离开关接地。接在变压器引出线或中性点上的避雷器可 不装设隔离开关。接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。 本站隔离开关的装设： 220kv 和 110kv 使用室外设备。35kv 侧出线均选用室内高压 开关柜。 2.2.32.2.3电压互感器的配置电压互感器的配置 配置原则：母线，除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组 pt，用于同步测量 仪表和保护装置。线路，35kv 及以上输电线路，当对端有电源时为了监视线路有无电压 进行同步和设置重合闸，装有一台单相 pt。发电机，一般

23、装 23 组 pt。变压器，变压 器低压册有时为满足同步式继电保护之要求设有一组 pt。 本站电压互感器的设置：本站 35kv 装有三组电压互感器，110kv 侧的母线上装有二组 电压互感器，220kv 侧电缆由于测量需要也装设电压互感器。无功补偿装设单相电压互感 器。一次侧接地由于测量相对地电压，二次侧接地保护人员安全，三次侧开口测量零序 电压。 2.2.42.2.4 电流互感器的配置电流互感器的配置 配置原则：每条支路的电源侧均应装设足够数量的电流互感器，供该支路的测量、保 护使用。发电机出口配置一组电流互感器供发电机自动调节励磁装置使用，相数、变比、 接线方式与自动调节励磁装置的要求相符

24、。配备差动保护的元件，应在元件各端口配置 电流互感器，当各端口属于同一电压级时，互感器变比应相同，接线方式相同。有断路 器的回路均应装设电流互感器，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置的要求。变压 器的中性点、变压器的出口、桥形接线的跨条上，虽未设断路器，也应装设电流互感器 对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，可按两相或三相配置。 本站电流互感器的配置：220kv 侧电缆设电流互感器，110kv，35kv 侧变压器出线装设 7 电流互感器变压器中性点装设三相电流互感器。电缆出线采用双向相电流互感器。 2.2.52.2.5 电网中性点接地方式电网中性点接地方式 中性点接地原则：电网

25、中性点接地方式与电网的电压等级，单相接地故障电流，过电 压水平以及保护配置等有密切关系。电网中性点接地方式直接影响电网的绝缘水平；电 网供电的可靠性、连续性和运行的安全性；电网对通信线路及无线电的干扰。选择接地 点时应保证在任何故障形式下，都不应使电网解列成为中性点不接地系统。 本站中性点接地方式： 220kv 和 110kv 侧绕组采用中性点直接接地，35kv 中性点不 接地。运行时，两台主变压器中至少有一台接地。 本站避雷器按小电阻接地系统的过电压水平降低了雷电冲击残压等相关参数,有益于 变电站的安全运行,并提高了配电装置的绝缘裕度。 2.2.62.2.6 接地刀闸或接地器的配置接地刀闸或

26、接地器的配置 配置原则：35kv 及以上每段母线根据长度宜装设 12 组接地刀闸或接地器，两组接 地刀闸间的距离应保持适中。母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和 母线隔离开关上，也可装在其他母线隔离开关的基座上。必要时可设置独立式母线接地 器。旁路母线一般装设一组接地刀闸，设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。63kv 及以 上主变压器进线隔离开关的变压器侧宜装设一组接地刀闸。 本站接地刀或接地器的配置：35kv 侧母线共装 3 组接地刀，110kv 侧装设 2 组接地刀， 220kv 装设 2 组接地刀。 第第 2.32.3 节节 主变压器台数、容量、型号的选择主变压器台数、容量、

27、型号的选择 2.3.12.3.1 选择原则：选择原则： 主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综 合考虑确定。 主变压器容量一般按变电所、建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期的 负荷发展。对于城网变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。 在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设 两台以上主变压器。如变电所可由中、低压侧电力网取得跔容量的备用电源时，可装设 一台主变压器。 8 装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于 60%的 全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。 具有三种电压的变

28、电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的 15% 以上，主变压器宜采用三相三绕组变压器。 110kv 及以上电压的变压器绕组一般均为 yn 连接；35kv 采用 yn 连接或 d 连接，采用 yn 连接时，其中性点都通过消弧线圈或小电阻接地。 2.3.22.3.2 本站主变压器台数确定本站主变压器台数确定 本站有三个电压等级，由于此终端变电站的电源来自两个不同的电站，所以选用俩台 三相三绕组变压器，以后再根据负荷增长的需求扩建一台三绕组变压器。由于近年经济 的飞速发展，用户对电的需求增长迅速，又考虑到送入市区的 220k 电力十分昂贵，城市 规划提供的站址路径十分困难，为充分利用

29、条件应尽量加大输送容量。 2.3.32.3.3 主变压器容量及型号的选择主变压器容量及型号的选择 变压器最大负荷按下式确定： pmk0p 式中：k0 -负荷同时系数 对于装设两台或三台主变的变电所，每台变压器的额定容量 sn 通常按下式进行初选： sn0.6 smax smax-变电所的最大计算负荷 亦可按下式进行选择： smax/(n*sn)=0.87 n-为主变压器的台数。 0.87-为最佳负荷率。 经计算，本站选择 2 台 240mva 的三相三绕组变压器，容量比 100/50/50。无励磁调压 变压器作为主变压器。 负荷率的计算见计算书，中压侧的负荷率为 0.784，低压侧的负荷率为

30、0.833 总负荷 率为 0.809。 综合以上经计算，最后选容量为 240mva 的无励磁调压的三绕组变压器。 表 2-1 变压器参数列表 容量调压范围电压 kv空载损短路损阻抗电压 9 mva 耗 （kw ） 耗 （kw ） ui-2%u1-3%u2-3% 240 22.5% 220/110/38.5230108014249 10 第三章 短路计算 短路是电力系统最常见的故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相或中性点接系统 中相与地之间的短路。 短路形成的原因有很多种一般的有： （1）设备绝缘损坏：正常运行时电力系统各部分绝缘是足以承受所带电压的，且具 有一定的裕度。但电气设备在制造时可能

31、存在某些缺陷；在运输、保管和安装的过程中， 绝缘可能受到机械损伤；长期低电压过电流运行的设备绝缘会迅速老化等原因，使电气 设备的绝缘受到削弱或损坏，造成带电部分的相与相或相与地形成通路。 （2）恶劣的自然条件，大气过电压（雷击）引起闪络，大风和复冰引起倒杆和短线 等造成短路。 （3）工作人员误操作如设备检修未拆除地线就加电压、运行人员带负荷拉刀闸等。 在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目 的主要有以下几方面： （1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取 限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。 （2）在选择电气设备

32、时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地 工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻 的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后 较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设 备动稳定。 （3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安 全距离。 （4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 （5）接地装置的设计，也需用短路电流。 第第 3.13.1 节节 短路计算的前提条件及短路计算的前提条件及步骤步骤 3.1.13.1.1

33、 前提条件前提条件 （1）电力系统中所有电源均在额定负载下运行。 11 （2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁） 。 （3）短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。 （4）所有电源的电动势相位角相等。 （5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步 电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。 3.1.23.1.2 考虑因素考虑因素 （1）接线方式： 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最 大运行方式） ，不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 （2）计算容量： 应按本工程设计规划容量计算

34、，考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑工程建成后 510 年） （3）短路种类： 一般按三相短路计算，若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器 等回路中单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的进行校 验 （4）短路计算点： 在正常接线方式中，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 对于带电抗器的 610kv 出线与厂用分支线回路母线至母线隔离开关之间的引线、套 管时，短路计算点应该取电抗器前。选择其导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器 后。 3.1.33.1.3 一般计算步骤一般计算步骤 （1）选择计算短路点 画等值网络（次暂态网络）图，首先

35、去掉系统中的所有负荷分支，线路电容、各元件 的电阻，发电机电抗用次暂态电抗 xd。 选取基准容量 sb 和基准电压 ub(一般取后级的平均电压) 将各元件电抗换算为同一基准值的标么值 （2）给出等值网络图，并将各元件电抗统一编号 （3）化简等值网络，为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以 短路点为中心的辅射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗 xnd。 12 （6）计算无限大容量(或 xjs=3)的电源供给的短路电流周期分量。 （7）计算短路电流周期分量有名值。 （8）计算短路电流冲击值。 （9）计算异步电动机供给的短路电流。 （10）绘制短路电流计算结果表。

36、 因为 220kv 侧接入系统的容量很大，因此近似认为系统容量无穷大。不查运算曲线。采 用公式如下计算短路电流：ik=e/xk 其中xk -转移电抗e-系统电势 3.1.43.1.4 短路电流计算（短路电流表附后）短路电流计算（短路电流表附后） 13 图 3-1 短路点分布图 14 第四章第四章 主要电气设备主要电气设备的选择和校验的选择和校验 市区 220kv 终端站，要求容量大，占地小。所以在选择设备时要注意满足设备无油 化小型化等要求，尤其 35kv 侧设备，要满足这些要求，必须选择新式的设备。 第第 4.14.1 节节 一般原则及技术条件一般原则及技术条件 4.1.14.1.1 原则：

37、原则： 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并要求考虑 10 到 20 年的发展。 并按当地环境条件校核。应力求技术先进和经济合理，与整个工程的建设标准应协调一 致。同类设备应尽量减少品种。选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定 合格，在特殊情况下，用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。选择的高压电器， 应能在长期工作条件下和发生过电压和过电流的情况下保持正常运行。 4.1.24.1.2 长期工作条件长期工作条件 电压：电压：选用的电器在允许最高工作电压 umax不低于该回路的最高运行电压 ug,即 umaxug 电流：电流：选用的电器额定电流 in 不得低于所在回路在

38、各种可能方式下的持续工作电流 ig,即： inig 4.1.34.1.3 短路稳定条件短路稳定条件 校验的一般原则 ： 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验。校验的短路电流一般 取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变 压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，则应按严重情况校验。用熔断器保 护的电器可不校验热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器 保护的电压互感器，可不验算动、热稳定。 短路的热稳定条件： ittitdz 15 it -t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(ka) t-设备允许通过的热稳定电流时间(s)

39、校验短路热稳定所用的计算时间 tdz 按下式计算： tdz=tb+td tb-继电保护装置后备保护动作时间（s） td-断路器全分闸时间（s） 注：验算导体和 110kv 以下电缆适中热稳定时，用的计算时间釆用主保护的动作时间加 相应的断路器全分闸时间。 短路的动稳定计算： imax ich ich- 短路冲击电流峰值（ka） imax-电器允许的极限通过电流峰值（ka） 第第 4.24.2 节节 高压电气设备选择高压电气设备选择 4.2.14.2.1 高压断路器的选择高压断路器的选择 断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和 运行维护，并经技术经济比较后才能确

40、定。根据我国当前制造情况，电压 6220kv 的电 网一般选用少油断路器，电压 110330kv 电网，可选用 sf6 或空气断路器，大容量机组 釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。 断路器服选择的具体技术条件如下： （1）电压：ug un ug-电网工作电压 （2）电流：ig.max in ig.max-最大持续工作电流 （3）开断电流：ip.t inbr ipt-断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 inbr-断路器额定开断电流 （4）动稳定： ich imax imax-断路器极限通过电流峰值 ich-三相短路电流冲击值 （5）热稳定：itdzitt i-

41、 稳态三相短路电流 tdz -短路电流发热等值时间 16 it- 断路器 t 秒热稳定电流 其中 tdz=tz+0.05由 =i /i和短路电流计算时间 t，可从发电厂电气部分课程设计参 考资料p112，图 51 查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出 tdz。 （具体选择 计算见毕业设计计算书） 表 4-1 断路器参数表 装设位置型号 额定电 压（kv) 额定电 流(a) 额定开 断电流 (ka) 额定关 合电流 (ka) 极限通 过电流 (ka) 热稳定 电流 （ka） 全开断 时间 (s) 35kv 侧变压 器母联 zn23-35351600256363 25（4）005 35kv

42、侧出线 zn2-35351250164040160.05 110kv 侧变 压器，出线， 母联 lw2-132132250031.580100 31.5（4） 0.05 220kv 侧母 联，变压器， 出线 lw2-220220250031.580100 40（4）005 4.2.24.2.2 隔离开关的选择隔离开关的选择 隔离开关形式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的 技术经济比较然后确定。 参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件。 1）选择的具体技术条件如下： 1）电压：ug un ug-电网工作电压 2）电流：ig.max in ig.max-最大持续工作电流

43、3）动稳定： ich imax 4）热稳定：itdzitt （具体选择计算见毕业设计计算书） 。 表 42 隔离开关参数表 型号 额定电压 (kv) 额定电流 （a） 动稳定电流 (ka) 热稳定电流 （ka） 17 gw4-220220125080 31.5（4） gw4-11011063050 20（4） gw4-1101102000100 40（4） gn1-3535 400，600 52 14，20（4） 35kv 母线与电压互感器相连的熔断器的选择 表 4-3 rn2-35 熔断器参数表 型号额定电压最大工作 电压 额定电流最大开断 电流 重量（） rn2kv.kvaka6.3 （1

44、）额定电压：ug=un=35kv （2）断流容量：ich=19.6kaikd=100ka ich：35kv 侧三相短路电流冲击值有效值； ikd：熔断器开断电流； 4.2.34.2.3 电压互感器的选择电压互感器的选择 电压互感器的型式应根据使用条件选择：620kv 屋内配电装置，一般釆用油浸绝 缘结构，也可釆用树脂绕注绝缘结构的电压互感器。 35110kv 的配电装置，一般釆用油浸绝缘结构的电压互感器，220kv 以上，一般 釆用电容式电压互感器。 当需要和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器，或有第三绕组 的单相电压互感器组。电压互感器三个单相电压互感器接线，主二次绕级连接成

45、星形， 以供电给测量表计，继电器以及绝缘电压表，对于要求相电压的测量表计，只有在系统 中性点直接接地时才能接入，附加的二次绕组接成开口三角形，构成零序电压滤过器供 电给继电器和接地信号（绝缘检查）继电器。 一次电压 u1：1.1unu10.9un，un为电压互感器额定一次线电压，1.1 和 0.9 是允 许的一次电压波动范围，即10% un。 c) 准确等级 电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级。 用于电度表准确度不低于 0.5 级，用于电压测量，不应低于 1 级，用于继电保护不 应低于 3 级。 18 d）二次负荷 sn是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下，电压互感器的额定容量。 s2

46、是二次负荷，它与测量仪表的类型，数量和接入电压互感器的接线方式有关，电 压互感器的三相负荷经常是不平衡的，所以通常用最大一相的负荷和电压互感器一相的 额定容量相比较。 （具体选择计算见毕业设计计算书） 。 表 4-4 电压互感器列表 型式额定变比 在下列准确等级下的 额定容量 最大容量 （va） 0.513 屋外单 相 jcc220 220000 100 100 / 333 5001000 2000 屋外单 相 jcc110 110000 100 100 / 333 500100020002000 （屋内 式）三 相 jdx635 3 100 / 3 100 / 3 35000 1502006

47、001200 4.2.44.2.4 电流互感器的选择电流互感器的选择 1.一次回路电压：ugun ug为电流互感器安装处一次回路工作电压，un 为电流互感器额定电压。 2一次额定电流的选择： 1）当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流 大 1/3 左右，以保证测量仪表的最佳工作，并在过负荷时，使仪表有适当的指示。 2） 电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流 选择，一般情况下，可按变压器额定电流的 1/3 进行选择。 3）电缆式零序电流互感器窗中应能通过一次回路的所有电缆。 当保护和测量仪表共用一组电流互感器时，只能选用相同的一次

48、电流。 4）准确级的选择：与仪表连接分流器、变送器、互感器、中间互感器不低于下表要 求：，与仪表相配合分流器、变压器的准确级为 0.5 级，与仪表相配合的互感器与中间 互感器的准确级为 0.5。仪表的准确级为 1.5 时，与仪表相配合分流器、变压器的准确级 0.5，与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级 0.5。仪表的准确级为 2.5 时，与仪 表相配合分流器、变压器的准确级 0.5 与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级 1.0。 5）用于电能测量的互感器准确级： 19 a.0.5 级有功电度表应配用 0.2 级互感器 b.1.0 级有功电度表应配用 0.5 级互感级，2.0 级无功电度

49、表也应配用 0.5 级互感器 c.2.0 级有功电度表及 3.0 级无功电度表，可配用 1.0 级级互感器 6）一般保护用的电流互感器可选用 3 级，差动距离及高频保护用的电流互感器宜选 用 d 级，零序接地保护可釆用专用的电流互感器，保护用电流互感器一般按 10%倍数曲线 进行校验计算。 4、热稳定校验 电流互感器热稳定能力常以 1s 允许通过一次额定电流 i1n:、 (kti1n) 2i2tdz 5、 动稳定校验： 电流互感器上以允许通过一次额定电流最大值 2i1n的倍数 kd（动稳定系数） ，表示其 内部动稳定能力，帮内部动稳定可用下式校验： i1n-电流互感器的一次绕组额定电流（a）

50、ish -短路冲击电流的瞬时值（ka） 短路电流不仅在电流互感器内部产生内部作用力而且由于其邻相之间相互作用使绝缘 子帽上受到的外力作用，因此，对于瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度，故 外部动稳定满足： fy0.51.73ici2 l/a107 fy-作用于电流互感器端部的允许力 l-电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子之间的跨距。 4.2.54.2.5 避雷器的选择避雷器的选择 避雷器是一种保护电器，用来保护配电变压器，电站和变电所等电器设备的绝缘免 受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电 压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡

51、所致。 避雷器有两种： （1）阀型避雷器按其结构的不同，又分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器； （2）管型避雷器，利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭。用于线路 作为防雷保护。 a阀型避雷器应按下列条件选择： 额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。 灭弧电压：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大的导线对地电压，是否 20 等于或小于避雷器的最大容许电压（灭弧电压） ；在中性点非直接接地的电网中应不低于 设备最高运行线电压。在中性点直接接地的电网中应取设备最高运行线电压的 80%。 （具 体选择计算见毕业设计计算书） 。 表 4-5 避雷器参数表 型号组合方式额定电

52、压灭弧电压工频放电电压（kv） fz110单独 110kv126kv 不小于254不大于312 fz35单独 35kv41 不小于84不大于104 4.2.64.2.6 母线的选择及校验母线的选择及校验 选型 载流导体一般都采用铝质材料，工业上常用的硬母线为矩形、槽形和管形。矩形母线 散热好，有一定的机械强度，便于固定连接，但集肤效应系数大，一般只用于 35kv 及以 下，电流在 4000a 及以下的配电设备中;槽形母线机械强度较好，载流量大，集肤效应系 数小，一般用于 4000-8000a 配电装置中；管形母线集肤效应系数小，机械强度高，管内 可以通水和通风，可用于 8000a 以上的大电流

53、母线，另外，由于圆管形表面光滑，电晕 放电电压高，可用于 110 及以配电装置母线。 110kv 及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形 导体。 截面选择 （1）软母线的截面选择： 按照经济电流密度选择的母线都能满足导体长期发热条件，故按经济电流密度选择： s=imax/j imax - 正常工作时的最大持续工作电流 j - 经济电流密度。对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数 tmax，将有 不同取值。 （2）硬母线的截面选择： 硬母线一般用于电压较低的配电装置中，所以，可以按最大持续工作电流选择导线截 面积： igmaxkiy iy - 相应于某一母线布

54、置方式和环境温度为+25oc 时的导体长期允许载流量。 k- 温度修正系数。 21 （3）热稳定校验 1）软母线不需热稳定的校验 2） 硬母线的热稳定校验： smin=sqrt(qkks)/c c - 热稳定系数。与导体材料及温度有关。 （4）动稳定校验 1）软母线无需动稳定校验。 2）硬母线的动稳定校验： 各种形状的硬母线通常都安装在支柱绝缘子上短路 击电流产生的电动力将使导体发生弯曲，因此，导体应按弯曲情况进行应力计算。 110 及以上单根圆管母线上产生的应力不能忽略不计。 3）多条母线的应力计算： 当母线由多条组成时，母线上最大机械应力由相间作用应力 xj和同相各条间的作用 力 tj 合

55、成，所以： max=xj+tj a 多条矩形母线的条间应力计算： 由于同相条间距离很近，条件作用力大，为了减少 tj，条间通常设有衬垫，为了 防止同相各条矩形导体在条间作用力下产生弯曲而互相接触，衬垫间允许的最大跨距- 临界跨距 lcr，可由下式决定； b,h - 矩形导体的宽和高。 - 系数，铜：双条为 1774，三条为 1355；铝；双条为 1003，三条为 1197。 fb - 同相各条母线间单位长度的作用力 b 当同相为 2 条时： fb=2k12(0.5ish)2*10-7/2b=2.5k12i2sh*10-8/b(n/m) k12,k13 - 条 1，2 和条 1，3 的截面形状系

56、数。 c 当同相为 3 条时，边条受力最大。 fb=fb1-2+fb1-3=8(k12+k13)i2sh*10-9/b(n/m) k12,k13-条 1，2 和条 1，3 的截面形状系数。 所选衬垫跨距应满足 lblcr b=fbl2b/(2b2h) d 母线的相间作用应力计算 ph=fphl2/10w fph-单位长度导体上所受相间电动力 22 l-导体支柱绝缘子间的跨距。 w -导体对垂直于作用力方向轴的截面系数。 4.2.64.2.6 电缆的选择电缆的选择 应按下列条件进行选择及校验 （1）型式：应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式。 （2）按额定电压选择：ug.maxun （3）按最大

57、持续工作电流选择电缆截面 s: igmaxkiy k=sqrt(tm-t2)/(tm-t1) k- 温度修正系数。 tm- 电缆芯最高工作温度。 t1- 对应额定载流量的基准环境温度。 t2- 实际环境温度。 iy- 对应于所选用电缆截面环境温度为+25oc 时，电缆长期允许载流量(a) （4）按经济电流密度选择导体截面及允许电压降的校验，与裸导体计算相同 （5）热稳定校验： ssmind=isqrt(tdz)/c c- 热稳定系数。 第五章 csc-2000 变电站综合自动化系统方案 csc2000变电站自动化系统是一个分层、分布式综合自动化系统。本站初期为少 人值班，待取得一定的运行经验后

58、将逐步过度到无人值班，接受西郊集控站的控制。 采用分布分散式结构的自动化系统，将自动化系统的输入、输出单元分散布置在一 次设备附近，取消常规的控制屏。 除各电压等级的接地闸刀为手动操作外，所有的断路器、隔离开关均可由自动化系 统实行远方遥控操作和就地手动操作。 交流电流电压采样直接接入系统，取消常规的变送器。 在站控主机上能实现符合上海电网运行习惯的微机五防操作联闭锁功能。 保护装置与自动化系统相对独立，微机保护与自动化系统建立数据通信，电磁型保 护以空接点的方式接入系统。系统与集控站和调度端的 scada 系统有统一接口的通信规 23 约。 第第 5.15.1 节节 设计原则及要求设计原则及

59、要求 1变电站综合自动化系统应能全面代替常规的二次设备。综合自动化系统应集变电站的 继电保护、测量监视运行控制和通信于一个分级分布式的系统中，此系统由多个微机 保护子系统测量字系统各种功能的控制子系统组成，应能替代常规的继电保护仪表中 央信号模拟屏控制屏和运行控制装置，才能提高变电站的技术水平和可靠性。 2变电站微机保护的软硬件设置既要与监控系统相对独立，又要相互协调。微机保护是 综合自动化系统中很重要的关键环节，因此其软硬件配置要相互独立，既在系统运行 中，继电保护的动作行为仅与保护装置有关，不依赖于监控体系的其他环节，保证综 合自动化系统中，任何其他环节故障只影响局部功能的实现，不影响保护

60、自系统的正 常工作。但与监控系统要保持紧密联系。 3微机保护装置应具有串行接口或现场总线接口，向计算机系统或 rtu 提供保护动作 信息或保护定值等信息。 4变电站综合自动化系统的功能和配置，应能满足无人值班的总体要求。随着我国电力 工业进入大电网大机组的时代，无人值班变电站的实施已成为电网调度自动化深入发 展的必然趋势，是电网调度管理的发展方向。传统的四遥装置，无论从可靠性测量精 度传输速率和技术水平等各方面，都不能满足现代化电网调度管理的要求。变电站综 合自动化系统的功能设计，要从电力系统的安全稳定运行提高经济效益等综合指标和 提高电网基础自动化水平的综合要求出发，其软硬件的配置必须考虑具