220KV地区变电站主接线设计

1、 220kv 地区变电站电气主接线设 计 1 姓姓名：名：xxxxxx 学学 号：号：xxxxxx e e _ _ mailmail： 220kv 地区变电站电气主接线设计地区变电站电气主接线设计 220kv 地区变电站电气主接线设 计 2 摘要摘要.4 4 引言引言.5 5 第一章第一章 课程设计指导书及资料分析课程设计指导书及资料分析.6 6 1.11.1 目的与意义目的与意义.6 6 第二章第二章 电气主接线的设计电气主接线的设计.9 9 2.1 电气主接线的概述.9 2.2 电气主接线的基本要求.9 2.3 电气主接线设计的原则.9 2.4 电气主接线的方案选择.9 2.4.1 方案拟

2、定 .10 2.4.2 方案比较 .14 2.4.3 方案确定 .14 第三章第三章 负荷计算和主变压器的选择负荷计算和主变压器的选择.1616 3.1 主变压器的选择原则.16 3.1.1 主变压器台数的选择 .16 3.1.2 主变压器容量的选择 .16 3.1.3 主变压器型式和结构的选择 .17 3.2 主变压器选择步骤.17 3.2.1 主变压器台数的选择.18 3.2.2 主变压器容量的确定.18 第第 4 4 章章 短路计算短路计算.2121 4.1、计算各回路电抗 .21 4.2 短路电流计算 .27 第五章第五章 电气设备及运行方式的选择和校验电气设备及运行方式的选择和校验

3、2727 5.1 断路器和隔离开关的选择和校验.27 220kv 地区变电站电气主接线设 计 3 5.1.1 断路器和隔离开关的整体选择.27 5.2 断路器的选择计算（含导线选择及稳定性校验）.27 5.2.1 高压断路器和隔离开关的选择 .27 5.2.2 高压断路器的选择.28 5.2.3 隔离开关的选择 .29 5.3 选择与校验 .29 5.3.1 220kv、110kv 侧断路器隔离开关的选择与校验 .29 5.3.2 主变压器侧隔离开关的选择与校验 .32 5.4 绝缘子选择 .34 5.5 电流互感器的选择.35 5.6 电压互感器 .37 5.6.1 220kv 母线处电压互

4、感器 .38 5.6.2 110kv 母线处电压互感器.38 第六章第六章 防雷及过电压保护装置设计防雷及过电压保护装置设计.3939 6.1 避雷针 .39 6.2 避雷器 .40 6.3 防雷接地 .41 6.4 变电所的防雷保护 .42 6.5 变电所的进线段保护 .43 6.6 接地装置 .43 结束语结束语.4444 220kv 地区变电站电气主接线设 计 4 摘要摘要 电力工业是国民经济的基础，亦是重要的支柱产业，它与国家的工业发展 和人民的生活有着密切的关系，随着经济的发展和现代工业的建设的迅速崛起， 供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量也迅速增长，对电能质量、技 术经济状

5、况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更 完善的要求。电力工业发展的经验告诉我们，电力系统愈大，调度运行就愈能 合理和优化，联合电力系统已是现代电力工业发展的重要标志。随着以计算机 为中心的 it 技术的发展，一方面不仅实现了各类电气设备的微机化和智能化， 另一方面也简化了电力系统各类复杂计算，增加了电力系统分析计算的新内容。 变电站作为电能传输与控制的枢纽必须改变传统的设计和控制模式，才能 适应现代电力系统、现代化工业生产和社会发展的趋势。本设计讨论的是 220kv 变电站电气部分设计（一次系统） ，首先是根据原始资料进行分析，通过 负荷计算选择主变压器，然后在此基础上进

6、行主接线设计，再进行短路计算， 导体和电气设备的选择，最后进行防雷接地设计。 设计关键： 负荷计算；主变压器选择； 短路电流计算； 设备选择校验。 220kv 地区变电站电气主接线设 计 5 引言引言 电力事业的日益发展紧系着国计民生。它的发展水平和电气的程度，是衡 量一个国家的国民经济发展水平及其社会现代化水平高低的一个重要标志。党 的十六大提出了全面建设小康社会的宏伟目标，从一定意义上讲，实现这个宏 伟目标，需要强有力的电力支撑，需要安全可靠的电力供应，需要优质高效的 电力服务。本毕业设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。通过 对主接线的选择及比较、负荷计算和主变压器的选择及短路

7、电流的计算、主要 电器设备的选择及校验、线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等步骤、最终 确定了 220kv 变电站所需的主要电器设备、主接线图以及变电站防雷保护方案。 通过本次毕业设计，达到了巩固“发电厂电气部分”课程的理论知识，掌握变 电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，体验和巩固我们所学的专业基础和 专业知识的水平和能力，培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的 实际问题，培养我们独立分析和解决问题的能力的目的。务求使我们更加熟悉 电气主接线，电力系统的短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使 用，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，并在设计中增新、拓宽。 提高专业知

8、识，拓宽、提高专业知识，完善知识结构，开发创造型思维，提高 专业技术水平和管理，增强计算机应用能力。 220kv 地区变电站电气主接线设 计 6 第一章第一章 课程设计指导书及资料分析课程设计指导书及资料分析 1.11.1 目的与意义目的与意义 变电站一次部分直接关系到变电站投资的大小，运行的灵活性、经济性及 供电可靠性，变电站电气一次部分设计是变电站设计最主要的设计工作之一。 同时，变电站电气一次部分设计综合了电气工程专业众多的专业课及专业基础 课。因此变电站电气一次部分设计可以锻炼学生综合运用所学知识提出问题， 解决问题的能力。 变电站电气一次部分设计的目的在于使学生通过此次课程设计，在如

9、下几 个方面得到充分训练。 1、结合课程设计任务，加深对所学至室内在联系的理解，并能灵活的加以综合 运用。 2、根据所学知识及课程设计任务，学会提出问题、解决问题、最终将知识转化 为能力。 3、通过课程设计实践，熟悉工程设计的全过程，掌握工程设计的思想、方法、 手段、树立必要的工程概念，培养一丝不苟的求实态度。 4、掌握资料收集、工程计算、工程技术图纸的绘制标准及绘制方法、设计报告 的撰写等。 1.21.2 原始资料原始资料 为满足某水电厂接入系统及某县电力系统负荷日益增长的需要，拟在某县 新建一座 220kv 变电站，用 110kv 向该县负荷供电。 1 待建变电站概况 待建变电站 220k

10、v 线路四回，其中两回 220kv 线路与系统相连，另两回 220kv 线路与一水电厂相连（水电厂装机 4 台，电机容量为 150mw） 。待建变电 站通过五回 110kv 线路向该县负荷供电。 220kv 地区变电站电气主接线设 计 7 考虑到该变电站在系统中的地位、位置，220kv 出线预留一回，110kv 出线 预留 2 回。 待建变电站与系统间的地理接线图见附件一。 2 负荷情况 110kv 线路负荷见下表 负荷名称最大负荷 （mw） 年最大负荷利 用小时数（小 时） cos 线路长度 （km） 黑石铺 3045000.920 阴山铁矿 4045000.938 观音士 2540000.

11、931 跑马地 3550000.926 杨家山 2035000.913 注：各线路之间的同时率为 0.92 3 其它 110 kv，220kv 线路参数：正序电抗为 0.4，零序电抗为正序电抗的四倍 1.31.3 设计内容设计内容 本课程设计课题是变电站电气主接线的设计，课程设计完成后，所提交的 课程设计论文应包括如下内容. 1 负荷计算及主变压器选择； 2 主接线方案设计，评价、比较与选择； 3 短路电流计算过程及计算结果汇总表； 4 主要高压电气设备的选择、校验计算及结果汇总表； 5 电气主接线图一张 1.41.4 设计要求及注意事项设计要求及注意事项 1 附件一中水电厂运行方式为：丰水季

12、节四台机组满发，枯水季节考虑一台机 组运行。 220kv 地区变电站电气主接线设 计 8 2 主变压器台数按两台考虑。主变压器容量应满足 110kv 负荷的需要，并未负 荷的增长留有备用（主变压器总容量可取最大负荷 pmax 的 1.6 倍） 。 附件一中的水电厂只影响到待建变电站电气设备的选择，不会影响到待建变电 站的主变压器容量。 3 变电站电气主接线设计时，应至少考虑 3 种待选方案，经技术性（主要是供 电可靠性、运行的灵活性、远景适应性） 、经济型(主要是设备投资)比较后，确 定推荐方案。 4 对于推荐方案，要进行详细短路电流计算（包括三相对称短路、单相接地短 路计算） ，短路电流计算

13、结果应汇总成表。其它待选方案可不进行短路电流计算， 电气设备选择与校验等工作，但要给出电气主接线简图。 5 对于推荐方案的电气主接线图，应在图中注明电气设备的型号、规格、参数 等技术数据（相同的设备可只在一处注明） 。 6 各种电压等级的断路器尽量不要选择油开关。 7 电气设备选择结果应以表格的形式给出。 8 图纸要求用 autocad 绘制，图纸的图幅、图框、会签表、文字、符号应符合 国家标准的规定。 1.51.5 参考文献参考文献 1 电力工程设计手册（电气一次部分） 水利电力部西北电力设计院 水利电力 出版社 1989 2 新编工厂电气设备手册 郑忠 主编 兵器工业出版社 1996 3

14、高压配电装置设计技术规程 sdj5-85 水利电力出版社 1986 4 导体和电器选择设计技术规定 sdgj14-86 水利电力出版社 5 发电厂电气部分（第二版） 四川联合大学范锡普主编 中国电力出版社 1998 6 电力系统分析 于永源主编 水利电力出版社 1987 附件一：待建变电站的地理接线图 220kv 地区变电站电气主接线设 计 9 220kv 地区变电站电气主接线设 计 10 第二章第二章 电气主接线的设计电气主接线的设计 2.12.1 电气主接线的概述电气主接线的概述 电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能 的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称

15、为一次接线或电气主系统。 主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重 要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、 继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，主接线的正 确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方 可确定。 2.22.2 电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求 对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方 面。这三者是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其 中的某一种特性。但根据变电所在系统中的地位和作用的不同，对变电所主接 线的性能要求也不同的侧

16、重。 2.32.3 电气主接线设计的原则电气主接线设计的原则 电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、 政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵 活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资， 就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、 经济、美观的原则。 2.42.4 电气主接线的方案选择电气主接线的方案选择 220kv 地区变电站电气主接线设 计 11 2.4.1 方案拟定 方案 220kv110kv10kv 主变台 数 方案 一 双母线单母线分段单母线分 段 2 方案 二 双母线双母线单

17、母线分 段 方案 三 双母线分段单母线分段带旁 路 单母线分 段 2 （1）单母线分段接线优点：单母线用分段断路器进行分段，对重要用户尅 有从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段 断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电； 缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,接在该段母线上的电源和 出线,在检修期间必须全部停电;任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作。 （2）单母线分段带旁路接线的优点：增设旁路母线可以避免单母线分段或 双母线的配电装置检修断路器时，不致中断该回路供电。单母线分段带有专用 旁路断路器的旁路母线接线极大地提高了可

18、靠性，但这样的接线增加了一台旁 路断路器的投资。通过采用旁路断路器兼作分段断路器的接线方法，可以减少 设备，减少投资。 缺点：接线复杂,检修出线断路器的倒闸操作十分繁杂，在检修期间处于单 母线不分段运行状况，极大地降低了可靠性。 （2）双母线接线优点：供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可 以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电。 其次是调度灵活，各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能 灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；通过倒换操作可 以组成各种运行方式。最后就是扩建方便，向双母线左右任何方向扩建，均不 220kv 地区变电站

19、电气主接线设 计 12 会影响两组母线的电源盒负荷自由自合分配，在施工中也不会造成原有回路停 电。 缺点：接线复杂,设备多,母线故障有短时停电。 （3）双母线分段接线 双母线分段接线优点：比双母线接线的可靠性更高。当一段工作母线发生 故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连 的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母 线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上即可恢复供电。这样，只是部 分短时停电，而不必全部短期停电。并且任何时候都有备用母线，有较高的可 靠性和灵活性。 缺点：比双母线接线增加了两台断路器，投资有所增加。 方案一：220kv

20、 侧采用双母线接线，出线 5 回（其中预留 1 回） 。110kv 侧 采用单母线分段接线接线，出线 7 回（其中预留 2 回） ，10kv 侧都采用单母线 分段，以下不予考虑。接线简单，操作方便，使用的设备少，从而投资少，而 且供电可靠性也能满足要求，有很好的可靠性和灵活性。 方案主接线图如下： 220kv 地区变电站电气主接线设 计 13 图 2-1 方案一主接线图 方案二：220kv 侧采用双母线接线，110kv 侧仁采用双母线接线，出线 7 回 （其中预留 2 回） 。此种方案在可靠性与接线简化方面都比较实际，且投资少， 适合采用。 方案主接线图如下： 图 2-1 方案二主接线图 方案

21、三：220kv 侧采用双母线分段接线形式，具有比双母线更高的可靠性， 出线 5 回（其中 1 回备用） ，多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然 而这对于出线为 6 回及以上的大容量配电设备装置，并且对供电可靠性有特殊 需要的场合是十分必要的。110kv 侧采用单母线分段带旁路母线接线，出线 7 回（其中预留 2 回） 。此种接线方式极大地保留了供电的可靠性，但因接线复杂， 且操作繁杂，为了简化接线，总的趋势将逐步取消旁路设施。 220kv 地区变电站电气主接线设 计 14 方案主接线图如下： 图 2-2 方案三主接线图 220kv 地区变电站电气主接线设 计 15 2.4.2 方案比较

22、 表 2-1 主接线比较表 2.4.3 方案确定 比较可以看出,三种接线从技术的角度来看主要的区别是在可靠性上，双母 线分段接线比双母线接线可靠性高，单母线分段带旁路母线接线比单母线分段 的可靠性更高。 单母线分段接线简单，控制简单，有利于变电站的运行。从可 靠性，灵活性，经济性方面综合考虑，确定选择第一种接线方案。 以下为经济比较：220kv 侧断路器以 100 万、隔离开关以 10 万计算。 110kv 侧断路器以 65 万、隔离开关以 6 万计算。考虑到主变压器选取方式的一 致性（即两种方案所选的主变压器型号相同） ，因此不参与比较。 方案 要 求 方案一方案二方案三 可靠性 220kv

23、 侧双母线接线可 靠性好，接线简单，停 电时间稍长。110kv 侧 可靠性较差。 220kv、110kv 都 采用双母线，提 高运行了可靠性。 220kv 侧可靠性更 高， 110kv 侧也能带负 荷检修。 灵活性 110kv 侧运行相对简单， 灵活性较差，各电压等 级都利于扩建和发展。 220kv、110kv 侧 调度灵活，各电 压等级都利于扩 建和发展。 调度灵活，各电 压等级均利于扩 建和发展，但 110kv 侧操作繁杂。 经济性 设备相对较少，投资少， 造价低。 投资少，经济性 高。 设备相对多，投 资大，110kv 采用 单母线分段带旁 母占地面积较大。 220kv 地区变电站电气主

24、接线设 计 16 主体设备综合投资 隔离开关断路器变压器 iiii 0 综合总投资 ) 100 1 ( 0 a ii元）( 为不明显的附加费用比例系数 取 90a 运行期年运行费用 iaiaaac 21 元）( 为检修维护费率 取 1 a03 . 0 为折旧费率 取 2 a05 . 0 计算整理得到表格： 方案220kv 断 路器个数 110v 断路 器个数 220v 隔离 开关个数 110v 隔离 开关个数 总投资 方案 1 661012 1162（万） 方案 2 651012 1097（万） 方案 3 961621 1576（万） 方案可靠性灵活性经济性的比较 方案供电可 靠性 调度灵 活

25、性 扩建方 便性 操作简 便性 接线复 杂性 投资运行费 用 方案一高灵活方便简便简单较低较低 方案二高灵活方便不方便复杂较低较低 方案三很高灵活方便不方便复杂较高较高 以上比较得出确定方案二为最佳方案。 220kv 地区变电站电气主接线设 计 17 第三章第三章 负荷计算和主变压器的选择负荷计算和主变压器的选择 在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主 变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本 所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站 主变压器的选择。 3.13.1 主变压器的选择原则主变压器的选择原则 主变压器

26、的容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确 定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统 5-10 年发展规划、输送 功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合 分析和合理选择。如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资，增大 占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得 过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者会满足不了变电站负荷的需 要，这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电设 备的投资。 3.1.1 主变压器台数的选择 1、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电 所

27、以装设两台主变压器为宜。 2、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装 设三台主变压器的可能性。 3、对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器 的容量。 3.1.2 主变压器容量的选择 (1)主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，适当考虑 到远期 1020 年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相 结合。 220kv 地区变电站电气主接线设 计 18 (2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有 重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其过 负荷能力后的允许时间内，应

28、保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所， 当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%80%。 (3)同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行 系列化、标准化。 3.1.3 主变压器型式和结构的选择 (1)相数 容量为 300mw 及以下机组单元接线的变压器和 330kv 及以下电力系统中， 一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗 也较大。同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。 (2)绕组数与结构 电力变压器按每相的绕组数为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁 结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。

29、 在一发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于 3 台，以免由于增加 了中压侧引线的构架，造成布置的复杂和困难。 考虑到此次设计中仅有 220kv、110kv 两个电压等级，因此主变压器采用的 是双绕组型式。 (3)绕组接线组别 变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则，不能并列运行。 电力系统采用的绕组连接有星形“y”和三角形“d” 。 在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列以要求限制 3 次谐 波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是 y，d11 常规接线。 (4)调压方式 为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过 主变的分接开关切换，改变变压

30、器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电 压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带 负荷切换，称为有载调压。 220kv 地区变电站电气主接线设 计 19 通常，发电厂主变压器中很少采用有载调压。因为可以通过调节发电机励 磁来实现调节电压，对于 220kv 及以上的降压变压器也仅在电网电压有较大变 化的情况时使用，一般均采用无激磁调压，分接头的选择依据具体情况定。 (5)冷却方式 电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、 强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。 3.23.2 主变压器选择步骤主变压器选择步骤 3

31、.2.1 主变压器台数的选择 根据原始资料，本变电站为 220kv 降压变电站，负荷重、出线多，所以考 虑用两台主变压器。有两台主变压器，可保证供电可靠性，避免一台变压器故 障或检修时影响对用户的供电。 3.2.2 主变压器容量的确定 1、选择原则 （1）主变压器容量一般按变电站建成后年的规划负荷选择，并应考虑105 变压器正常工作和事故时过负荷能力。 （2）根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于 有重要负荷的变电站；应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在计及过 负荷能力后的允许时间内应保证对一、二级负荷的供电。 2、主变容量确定 根据选择原则和已确定选用两台主变压器

32、，主变压器总容量可取最大负荷 的倍，且计及每台变压器有的过负荷能力，当一台变压器单独运行 max p6 . 1%40 时能满足的负荷的电力需要。%70 计算所有负荷大小： 当一台变压器停运时，其余变压器的容量应满足全部负荷%80%70 mvaps 7 . 1669 . 0/ )2035254030(cos/ max mvass34.24592. 0 7 . 1666 . 16 . 1 max 同时率 每台发电机容量为 0.5为 122.67kma max s 220kv 地区变电站电气主接线设 计 20 选择主变压器的容量： n s150mva 当一台变压器停运时，其余变压器的容量应满足全部负

33、荷%80%70 92 . 0 67.1228 . 0150mvasn 故所选容量满足要求。 根据以上要求，选取主变压器型号为：sfpsz7-150000/220，低损耗有220kv 载调压变压器，其主变压器的参数为： 注：1.容量分配升压组合为 100/50/100，降压组合为 100/100/50 2.表中阻抗电压为额定容量时数值%100 3、所用变压器的选择 变电站的主要用电负荷是变压器的冷却装置，直流系统中的充放电装置和 电压组合及分接头范围升压组合 额定 容量 （kva ） 高压 （kv） 中压 （kv） 低压 （kv） 连 接 组 称 号 空载损耗 （kw） 负载损 耗 （kw） 空

34、载电 流 （%） 150000 2202 2.5% 2422 2.5% 12110.5 yn a0 d11 914500.6 降压组合阻抗电压（%） 升压降压 额定容 量 （kva ） 空载损 耗 （kw） 负载损 耗 （kw） 空载电 流 （%） 高 中 高低中低高中高低中低 150000823800.5 12- 14 8-12 14- 18 8-10 28- 34 18- 24 220kv 地区变电站电气主接线设 计 21 晶闸管蒸整流设备、照明、检修及供水和消防系统。小型变电站， ，大多只装设 一台站用变压器，从变压器低压母线上引接，站用变压器二次侧为 380/220v 中 性点直接接地

35、的三相四线制系统。对于中型变电站或装有调相机的变电站，通 常装有两台站用变压器，分别接在变电站低压母线的不同分段上，380v 占用母 线采用低压断路器进行分段，并以低压成套设备配电装置供电。 根据,其容量必须满足所用电负荷从电源获得足够的功率， 3 102.51skw 所以其基本原则为：当一台变压器停运时，其余变压器的容量应承担全部负荷 的功率输出。 综上，本变电站的所用变压器的台数、容量和型式为： 台数类型容量型号 2 台低损耗全密封波kv106 纹油箱配电变压器 125kws9-m-125 其具体参数为： 电压组合（kv） 额定容量 （kva） 连接组 称号 高压低压分接范围 空载 损耗

36、负载 损耗 空载电 流 （%） 短路 阻抗 s9-m-125yyn0100.45% 0.341.801.54 220kv 地区变电站电气主接线设 计 22 第四章第四章 短路计算短路计算 4.14.1、计算各回路电抗、计算各回路电抗 （取基准功率 )mvasb100 pb uu 由待建变电站地理接线图可得其等效电路图如下: 1、水力发电厂主变压器暂定选取容量为 180mw，采用单元接线。 5 .12% s u ;0188 . 0 * )1(1 n b s s s xx 0133 . 0 * )1(2 n b s s s xx 220kv 地区变电站电气主接线设 计 23 02836 . 0 2

37、 1 09074. 0 07561 . 0 2 33 2 22 2 11 b b l b b l b b l u s lxx u s lxx u s lxx 0590. 0 4 1 *1 ）（ n b d tn b ng s s x s s xx 0200 . 0 100 % n bik i s su x 0667 . 0 100 % n biik ii s su x 0400 . 0 100 % n bik iii s su x 0600 . 0 )( 2 1 iii iii iii iii xx x xx x 经初步化简： 220kv 地区变电站电气主接线设 计 24 220kv 母线发生

38、短路： 其中：是系统与 220kv 母线的转移阻抗，是与 220kv 母线之间的 1f z 1 s 2f z 2 s 转移阻抗,是水电站与 220kv 母线之间的转移阻抗。 1g z ； ;0944 . 0 111 lsf xxz10404 . 0 222 lsf xxz08736 . 0 311 lgg xxz 110kv 母线发生短路： 其中：是系统与 110kv 母线的转移阻抗，是与 110kv 母线之间的1 f z 1 s2 f z 2 s 转移阻抗,是水电站与 110kv 母线之间的转移阻抗。1 g z ;1544 . 0 1 1 iiiff xzz ;16404. 0 2 2 ii

39、if fxzz ;14736. 0 1 1 iiig gxzz 4.24.2 短路电流计算短路电流计算: : 1、转移阻抗转化成计算阻抗： 220kv 母线短路计算电抗： 220kv 地区变电站电气主接线设 计 25 ;544. 1 1)(1 n b fjsf s s zz ;375 . 3 2)(2 n b fjsf s s zz ;675. 0 1)(1 n b gjsg s s zz 110kv 母线短路计算电抗： ;5824. 21 )(1 n b fjsf s s zz ;175 . 5 2 )(2 n b fjsf s s zz ;125. 11 )(1 n b gjsg s s

40、zz 2、短路电流计算： 根据所得计算电抗，查运算曲线表可得短路电流如下： 220kv 地区变电站电气主接线设 计 26 220kv 各时间短路电流标幺值汇总表 类型 时间 计算电抗 0s0.2s0.4s2s4s 汽轮机 （s1） 6224. 1 )(1 jsf z 0.6300.5920.6020.4430.650 汽轮机 (s2) 375. 3 )(2 jsf z 0.3020.2950.3020.3020.302 水轮机 (g1) ;675. 0 )(1 jsg z 1.6011.5011.5531.9012.203 110kv 各时间短路电流标幺值汇总表 类型 时间 计算电抗 0s0.

41、2s0.4s2s4s 汽轮机 （s1） 5824 . 2 )(1 jsfz 0.3900.3800.3900.3960.396 汽轮机 (s2) 175 . 5 )(2 jsfz 0.2920.2860.2920.2920.292 水轮机 (g1) ;125 . 1 )(1 jsgz 0.9420.9400.9931.0611.061 折回有名值： 220kv： 531. 7* 2303 3000 * 016 . 4 2303 1600 8826 . 1 2308 . 03 1504 * 2 * 1 * 1 iiiii iiiii iiiii ns ns ng 220kv 地区变电站电气主接线

42、设 计 27 220kv 各时间短路电流有名值汇总表 类型 时间 计算电抗 0s0.2s0.4s2s4s 汽轮机 （s1） 6224. 1 )(1 jsf z 2.532.382.422.612.61 汽轮机 (s2) 375. 3 )(2 jsf z 2.272.222.272.272.27 水轮机 (g1) ;675. 0 )(1 jsg z 3.012.832.923.584.15 110kv: 0613.15* 1153 3000 * 0326 . 8 1153 1600 765 . 3 1158 . 03 1504 * 2 * 1 * 1 iiiii iiiii iiiii ns n

43、s ng 110kv 各时间短路电流有名值汇总表 类型 时间 计算电抗 0s0.2s0.4s2s4s 汽轮机 （s1） 5824 . 2 )(1 jsfz 3.133.053.133.183.18 汽轮机 (s2) 175 . 5 )(2 jsfz 4.404.314.404.404.40 水轮机 (g1) ;125 . 1 )(1 jsgz 3.5473.5393.743.9953.995 220kv 地区变电站电气主接线设 计 28 短路电流汇总表（kv) 类型 时间 0s0.2s0.4s2s4s 220kv7.817.437.618.469.03 110kv11.07710.89911.

44、2711.57511.575 220kv 地区变电站电气主接线设 计 29 第五章第五章 电气设备及运行方式的选择和校验电气设备及运行方式的选择和校验 5.15.1 断路器和隔离开关的选择和校验断路器和隔离开关的选择和校验 5.1.1 断路器和隔离开关的整体选择 断路器应按表 4-3 进行选择和校验 表 4-3 断路器选择和校验 项 目额定电压额定电流开断电流 短路关合 电流 热稳定动稳定 断路器 nns uu maxn ii nbr ii nclsh ii 应满足要 求 应满足要 求 隔离开关可按表 4-4 进行选择和校验。 表 4-4 隔离开关选择和校验 项目额定电压额定电流热稳定动稳定

45、隔离开关 nns uu maxn ii 应满足要求应满足要求 5.25.2 断路器的选择计算（含导线选择及稳定性校验）断路器的选择计算（含导线选择及稳定性校验） 5.2.1 高压断路器和隔离开关的选择 高压断路器和隔离开关是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高 压断路器主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出 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 无故障部分正常运行，起着保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一 220kv 地区变电站电气主接线设 计 30 种设备，其最大特点是能断开电器中负荷电流和短路电流。而高压隔离开关的 主要功

46、能是保证高压电器及装置在检修工作时的安全，不能用于切断、投入负 荷电流或开断短路电流，仅可用于不产生强大电弧的某些切换操作。 5.2.2 高压断路器的选择 1)种类 按断路器采用的灭弧介质可分为油断路器（多油，少油） 、压缩空气断路器、 sf6 断路器、真空断路器等。 额定电压和额定电流 ， nns uu maxn ii 式中：，分别为电气设备和电网的额定电压 kv n u ns u ，分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流 a n i max i 3）开断电流选择 校验断路器的断流能力,宜取断路器实际开断时间的短路电流,所为校验条 件。因此，高压断路器的额定开断电流，不应小于实际开断瞬

47、间的短路电 nbr i 流周期分量，即： pt i (6-6) nbrpt ii 当断路器的较系统短路电流大很多时，简化计算可用，为短路电 nbr i nbr ii i 流值。 4）短路关合电流的选择 为了保证断路器在关合短路电流时的安全断路器的额定关合电流不应小 ncl i 于短路电流最大冲击值，即： (6-7) sh i nclsh ii 5）短路热稳定和动稳定校验 在短路电流过断路器时,产生大量热量,由于来不及向外散发,全部用来加热 断路器,使其温度迅速上升,严重时会使断路器触头焊住,损坏断路器。因此产品 标准规定了断路器的热稳定电流,例如 1s4s 的热稳定电流，其物理意义为:当 22

48、0kv 地区变电站电气主接线设 计 31 热稳定电流通过断路器时,在规定的时间内,断路器各部分温度不会超过国家规 定的允许发热温度,保证断路器不被损坏。 2 , tkessh i tq ii 当时，可不考虑非周期分量的热效应，只计周期分量。1 k ts k q 2 pt i p t 式中：短路电流周期分量 pt i 短路电流周期分量发热的等值时间 p t 5.2.3 隔离开关的选择 隔离开关是发电厂和变电站中常用的开关电器。它需与断路器配套使用， 但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。 隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流情况下，分合电路。其主要 功用为：隔离电压，倒

49、闸操作，分、合小电流。 隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定校 验的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断 电流和短路关合电流的校验。 隔离开关的型式较多，按安装地点不同，可分为屋内式和屋外式；按绝缘 支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式；此外，还有 v 形隔离开关。隔离 开关的型式对配电设备装置的布置和占地面积有很大影响。还应根据配电设备 特点和使用要求以及技术经济条件来确定。 5.35.3 选择与校验选择与校验 5.3.1 220kv、110kv 侧断路器隔离开关的选择与校验 220kv 侧 （1）按长期发热允许电流选择截面，查附表 1

50、（矩形铝导体长期允许载流量和 集肤效应系数） ，选用单条矩形铝导体，竖放允许电流 613a， f kmmmm 450 ；0 . 1 f k 220kv 地区变电站电气主接线设 计 32 根据电压等级、及断路器安装在户外的要求，查附表 5，可选 sw6- n u max i 220/1200 型少油断路器，固有分闸时间，合闸时间，04 . 0 in t2 . 0 a t )(24. 42 . 004 . 0 0 . 4 2 stttt ainprk )( 3 . 439 9 . 02303 1015005. 1 cos3 05. 1 3 max a u p i n n 70 al 36 温度修正

51、系数 为实际环境温度 ，为基869 . 0 2570 3670 0 al al k 0 准温度。 )(3 .439)( 7 . 532613 36 aakial （2）热稳定校验。正常运行时导体温度 1 .59 7 .532 3 . 439 )3670(36)( 2 2 2 max 2 al al i i 查表 6-12，取5 .91c )(07.23724 . 4 12 61. 743. 71081. 7 12 10 2 22222 2/ 2 skat iii q k tktk k )(200)( 9 . 169 5 . 91 0 . 11007.237 22 6 min mmmm c kq

52、 s fk 满足热稳定要求。 （3）动稳定校验 相间距离（）a 标称电压（kv） 110 220 330 500 垂直线间距离（m） 3.5 5.5 7.5 10.0 绝缘子跨距（l) 110kv 取 2500mm，220kv 取 4640mm。 );(01.2181 . 7 69 . 2 29 . 1 kaiish);/(88.13 1 1073 . 1 27 mn a ifsh ph ;1064. 23 . 3 62 hbw )(1032.11 1064 . 2 10 64 . 4 88.13 10 6 6 2 2 pa w lfph ph 220kv 地区变电站电气主接线设 计 33 ；

53、)(1070 6 pa alph 满足要求。 110kv 侧 （1）按长期发热允许电流选择截面，查附表 1（矩形铝导体长期允许载流量和 集肤效应系数） ，选用单条矩形铝导体，竖放允许电流 1085a， f kmmmm 863 ； 03 . 1 f k 根据电压等级、及断路器安装在户外的要求，查附表 5，可选 sw4- n u max i 110/1000 型少油断路器，固有分闸时间，合闸时间，06 . 0 in t25. 0 a t )( 6 . 878 9 . 01153 1015005. 1 cos3 05. 1 3 max a u p i n n 70 al 36 869 . 0 257

54、0 3670 k6 .8789 .9421085 36 kial 5 .65 9 .942 6 .878 )3670(36)( 2 2 2 max 2 al al i i 查表 6-12， 2 . 89c )(31 . 4 25 . 0 06 . 0 0 . 4 2 stttt ainprk )(34.51631. 4 12 27.11899.1010077.11 12 10 2 22222 2/ 2 skat iii q k tktk k )(504)(5 .258 2 .89 03 . 1 1034.516 22 6 min mmmm c kq s fk 满足热稳定要求。 （4）动稳定校验

55、 相间距离（）a 标称电压（kv） 110 220 330 500 垂直线间距离（m） 3.5 5.5 7.5 10.0 绝缘子跨距（l) 110kv 取 2500mm，220kv 取 4640mm。 220kv 地区变电站电气主接线设 计 34 );(8 .29077.1169 . 2 29 . 1 kaiish);/(89.43 1 1073 . 1 27 mn a ifsh ph ;10 3 . 133 . 3 62 hbw )(1006 . 2 10 3 . 1310 5 . 289.43 10 6 6 2 2 pa w lfph ph ；)(1070 6 pa alph 满足要求。

56、5.3.2 主变压器侧隔离开关的选择与校验 5.3.2.1 220kv 侧断路器隔离开关的选择与校验 1.额定电压选择：220 nns uukv 2.额定电流选择：)( 3 . 439 max aiin 3 极限过电流选择：)(01.21kaii shes gw4-220/1250-80 型隔离开关，其技术参数如下表： 表 6-2 gw4-220/1250-80 技术参数 极限通过 电流 ka 热稳定 电流 ka 型号额定 电压 kv 额定 电流 a 峰值 4s gw4220/1250-8022012508031.5 4 热稳定校验 )(07.23739694 5 . 31 22 2 skat

57、it )(31 . 4 25 . 0 06 . 0 0 . 4 2 stttt ainprk )(07.23724 . 4 12 61. 743. 71081 . 7 12 10 2 22222 2/ 2 skat iii q k tktk k 220kv 地区变电站电气主接线设 计 35 满足热稳定校验要求。 5、动稳定校验 满足校验要求kaikai shes 01.2180 220kv 母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变中 220kv 侧应满足相同 的要求，故选用相同设备。即选用 sw6-220/1200 型断路器和 gw4-220/1250-80 型隔离开关。 5.3.2.2 110

58、kv 侧断路器隔离开关的选择与校验： )(6 .878 max ai 1.额定电压选择：110 nns uukv 2.额定电流选择：)( 6 . 878 max aiin 3.开断电流选择：077.11 iinbr 初选 lw36-126/3150-31.5 六氟化硫型断路器,技术参数如下表： 220kv 地区变电站电气主接线设 计 36 表 6-4 lw36-126/3150-40 技术参数 极限通过电 流 ka 热稳定 电流 ka 型号额定 电压 kv 额定 电流 a 额定短路开 断电流 ka 峰值 4s lw36-126/3150- 40 12631504010040 4 热稳定校验：

59、2 tk i tq 2 22 31.543969() t i tkas )(31 . 4 25 . 0 06 . 0 0 . 4 2 stttt ainprk )(34.51631. 4 12 27.11899.1010077.11 12 10 2 22222 2/ 2 skat iii q k tktk k 2 t i t k q 满足热稳校验要求。 5.动稳定校验： 10028.38 essh ikaika 满足动稳定校验要求 5.45.4 绝缘子选择绝缘子选择 5.4.1 绝缘子选择 选择要求：（1）型式选择：屋外采用棒式 （2）额定电压选择：电压应大于或等于 220kv 支柱绝缘子选择

60、防污型棒式支柱绝缘子。 220kv 地区变电站电气主接线设 计 37 220kv：型号：zsw220/4 un=220kv 适用海拔高度：1000m 工频试验电压有效值不 小于（kv） 全波冲击试验电压有效 值不小于（kv） 机械破坏负荷不小于 （kv） 干耐受湿耐受 抗弯 （kn） 抗扭 （kn） 550200 850 42 110kv：选择 22614 防污型棒式支柱绝缘子 un=110kv 适用海拔高度： 1000m 工频试验电压有效值不 小于（kv） 全波冲击试验电压有效 值不小于（kv） 机械破坏负荷不小于 （kv） 干耐受湿耐受 抗弯 （kn） 抗扭 （kn） 265200 450