电力系统课程设计220kv变电所设计

1、 课程设计说明书课程名称： 电力系统课程设计 设计题目： 220kv 变电站设计 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 05 电气（2）班 学 号： 姓 名： 指导教师： 华南理工大学电力学院二九 年 一 月2摘要摘要本课程设计的目的是通过所学的电力系统知识来对某个区域的 220kv 变电所电力网进行规划设计进行规划设计。首先，由变电所的原始资料来选定变电所母线的接线方案以及对主变进行选择；其次，进行短路计算，根据短路电流参数计算并确定变电所的主要电气设备；最后，对电气设备进行配置及对所用电设计。关键字：接线方案议定关键字：接线方案议定 短路计算短路计算 电气设备配置电气设备配置 电气总平面

2、布置电气总平面布置 所用电所用电3区域变电所电气部分设计区域变电所电气部分设计目录目录第一章 主接线的选择.41.1 原始资料分析.41.2 方案议定.41.3 节电气主接线图.6第 2 章主变的选择.72.1 原始资料.72.2 主变压器选择.7第三章 短路电流计算.93.1 短路计算概述.93.2 相关参数计算.93.3 短路点选择和计算(不计负荷影响).10第四章 主要电气设备的选择和校验.144.1 断路器的选择.144.2 母线.194.3 支柱绝缘子及穿墙套管.224.4 限流电抗器.234.5 电缆.254.6 互感器.26第五章电气设备配置.305.1 继电保护配置规划.305

3、.2 避雷器配置规划.325.3 互感器的配置.34第六章 电气总平面布置及配电装置的选择.366.1 概述.366.2 高压配电装置的选择.36第 7 章所用电设计.387.1 概述.387.2 所用电的接线方式.387.3 所用电接线.39参考资料.394第一章第一章 主接线的选择主接线的选择1.11.1 原始资料分析原始资料分析变电所规模及其性质：变电所规模及其性质：1. 电压等级 220/110/10 kv2. 线路回数 220kv 出线 6 回（其中备用 2 回）110kv 出线 8 回（其中备用 2 回）10kv 出线 10 回（其中备用 2 回）区域变电所建成后与 110kv 和

4、 220kv 电网相连，并供给近区用户供电。3归算到 220kv 侧系统参数（=100mva,ub=230kv）bs220kv 侧电源近似为无穷大系统，归算至本所 220kv 母线侧阻抗为 0.015( =100mva)bs4归算到 110kv 侧系统参数（=100mva,ub=115kv）bs110kv 侧电源容量为 500mva，归算至本所 110kv 母线侧阻抗为 0.36( =100mva)bs5110kv 侧负荷情况：110kv 侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为 75000kva，其他作为一些地区变电所进线，最小负荷与最大负荷之比为 0.65。610kv 侧负荷情况：10kv

5、 侧总负荷为 38000kva，类用户占 60%，最大一回出线负荷为 4000kva，最小负荷与最大负荷之比为 0.65。7. 各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为： 220kv 侧 小时/年90. 0cos4200maxt110kv 侧 小时/85. 0cos4500maxt10kv 侧 小时/年85. 0cos4300maxt8. 220kv 和 110kv 侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间为 0.15s，10kv 出线过流保护时间为 2s ,断路器燃弧时间按 0.05s 考虑。9 该地区最热月平均温度为 28，年平均气温 16，绝对最高气温为 40，土壤温度为 18。1.21.2

6、 方案议定方案议定各种接线方式的优缺点分析：各种接线方式的优缺点分析：51、单母线接线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，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，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。单母接线适用于：110200kv 配电装置的出线回路数不超过两回，3563kv，配电装置的出线回路数不超过 3 回，610kv 配电装置的出线回路数不超过 5

7、回，才采用单母线接线方式 2、单母分段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路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母分段适用于：110kv220kv 配电装置的出线回路数为 3 34 4 回，3563kv 配电装置的出线回路数为 4 48 8 回，610kv 配电装置出线为 6 6 回及以上，则采用单母分段接线。3、双母接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便

8、等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条” ，则该回路在检修期需要停电。对于，110k220kv 输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110kv220kv 双母线接线的配电装置中，当出线回路数达 7 7 回， （110kv）或 5 5 回（220kv）时，一般应装设专用旁路母线。4、双母线分段接线双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因

9、此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时，母线不分段。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试） ，不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。当 110kv 出线为 7 回及以上，220kv 出线在 4 回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。各供电侧主接线设计：各供电侧主接线设计：1 1、220kv220kv 侧主接线的设计侧主接线的设计 220kv 侧出线回路数为 6 回，

10、考虑到所要采用变压器的台数为两台以及供电负荷属于重要负荷，为了提高供电可靠性，宜采用双母线接线62 2、110kv110kv 侧主接线的设计侧主接线的设计110kv 侧出线回路数为 8 回，考虑到负荷比较重，年最大运行小时数为 4500 小时，对供电可靠性要求比较高，所以可以采用双母线接线。3 3、10kv10kv 侧主接线的设计侧主接线的设计10kv 侧出线回路数为 10 回，负荷比较轻，供电半径短，所以采用单母分段连接就能满足要求，故 10kv 采用单母分段连接方案拟定：方案拟定：方案220kv 侧110kv 侧10kv 侧主变台数方案一双母线不带旁路双母不带带旁路单母分段21.31.3

11、节电气主接线图节电气主接线图 图 1-1 电气主接线图 7第第 2 章章主变的选择主变的选择2.12.1 原始资料原始资料1.110kv 侧负荷情况： 110kv 侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为 75000kva，其他作为一些地区变电所进线，最小负荷与最大负荷之比为 0.65。210kv 侧负荷情况：10kv 侧总负荷为 38000kva，类用户占 60%，最大一回出线负荷为 4000kva，最小负荷与最大负荷之比为 0.65。2.22.2 主变压器选择主变压器选择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

12、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。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。容量选择：容量选择：本变电所选用两台变压器，按 110kv 侧的变电所的进线跳开，由 220kv 侧无穷大系统来单供电给 110kv 和 10kv 侧的负荷，一台主变压器的容量不应小于 60%的全部负荷。110kv

13、110kv 侧的负荷：侧的负荷：两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为 75000kva，属于一类负荷。110 侧的总负荷容量为 75mva10kv10kv 侧的负荷：侧的负荷： 10kv 侧总负荷为 38000kva，最大一回出线负荷为 4000kva，有 10 回出线，其中两回备用，类用户占 60%。10kv 侧的总负荷为 38mva10kv 侧的最大负荷，按 10 回来算为 10*4000kva=40mva38mva，所以按 40mva 来算10kv 的总负荷容量。单台容量：单台容量：（80mva+40mva）*0.7=84mvans同时还要保证用户的一、二级负荷10kv 侧的一级、二级负

14、荷为 40mva*60%=24mva110kv 侧的一级、二级负荷为 80mva8总的一级、二级负荷为 24mva+80mva=104mva84mva综合以上讨论可知综合以上讨论可知，从长远考虑选主变压器容量：=120 mva，容量比 100/100/100 的变压器。ns主变相数的选择主变相数的选择:主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。当不受运输条件限制时，在 330kv 及以下的发电厂和变电所，均应采用三相变压器。社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不成问题，故由以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器，同时，为了保障

15、电压水平能够满足用户要求，本所选用有载调压变压器。变压器连接方式和中性点接地方式的选择变压器连接方式和中性点接地方式的选择:变压器的连接方式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方式只有 y 和，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。我国 110kv 及以上电压，变压器绕组都采用 y0 连接；35kv 亦采用 y 连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kv 及以下电压，变压器绕组都采用连接。同时考虑到为了降低绕组的绝缘要求，从而降低制造成本，为了给三次谐波电流提供通道，避免正弦波电压的畸变故此变电所 220kv、110kv 侧宜采用 y0 接线，10kv 侧采用

16、接线，我国的 110kv及以上电网一般采用中性点直接接地系统，在运行中，为了满足继电保护装置灵敏度配合的要求，变压器的中性点不接地运行，所以，本变电所主变 220kv、110kv 侧和 10kv 侧均采用中性点不接地方式。变压器选择总结变压器选择总结:综上所述，本变电所采用型号为 sfpsz7-120000/220 三绕组有载调压变压器。其主要参数如下： 表表 2-12-1 变压器参数列表额定电压（kv）阻抗电压容量mva调压范围高压中压低压空载损耗（kw）空载电流（%）ui-2%u1-3%u2-3%12081.5%22012110.51240.81422.67.4联结组标号型号yn，ynd，

17、d11sfpsz7-120000/2209第三章第三章 短路电流计算短路电流计算3.13.1 短路计算概述短路计算概述一、短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节。其计算目的是：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。3、在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。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、按接地装置的设

18、计，也需用短路电流。二、短路电流计算的一般规定1、验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后 510 年） 。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2、选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3、选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。4、导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。三、短

19、路计算基本假设1、正常工作时，三相系统对称运行；2、所有电源的电动势相位角相同；3、电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；4、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5、元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6、系统短路时是金属性短路。3.23.2 相关参数计算相关参数计算变压器:%=0.5(%+%-%)=0.5(14+22.6-7.4)=14.61u12u13u23u10图 3-1 短路点分布图（不计及负荷影响）%=0.5(%+%-%)=0.5(14+7.4-22.6)=-0.62u12u23u13u%=0.5(%+%-%)=0.5

20、(22.4+7.4-13.5)=83u13u23u12u所以=%/(100)=14.6100/(100120)=0.121671tx1ubsns= %/(100)=-0.6100/(100120)=-0.0052tx2ubsns= %/(100)=8100/(100120)=0.06673tx3ubsns3.33.3 短路点选择短路点选择和计算和计算( (不计负荷影响不计负荷影响) )短路点的选择和主要应用：短路点的选择和主要应用：d1:220kv 母线(短路电流可以用来校验 220kv 的母联断路器、隔离开关和母线等)d2:110kv 母线(短路电流可以用来校验 110kv 的母联断路器、隔

21、离开关和母线等)d3:10kv 母线(短路电流可以用来校验 10kv 的母联断路器、隔离开关和母线等)短路计算：短路计算：基准容量： = 100mva 冲击系数：= 1.8bschk如图 3-1 所示：220kv 侧：电源的标幺值： = 1，归算至本所 220kv 母线侧阻抗为=0.015( 1e1xbs=100mva)110kv 侧:电源的标幺值： = 1，归算至本所 110kv 母线侧阻抗为=0.36( =100mva)2e2xbs = xt1=0.12167 = xt2=-0.005 = xt3=0.06675x6x7x = ， =， = 8x5x9x6x10x7x11图 3-3 化简后

22、的等值电路可知 = / 2=0.12167/2=0.060835 = / 2=-0.005=-0.002512x5x13x6x = / 2=0.0667=0.0333514x7x图 3-2 等效变换后的等值电路图d1 点短路时的情况：点短路时的情况：等效电阻： = + + 21x2x12x13x=0.36-0.0025+0.060835=0.418335 短路电流的周期分量的标幺值为： = / + / 1di2e21x1e1x=1/0.418335+1/0.015=69.0571d1 点是电流基准值为：=100/(bi)ka=0.251ka2303 短路电流的周期分量的有名值为：0.251ka

23、=17.3333ka1di冲击电流的有名值为： = 0.251=44.1235kachichk2 1di短路电流的全电流有效值为：= 0.251ka=26.1727kaqi 1) - (k 1) - (k 2 + 1chch1di短路容量：=6905.71mvats1dibsd2 点短路时的情况：点短路时的情况：等效电阻： = + + 22x1x12x13x12图 3-4 化简后的等值电路图 3-5 化简后的等值电路=0.015+0.060835-0.0025=0.073335短路电流的周期分量的标幺值为： = / + / =1/0.073335+1/0.36=16.41382di1e22x2

24、e2xd2 点是电流基准值为：=100/()ka=0.502kabi1153 短路电流的周期分量的有名值为：0.502ka=8.2397ka2di冲击电流的有名值为： = 0.502=20.9749kachichk2 2di短路电流的全电流有效值为：= 0.502ka=12.4417kaqi 1) - (k 1) - (k 2 + 1chch2di短路容量：=1641.38mvats2dibsd3 点短路时的情况：点短路时的情况：等效电阻： = + ( +) ( + ) / ( + + + )23x14x2x1x13x12x2x13x1x12x=0.03335+（0.36-0.0025） （0

25、.015+0.060835）/（0.36-0.0025+0.015+0.060835）=0.09591 = ( * ( + ) + * ( + ) / ( + + +)3e1e2x13x2e1x12x2x13x1x12x=(1 ( + ) + 1 ( + ) / ( + + + )2x13x1x12x2x13x1x12x=1短路电流的周期分量的标幺值为： = / x23=1/0.09591=10. 42643di3ed3 点是电流基准值为：=100/()ka=5.4986kabi5 .103 短路电流的周期分量的有名值为：5.4986ka=57.3308ka3di冲击电流的有名值为： = 5.

26、4986=145.9405kachichk2 3di13短路电流的全电流有效值为： = 5.4986ka=86.5677kaqi 1) - (k 1) - (k 2 + 1chch3di短路容量： =1042.64mvats3dibs短路计算总结短路计算总结：表表 3-13-1短路点的编号基准容量（mvabs）基准电压vav（kv）稳态短路电流标么值稳态短路电流有名值（ka）短路电流冲击值 (ka)chi短路全电流最大有效 值 (ka)qi短路容量 ( mva)tsd1 23069.057117.333344.123526.172769.0571d211516.41388.239720.974

27、912.44171641.38d310010.510.426457.3308145.940586.56771042.6414第四章第四章 主要电气设备的选择和校验主要电气设备的选择和校验4.14.1 断路器的选择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，可选用或空气断路器，大容量机组釆用封6sf闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。断路器断路器选择的具体技术条件如下：（1）电压： -电网工作电压, -断

28、路器的额定电压gunugunu（2）电流： -最大持续工作电流， -断路器的额定电压maxginimaxgini（3）开断电流： ptinbri-断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量；-断路器额定开断电流ptinbri（4）动稳定： chimaxi-断路器极限通过电流峰值；-三相短路电流冲击值maxichi（5）热稳定：2ktqi t- 短路电流的热效应或热脉冲；- 断路器 t 秒热稳定电流kqti隔离开关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。选择的具体技术条件如下：（1）电压： -电网工作

29、电压gunugu（2）电流： -最大持续工作电流maxginimaxgi（3）动稳定： chimaxi（4）热稳定：2ktqi t- 短路电流的热效应或热脉冲；- 断路器 t 秒热稳定电流kqti4.1.1 主变高压侧的断路器、隔离开关的选择和校验主变高压侧的断路器、隔离开关的选择和校验主变高压侧的断路器：主变高压侧的断路器：短路点位置基准容量（mvbsa）基准电压vav（kv）稳态短路电流标么值稳态短路电流有名值（ka）短路电流冲击值 (ka)chi短路全电流最大有效 值 (ka)qi短路容量 ( mva)ts15主变高压侧10023069.057117.333344.123526.1727

30、69.0571（1）选择220gukv=1.05（75+410）/(2220)=0.158kamaxmax1.05/( 3)gnisu3选择 lw2-220 sf6断路器表表 4-1 lw2-220 sf6 断路器参数表型号额定电压（kv）额定电流（ka）额定短路开断电流（ka）额定短路关合电流（ka）额定峰值耐受电流（ka）4 秒热稳定电流（ka）全开断时间（s）lw2-220/25002202.531.58010031.50.05（2）热稳定校验：2kpnptqqqi t , - 短路电流的热效应或热脉冲, 短路电流周期分量的热效应, 短路电kqpqnpq流非周期分量的热效应 ； (可由发

31、电厂电气部分 p73 页表 3-3222/2(10)/12kkpkttqtiii2*npqti查出)；- 断路器 t 秒热稳定电流ti短路计算时间： kprbrttt - 后备保护动作时间；- 断路器全开断时间prtbrt=0.15+0.05=0.2s 137.253(ka)2 s 2ti tkq满足热稳定要求（3）动稳定校验：maxchii-断路器极限通过电流峰值；-三相短路冲击值。maxichi=44.1235 ka ()kpnpqqq2ti tkq满足热稳定要求（3）动稳定校验：maxchii=44.1235 ka =50kachimaxi满足动稳定要求4.1.2 主变中压侧的断路器、隔

32、离开关的选择和校验主变中压侧的断路器、隔离开关的选择和校验主变中压侧的断路器：主变中压侧的断路器：短路点位置基准容量（mvabs）基准电压vav（kv）稳态短路电流标么值稳态短路电流有名值（ka）短路电流冲击值 (ka)chi短路全电流最大有效 值 qi(ka)短路容量 ( mva)ts主变中压侧1001159.59584.818112.26517.2753959.58（1）选择 ；=1.05 75/(2110)=0.207ka220gukvmaxmax1.05/( 3)gnisu3选择 lw2-110/2500 sf6断路器表表 4-3 lw2-110/2500 sf6断路器参数表型号额定电

33、压kv额定电流（ka）额定短路开断电流（ka）额定短路关合电流（ka）额定峰值耐受电流（ka）4 秒热稳定电流（ka）全开断时间（s）lw2-110/25001102.531.58012531.50.05（2）热稳定校验：2kpnptqqqi t , - 短路电流的热效应或热脉冲, 短路电流周期分量的热效应,短路电流kqpqnpq非周期分量的热效应 17； (可由发电厂电气部分 p73 页表 3-3222/2(10)/12kkpkttqtiii2*npqti查出)；- 断路器 t 秒热稳定电流ti 短路计算时间： kprbrttt- 后备保护动作时间；- 断路器全开断时间prtbrt=0.15

34、+0.05=0.2s 13.231(ka)2 s 2ti tkq满足热稳定要求（3）动稳定校验：maxchii-断路器极限通过电流峰值；-三相短路冲击值。maxichi=12.2651ka 2ti tkq满足热稳定要求（3）动稳定校验：maxchii=12.2651ka =80kachimaxi满足动稳定要求4.1.34.1.3 110kv 侧最大一回负荷出线的断路器、隔离开关的选择和校侧最大一回负荷出线的断路器、隔离开关的选择和校18验验110kv 侧最大一回负荷出线的断路器：侧最大一回负荷出线的断路器：短路点位置基准容量（mvbsa）基准电压vav（kv）稳态短路电流标么值稳态短路电流有名

35、值（ka）短路电流冲击值 (ka)chi短路全电流最大有效 值 (ka)qi短路容量 ( mva)ts110kv侧最大一回负荷出线10011516.41388.239720.974912.44171641.38（1）选择 ；=1.05 75/(2110)=0.207ka220gukvmaxmax1.05/( 3)gnisu3选择 lw2-110/2500 sf6断路器表表 4-5 lw2-110/2500 sf6断路器参数表型号额定电压kv额定电流（ka）额定短路开断电流（ka）额定短路关合电流（ka）额定峰值耐受电流（ka）4 秒热稳定电流（ka）全开断时间（s）lw2-110/250011

36、02.531.58012531.50.05（2）热稳定校验：2kpnptqqqi t , - 短路电流的热效应或热脉冲, 短路电流周期分量的热效应, 短路电kqpqnpq流非周期分量的热效应 ； (可由发电厂电气部分 p73 页表 3-3222/2(10)/12kkpkttqtiii2*npqti查出)；- 断路器 t 秒热稳定电流ti 短路计算时间： kprbrttt - 后备保护动作时间；- 断路器全开断时间prtbrt=0.15+0.05=0.2s 38.699(ka)2 s 2ti tkq满足热稳定要求（3）动稳定校验：maxchii-断路器极限通过电流峰值；-三相短路冲击值；maxi

37、chi=20.9749ka 2ti tkq满足热稳定要求（3）动稳定校验：maxchii=20.9749 ka 316a40ali21（2）热稳定校验：=0.15+0.05=0.2s , kprbrttt用全电流来校验，d1 短路时=26.1727kaqiqi =26.172720.2=137.002ka2s 2kk kqi t正常运行时得导体温度：=40+(70-40)3162/4692=53.62200max()/alalii查表得：c=94 =/94125.8(mm2)216mm2minsckqfk/110002.1376满足热稳定(3)动稳定校验： 查表得频率系数 =3.56(发电厂电

38、气部分表 3-5)fn =3.56/1.52=29.7hz35hz21/ffnej m l08. 4/1006. 2107810可见到该母线可不计共振影响=44.1235 (ka)chi母线相间应力：=1.7310-7 =1.7310-744.12352/0.75=449n/mphf2/chia=4491.52/(101.3710-6)=7.37107pa413a40ali（2）热稳定校验：=0.15+0.05=0.2s , kprbrttt用全电流来校验，d1 短路时=12.4417kaqiqi22 =12.441720.2=30.959ka2s 2kk kqi t正常运行时得导体温度：=4

39、0+(70-40)4132/4692=63.32200max()/alalii查表得：c=90 =/90(mm2)61.8mm2minsckqfk/110959.306满足热稳定(3)动稳定校验： 查表得频率系数 =3.56(发电厂电气部分表 3-5)fn =3.56/1.52=29.7hz35hz21/ffnej m l08. 4/1006. 2107810可见到该母线可不计共振影响=20.9749 (ka)chi母线相间应力：=1.7310-7 =1.7310-720.97492/0.75=101n/mphf2/chia=1011.52/(101.3710-6)=1.66107pa8107

40、pa2/(10)phphflwa满足动稳定4.2.3 主变低压侧母线桥的选择主变低压侧母线桥的选择设备名称s(mm2)放置方式 (a)(32)ali (106pa)母线桥2（6310）矩形铝排平放1458704.34.3 支柱绝缘子及穿墙套管支柱绝缘子及穿墙套管支柱绝缘子按额定电压和类型选择，进行短路时动稳定校验。穿墙套管按额定电压，额定电流和类型选择，按短路条件校验动、热稳定。（1）按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙大管。支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压大于等于电网的额定电压，即：nnsuu 发电厂与变电所的 320kv 屋外支柱和套管，当有冰雪和污秽时，宜选择高一级的产品。（2）按额定电流选择穿

41、墙套管。穿墙套管的额定电流 in大于或等于回路最大持续电流 imax,即： kinimax 式中 k温度修正系数。对母线型穿墙套管，因本身无导体，不必按此项选择和校验热稳定，在需保证套管的型 式和穿过母线的尺寸相配合。（3）支柱绝缘子和套管的种类和型式的选择。根据装置地点，环境现在屋内，屋外或防污式及满足使用要求的产品型式。23（4）穿墙套管的热稳定校验。套管耐受短路电流的热效应，大于或等于短路电流通2ti t过套管所产生的热效应，即：kq2tki tq（5）支柱绝缘子和套管的动稳定校验。在绝缘子和套管的机械应力计算中应注意，发生短路时，支柱绝缘子（或套管）所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力

42、的平均值。另外，由于导体电动力 fmax是作用在导体截面中心线上的，而支柱绝缘子的抗弯破坏强度是按作用在绝缘子高度 h 处给定的，可将绝缘子的力折算为：maxmax1/()ffhh n式中 h1绝缘子底部到导体水平中心线的高度，mm。对于屋内 35kv 及以上水平安放的支柱绝缘子，在进行机械计算时，应考虑导体和绝缘子的自重以及短路电动力的复合作用。屋外支柱绝缘子尚应计及风和冰雪的附加作用。220kv 母线的支柱绝缘子及穿墙套管的选择表表 4-7 zc-220 支柱绝缘子表表 4-8 cr-220 穿墙套管4.44.4 限流电抗器限流电抗器为了选择 10kv 侧各配电装置，因短路电流过大，很难选

43、择轻型设备，往往需要加大设备型号，这不仅增强投资，甚至会因断流容量不足而选不到合乎要求的电器，选择应采取限制短路电流，即在 10kv 侧需加装设电抗器。一般按照额定电压、额定电流、电抗百分数、动稳定和热稳定来进行选择和检验。型号额定电压（kv）绝缘子高度(mm)机械破坏负荷(kg) zc-220220210250热稳定电流(ka)不少于型号额定电压（kv）额定电流(a)套管长度（mm）铜导体（10s）铝导体(5s)cr-22022060055001212241、额定电压和额定电流的选择应满足 nnsuumaxngii、 电抗器的额定电压和额定电流nuni、 电网额定电压和电抗器最大持续工作电流

44、nsumaxgi2、电抗器百分数的选择(1)电抗器的电报百分数按短路电流限制到一定数值的要求来选择，设要求短路电流限制到iz，则电源至短路点的总电抗标公值 u 为 基准电流*/jxiiji电抗器在其额定参数下的百分电抗*1%(/)/100%kjndndxiixi uu i(2)电压损失检验：普通电抗器在运行时，电抗器的电压损失不大于额定电压的 5%，即：sin/5%,sin 负荷功率因数一般 0.6max%kvxiani(3)母线残压检验，为减轻短路对其他用户的影响，当线路电抗器后短路时，母线残压不能于电网额定值的 6070%即：6070%/reknvxiia3、热稳定和动稳定检验应满足下式

45、2tki tqeschii10kv 侧限流电抗器的选择和校验侧限流电抗器的选择和校验 10kv 侧采用单母分段的接线方式，一、二级负荷可以从两段母线上取电，在没有安装限流电抗器 10kv 侧发生短路时，流经主变低压侧断路器的短路电流和冲击电流分别为28.8665ka 和 72.9699ka，母线短路和负荷出线短路时短路电流和冲击电流分别为57.3308ka 和 145.9405（由前面的短路计算得出）,为了提高经济性在主变低压侧安装限流电抗器，这样主变低压侧和负荷就可以选用轻型设备。=10kv nnsuu=1.05(410/2)/(10.5)=1.15kamaxngii3根据额定和可以选择型号

46、为 cks(q)-1300/10 的限流电抗器nsumaxgi表表 4-9 cks(q)-1300/10 限流电抗器的参数型号额定容量（kvar）线路电压 （kv）端子电流(a)电抗（%）损耗（w）动稳定流（ka）1s 热稳定电流（ka）cks(q)-1300/10130010.511906740038.253425短路电流的校验：短路电流的校验：*1%(/)/100%kjndndxiixi uu i=100/(10.5)=5.5kaji3=5.5/28.8665=0.19*/jxii6%=（5.58/ -0.19）119010.5/（10.55500）1i安装电流限抗器后在 10kv 侧发生

47、短路流经主变低压侧短路电流周期分量最大值和冲击电流分别为：=12ka ， 1.8=30.55ka 2tit akq满足热稳定要求动稳定检验动稳定检验:=38.25ka=30.55kaesichi满足动稳定校验4.54.5 电缆电缆电缆应按下列选择及校验1、型式：应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式。（1）明敷（包括架空、隧道、沟道内等）的电缆，一般选用裸钢带铠装或塑料外护层电缆。26 在易受腐蚀地区应选用塑料外护电缆。在需要使用钢带铠装电缆时，宜选用二级外护层型式。（2）直埋敷设时，一般选用钢带铠装电缆。在潮湿或腐蚀性土壤的地区，应带有塑料外护层。（3） 三相交流系统的单芯电力电缆，要求金属护

48、外层采用一端接地时，在潮湿地区，外护层宜选用塑料挤包的型式。电力电缆除充油电缆外，一般采用三芯铝芯电缆。2、按额定电压选择： maxgnuu3、按最大持续工作电流选择电缆截面s：或, =max1gaiki12tkk k k34tkk k ktk)/()(12ttttmm温度修正系数;，修正系数tk12,k k34k k电缆芯最高工作温度（） ；mt对应于额定载流量的基准环境温度（） ；1t实际环境温度；2t对应于所选用电缆截面s、环境温度为+25时，电缆长期允许载流量（a） 。1ai4、按经济电流密度选择导体截面以及允许电压降的校验，与裸导体计算相同。5、热稳定校验：ssmin=fkkq/c

49、, c=10-2)20(1)20(1ln2 . 4120whfkq式中 c热稳定系数。 （其他相关系数可以在发电厂电气部分 p207 查出）10kv 最大一回负荷出线电缆的选择与校验：最大一回负荷出线电缆的选择与校验：=10kv；=1.054/(10.5)=0.23kanumaxgi3（1 1）型式：）型式：热阻系数为 80cm/w, =325a,直埋敷设,截面积 240mm2，缆芯最高工作温度为+60的ni粘性浸渍绝缘三芯（铝）电力电缆。 （电力系统分册 附表 10）（2 2）校验：）校验：电压：=10kvgnuu电流：=0.76 tk12ttttmm)2560()4060(=1.09 ,

50、=1（发电厂电气部分附表 18、19）3k4k27=0.761.091=0.8334tkk k k=0.83325a=269a =230a1akimaxgi（3 3）热稳定：热稳定：= (1.5112)2(0.15+0.05)=65.7 (ka)2 s221(1.51)()kqkprbrqititta(按装设电抗器后的热效应) 正常运行时得导体温度：=40+(60-40)2302/2692=54.622200max()/alaliic=10-2=57.6)20(1)20(1ln2 . 4120whfkqsmin=fkkq/c103/57.6=1400.9，为电压互感器额定一次线电压，1.1 和

51、 0.9nu1ununu是允许的一次电压波动范围，即10% 。nu（2）二次电压：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按下表选用所需的二次额定电压。表表 4-114-11 二次额定电压绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接用于中性点不接地28地系统中或经消弧线圈接地系统中二次额定电压（v）100100/3100100/3（3） 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。（4）二次负荷：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。

52、nss2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。10kv10kv主母线电压互感器主母线电压互感器10kv侧母线所连的电压互感器的选择，选用jsjw-10型电压互感器：表表4-124-12 jsjw-10型电压互感器参数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）0.513三相（屋内）jsjw-1010000/100/31001202004809604.6.2 电流互感器电流互感器电流互感器的选择和配置应按下列条件电流互感器的选择和配置应按下列条件：(1)型式：电

53、流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于 620 kv 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 35 kv 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：gnuu为电流互感器安装处一次回路工作电压，为电流互感器额定电压。gunu（3）一次回路电流：max1ngii 为电流互感器安装处一次回路最大工作电流，为电流互感器原边额定电流。maxgi1ni当电流互感器使用地点环境温度不等到于+40时，进行修正。修正的方法与断路器的ni修正方法相同。（4）准确等级：29电流互感器准确等级的确定

54、与电压互感器相同，需先知电流互感器二次回路接测量仪表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。（5）动稳定：内部动稳定 chidnki12式中电流互感器动稳定倍数，它等于电流互感器级限通过电流峰值与一次绕组dkdwi额定电流峰值之比，即1ni =/()dkdwi21ni(6) 热稳定： 21()kntqi k为电流互感器的 1 秒钟热稳定倍数。tk10kv 出线电流互感器出线电流互感器（1）形式：采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式（2）电压：=10kvgu（3）电流：=1.054/(10.5)=0.23kamaxgi3（4）准确等级：采用 0.5 级根据计算结果可以选择型号为 l

55、fz1-10 的电流互感器，其主要参数如下：表表 4-134-13 lfz1-10 的电流互感器参数(电力系统分册附表 41)型号额定电流比（a）准确度1s 热稳定倍数动稳定倍数lfz1-10300/50.575130校验：校验：电压：gnuu电流：maxgnii动稳定：=1.8=30.55ka(按装设电抗器后的冲击电流)chi21i= 0.3130=55.15ka,21nti k2 满足动稳定的要求21nti kchi热稳定： = (1.5112)2(0.15+0.05)=65.7 (ka)2 s(按装2 21(1.51)()kq kprbrqi titt设电抗器后的热效应)()2=(0.3

56、75)2=506.25 (ka)2 s 1nti kkq满足热稳定要求30第五章电气设备配置第五章电气设备配置5.15.1继电保护配置规划继电保护配置规划5.1.1 配置原则配置原则1、系统继电保护及自动装置继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电站继电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。 2、继电保护配置原则根据 gb14285继电保护和安全自动装置技术规程中有关条款继电保护二十五项反事故措施要点、电力系统继电保护教材。3、220 千伏系统 220 千伏线路配置高频距离保护，要求能

57、快速反应相间及接地故障。对于 220 千伏双母线接线，配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护。每条线路配置功能齐全，性能良好的故障录波装置。4、110 千伏系统 110 千伏线路配置阶段式距离保护，要求能反应相间及接地故障。对于 110 千伏双母31线接线，配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护。每条线路配置功能齐全，性能良好的故障录波装置。 5、主变压器保护电力变压器是电力系统中大量使用的重要的电气设备,它的故障将对供电可靠性和系统正常运行带来严重的后果,同时大容量变压器也是非常贵重的设备, ,因此必须根据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保护。变压器故障可分为油箱内部

58、故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路；油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负荷引起的过电流、油面降低。对于上述故障和不正常工作状态变压器应装设如下保护： （1)为反应变压器油箱内部各种短路和油面降低，对于 0.8mva 及以上的油浸式变压器和户内 0.4mva 以上变压器,应装设瓦斯保护。 （2)为反应变压器绕组和引线的相间短路,以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接地短路及绕组匝间短路,应装设纵差保护或电流速断保护。对于 6.3mva 及以上并列运行变压器和 10mva 及以上单独运行变压器,

59、 以及 6.3mva 及以上的所用变压器,应装设纵差保护。（3)为反应变压器外部相间短路引起的过电流和同时作为瓦斯、纵差保护(或电流速断保护)的后备应装设过电流保护.例如,复合电压起动过电流保护或负序过电流保护。 （4)为反应大接地电流系统外部接地短路,应装设零序电流保护。 （5)为反应过负荷应装设过负荷保护5.1.2 变电所主变保护的配置变电所主变保护的配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：

60、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、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32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