(建筑电气工程)220kv降压变电所电气一次部分设计

1、1设计任务及原始资料根据电力系统规划需新建一座 220KV区域变电所。该所建成后与110KV和220KV电网相连，并供给近区用户供电。1 .设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有区域 负荷。2 .确定本变电所的电压等级为 220/110/10KV , 220KV是本变电所的电源电压， 110KW 10KV是二次电压。3 .待建变电所的电源，由双回220KV线路送到本变电所；在中压侧110KV母 线，送出2回线路；在低压侧10KV母线，送出12回线路；在本所220KV母线有 三回输出线路，送向负荷。该变电所的所址，地势平坦，交通方便。4 . 110KV和10KV用户负荷统计

2、资料见表 1-1和表1-2。最大负荷利用小时 Tma>=5500h,同时率取0.9 ,线路损耗取5%表1-1 110KV用户负荷统计资料用户名称最大负荷（Kvycos回路数重要负荷白分数（%炼钢厂420000.95265表1-2 10KV用户负荷统计资料用户名称最大负荷（Kvycos回路数重要负荷白分数（为矿机厂18000.95262机械厂9000.95262汽车厂21000.95262电机厂24000.95262炼油厂20000.95262饲料厂6000.952625 .待建变电所与电力系统的连接情况如图1-1所示。2100'fVAx=0.24 OkinO-O 4LlQkV4

3、x 50AfTF cos 中-0.8 元=0.1242k200J cos fl? = 0.85 4 = 01423= 10.52MkV2 m 240 A"。2y60kn)2x5nkn)待设计及UkV变电所lOkV图1待设计变电所与电力系统的连接电路1.2 变电所的设计内容1. 选择本变电所主变的台数、容量和类型。2. 设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行技术经济综合比较，确定一个较佳方案。3. 进行必要的短路电流计算。4. 选择和校验所需的电气设备。5. 设计和校验母线系统。1.3 设计成果1. 编制设计说明书。2. 编制设计计算书。3. 绘图若干张。（ 1）绘制变电

4、所电气主接线图。（2）绘制220kV或110kV高压配电装置平面布置图。（3）绘制220kV或110kV高压配电装置断面图（进线或出线）。（ 4）所有图纸均要求打印A3摘要电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社 会稳定密切相关。本次设计的是220KV窜压变电所电气一次部分设计。首先对原始资料进 行分析，选择主变

5、压器，在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，选 择设备。关键字：变电站；短路计算；设备选择；继电保护绪论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。本课程设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。通过对原始资料的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、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

6、主要电器设备、主接线图方案。通过本次课程设计，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，电力系统的潮流及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的知识，并在设计中增新、拓宽。提高专业知识，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，成为一专多能的高层次复合型人才。1 电气主接线设计1.1 主接线设计要求主接线是

7、变电站电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，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变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置、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。我国 变电站设计技术规程SDJ2-79 规定：变电站的主接线应根据变电站在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接

8、线可靠性的具体要求：1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；3）尽量避免变电站全部停运的可靠性。灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1）为了调度的目的，可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；2）为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电；3） 为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论

9、在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。1）投资省：主接线应简单清晰，以节约一次设备的投资；要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备的投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；2） 占地面积小：主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。1.2 主接线的基本接线方式电气主接线是根据电力系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出

10、线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而本所各电压等级进出线均超过四回，并且考虑到 220kV侧会有功率穿越，所以采用有母线连接。根据规划，可以发现本站将是地区性枢纽变电站，担负起保障整个地区负荷供给的重要任务，因此主接线考虑下列几种选择：1、一个半断路器（3/2）接线两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。2、双母接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建

11、方便等优点，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，110220kV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达 7回，（110kV） 或5回（220kV）时，一般应装设专用旁路母线。3、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，因此在继电保护方

12、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用这 样节 省了断路器及配电装置间隔。1.3 主接线的方案确定结合原始资料所提供的数据，和权衡上面各种接线方式的优缺点，将各电压等级使用的主接线方式列出：（1） 220KV 线路 5 回进线（ 2 回和

13、系统，2 回和电厂，一回备用），且为降压变电所，有穿越功率，考虑到220 KV 线路的重要性，为保证其运行的稳定性，适用的接线方式只有双母线接线。单母线和角形接线可靠性不合理！（2） 110KV 有 4 回出线（备用1 回） ，适用的接线形式为单母分段接线、单母分段带旁路接线（因进线数不足5 回，装设旁路断路器兼作分段断路器）、双母线接线、角形接线。（3） 10KV 有 12 回出线，带电抗器限制短路电流，适用的接线形式为双母接线和双母线分段接线, 单母线分段。据此，拟定下面3 种主接线方案：方案I如图1.1 , 220KV采用双母线接线，110KVR用双母线接线，10KV采用单母线分段接线图

14、1.1 220KV/110KV 双母,10KV单母分段方案II如图1.2 220KV采用双母线接线，110KV单母线带旁路母线线接线,10KV采用单母线分段接线图1.2 220KV双母,110KV双母分段，10KV单母分段方案III如图1.3 220KV采用双母线接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV采用双母线接线图1.3 220KV/10KV双母，110KV双母分段3种方案均采用三相三绕组变压器，对 3种方案进行技术比较如下表:表1-1主接线方案比较表可靠性灵活性经济性和实用性1.220KV 110kv 接线简单，设备本身 故障率少；操作简单2.故障时，能尽快 恢复供电。1.22

15、0KV运行方式 相对简单，灵活性一 股；2.基本上能保证母 线或母线隔离升关 检修时，尽量减少停 运出线回路数和停 电时间，并能保证对 全部I类及全部或大 部分II类用户的供 电1.10Kv端12条回路不会彼此影响，能减小母线 故障或检修时的停电范围！2.该接线方式整体操作较简单，投资性价比高！1.可靠性较图;特 别是110kv电压等 级2.220KV 10KV 端 基本可以保证期正 常运行1.各电压级接线方 式灵活性有所提高； 2.220KW口 110KV 电压级接线易于扩建 和实现自动化，方便 变压器的切换。1,投资相对较大，投资性价比相又t比较小，2, I类用户实用性较大1,110KV

16、口 10K® 线可靠性较局，故 障时停电范围小。2.后两行主发压器 工作，保证了在变 压器检修或故障 时，不致使该侧不 停电，提高了可靠 性。1.220KV®线不易扩建；2.110KV,10KVW 易于扩建实现自动化。1,前期投资比较大，操作计较复杂但是系统相对最好！2,实用于对电力要求特别高的区域通过对3种主接线可靠性，灵活性的综合考虑，辨证统一，现确定第I方案为设计初选可靠方案方案I特点：220KV110KV采用双母线接线形式，调度灵活方便，而任一母线故障时，可通 过另一母线供电。但。10KV采用单母线分段接线，由于双母线故障机率较小，故不考虑，单母线相 对而言的性价比

17、最好，对稳定性影响和Hm方案相差不大。综观以上3种主接线的优缺点，根据设计任务书的原始资料选择方案I为最优方案，满足可靠性、灵活性和经济性的要求。2 主变压器的选择2.1 主变压器的选择依据2.1.1 主变容量的考虑原则主变压器的容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的选择除依据基础资料外，主要取决于输送功率的大小、与系统的紧密程度、运行方式及负荷的增长速度等因素，并至少要考虑5 年内负荷的发展需要。如果容量选得过大、台数过多，则会增加投资、占地面积和电能损耗，不能充分发挥设备的效益，并增加运行和检修的工作量；如果容量选得过小、台数过少，则可能封锁发电厂剩余功率的输送，或限制变电所

18、负荷的需要，影响系统不同电压等级之间的功率交换及运行的可靠性等。（ 1）只装一台主变压器的变电所:主变压器容量SN.T应 满足全部用电设备总计算负荷S max的需要SN.TSmax（ 2）装有两台主变压器的变电所:每台变压器的容量SN.T1 应同时满足以下两个条件I .任一台变压器单独运行时，易满足总计算负荷S max的大约60%70%的需要,即 :SN.T1= 0.6 : 0.7 Smaxn.任一台变压器单独运行时，应满足全部一二级符合的需要即 :SN.T1Smax I+II（ 3）电力负荷估算KPC 1+ %.一、 Sc 电力负何估算公cos式中Sc是某一级电压的最大视在计算负荷 KV.A

19、;Ke同时系数，一般取Ke=0.85-0.9;心% 线损率，可取平均值；cos平均功率因数；PC ：各工厂或农业负荷电线最大有功计算负荷。选择主变压器台数时应考虑下列原则。应满足用电负荷对供电可靠性的要求，对供有大量一二级负荷的变电所，应 采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器对一二级 负荷继续供电。对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须 在低压侧敷设与其它变电所相连的联络线作为备用电源或另有自备电源。1 .对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，可 以考虑采用两台变压器。2 .除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台

20、变压器。但是负荷集中且 容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台变压器。3 .在确定变电所主要变压器台数时，应适当考虑负荷的发展留有一定的余地。4 .为了保证供电的可靠性，避免因为 1台主变压器故障或检修时影响对用户 的供电，变电所一般装设2台主变压器。5 .变电所主变压器应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷S max 的60%70%选择。2.2 变电所主变压器形式与容量的确定2.2.1 主变压器容量确定的要求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，并适当考虑 到远期1020年的负荷发展。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

21、。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的 6070%。变电所主变压器的容量一般按变电所建成后5-10 年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷S max 的 60% 70%选择（对于35 110KV 变电所取60%，对于220 500KV 变电所取70%） 。由于全部一、二类负荷是62%在上述比例中，因此满足全部一、二类重要负荷的供电要求。2.2.2 变压器形式的选择（ 1） 变压器相数的确定根据：若站址地势开阔，不受运输

22、条件限制时，在330KV 及其以下的发电厂和变电所中，均采用三相变压器。（ 2） 变压器绕组数量的选择在电力工程电气设计手册和相应规程中指出：在具有三种电压的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该变压器容量的15以上，或在低压侧虽没有负荷，但是在变电所的实际情况，由主变容量选择部分的计算数据，明显满足上述情况。故本市郊变电所主变选择三绕组变压器。（ 3） 绕组连接方式参考电力工程电气设计手册和相应规程指出：变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的连接方式有Y和型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是型的，我国 110KV 及以上的电压

23、等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选才¥Yn的连接方式，而6-10KV侧采用型的连接方式。（ 4） 变电站主变压器型式的选择具有三种电压等级的变电站中，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%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV 及以下变电站采用一级有载调压变压器。我国110kV 及以上电压变压器绕组都采用Y0 连接； 35kV 采用 Y0 连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV 以下电压变压器绕组都采用D 连接。故

24、220KV降压变电所主变应采用的绕组连接方式为：YNyn0A11o（ 5） 调压方式的确定常用的调压方式手动调压和有载调压。手动调压用于调整范围±2X 2.5%以内；有载调压用于调整范围可达30%，其结构复杂，价格较贵。规程规定，在满足电压正常波动情况下可以采用手动调压方式（手动调压方式的变压器便于维修）。对于 200kv 站以往设计由于任务书已经给出系统能保证本站220kv 母线的电压波动在+5-0之内，所以可以采用手动调压方式。6）主变压器的冷却方式根据型号有：自然风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。按一般情况，220KV 变电站宜选用油浸风冷式。（ 7） 是否选用自耦变压器

25、选择自耦变压器有许多好处，但是自耦变适用于两个电压级中性点都直接接地的系统中，而本站 220KV 与 110KV 是中性点直接接地系统，且其多用于220KV及以上变电所，发电机升压及联络变压器。它经小阻抗接地，短路电流大，造成设备选择困难和对通信线路的危险干扰，且考虑到现场维护等问题，故不采用自耦变压器。（ 8） 变压器各侧电压的选择作为电源侧，为保证向线路末端供电的电压质量，即保证在10%电压损耗的情况下，线路末端的电压应保证在额定值，所以，电源侧的主变电压按10%额定电压选择，而降压变压器作为末端可按照额定电压选择。所以，对于220KV 的变电站，考虑到要选择节能新型的，220KV 侧应该

26、选242KV， 110KV 侧选 121KV，10KV 侧选10.5KV。（ 9） 全绝缘、半绝缘、绕组材料等问题的解决在 110KV 及以上的中性点直接接地系统中，为了减小单相接地时的短路电流，有一部分变压器的中性点采用不接地的方式，因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。 110KV 侧采用分级绝缘的经济效益比较显著，并且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护。10KV 侧为中性点不直接接地系统中的变压器，其中性点都采用全绝缘。2.3 主变选择计算最大有功功率Pmax =42000+1800+900+2100+2400+2000+600=51.8MW最大视在功率SmaxPmax=54.53MV

27、 Acos按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷S max的60%-70%选Sn驴 &ax 0.7=38MVgAKPc 1+ %Sc 由公式8s得Sc141.78MWSc2 9.75MWsc总 9.75 41.78 51.53MW主变容量:Se = 2 120MVA因此变压器设备的型号为 SFPS3-120000/220表2-1主变SFPS3-120000/220的技术参数型号相数冷却方式循环方式绕组数SFPS3-120000/220S（三相）F （油浸风 冷）P （强迫循 环）S（三绕组）导线材料调压方式设计序号额定容量容量比钢线无励磁调压3120MVA100/100/10

28、0额定电压连接组空载电流高压中压低压YNyn0d110.9242 ±2X2.5%12110.5损耗（kw）阻抗电压总体重量（t）空载短路高压中压低压20314864022-2412-147-93 短路电流计算3.1 概述电力系统的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。其中

29、，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。3.2 短路电流计算目的短路电流计算是变电站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法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

30、，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低的安全距离。（ 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，也需要短路电流。3.3 短路电流计算基本假设(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，不及负荷的影响。(6) 系统短路时是金属性短路。3.4 短

31、路电流计算短路电流计算具体计算过程如下： 图一：r-'X、-LL X LrX:己尸一、计算步骤如下:1作电力系统结构简图的等值电路图(1)选择基准容量Sd=100MW Ui=230KV、Ud2=115KV U d3=10.5KV 则基准电流I di = -Sd- =0.41AUdiSdI = f=0.83KAUd2SdI d3 =9.52KAUd 2基准电抗 Xdi = =585.64 Q SdUd22X d2=146.41 QSdXd3= SA =1.1 QUd各种线形的单位电抗统一选 0.4 Q/KM(2)计算各条线路的阻抗值：X l1=LabX X1=50X 0.4/2=10 Q

32、X L2= LbcX x2=67X 0.4/2=1.6 QX L3= LaeX x2=40X 0.4/2=4.8 Q那么，它们相对应的标幺值为：& X,oX.3= X =0.015Xd1ii)、系统的电抗Xs1 = Xs1 sb0.031Sn1Xs2 = xs2 sb0.017则图（1）可以转化为：图2=泣=0.017Xd1X.2*= X=0.02Xd1图2:LILr计算电源相对于k1的转移电抗:*一一一Xm =si 1 0.089*Xn =S2 20.13Xi/= Xm*+ X；+ XM*X 3* =0.114Xn* Xn*X 3*Xii/= Xn+ X3+X=0.167Xm*分别求

33、I、II两条支路的计算电抗：* X I'Si'Xs1 = S =0.114SdXjs2*=X1Sd=0.166计算短路点K1的短路电流参数：1.220KV侧短路电流计算：按Xs1 * Xs查汽轮机的计算表可知：短路电流周期分量标幺值为：T=0秒Ijs1 =8.963 I js2 =6.76320040lf（0）8.9636.763 5.18KA3 2303 230tk取2秒时:2=2.795 Ijs2 =2.706If（2）2.975200,3 2302.706403 2301.67KATk为4秒时Ijsi =2.512 Ijs2 =2.490If（4）2.5122003 23

34、02.490401.51KA230t= 00 时Ijs1 =2.72 Ijs2 =2.57If（）2.72200,3 2302.57404.63KA230ish .2 km I d 3.87KA2. 110KV侧短路电流计算:系统等效图可转换为：图3图3:Vs1Vs1 3Vs2 32SB 0.1275 Sn*1T1 一2*1T2 一2Vs2 3Vs1 3SB 0.0783 SN1 SVs2 3Vsl 3Vsl 2 在0因为阻抗无负值所以取02 Sn*XT 2 X T1 XT2 0.1032.X XX 1X *M XT3 MT3 0.288X*NX *11XT 30.42* * SX jS1 X

35、 1 0.291 Sn短路电流周期分量标幺值为：T=0秒时I js1 =3.603 I js2 =2.531lf(0)3.6032003 2302.53140.3 2304.1KAtk取2秒时:Ijs1 =2.360 I js2 =2.052* * SX js2 X 2 上 0.425 SN20040I f(2) 2.362.052 2.78KA3 230.3 230Tk为4秒时Ijs1 =2.348 I js2 =2.151I f(4) 2.347 2002.151 一402.79KA.3 2303 230t= 00 时Ijs1 =2.23 I js2 =2.0120040Io 2.23 2

36、.01 2.64KA3 2303 230ish 工 km I d 10.01KA1.1.3 10KV 侧：* X*M XT2X 1 X *M XT2 T2 0.22X * n* X* N XT2X 11 X*N XT2 0.32X * M系统等效图可转换为：图4图4:*X jS1 X 31一 一 *一 一 *X jS2X 32> TSSN0.22S2SN0.31短路电流周期分量标幺值为:T=0秒时I js1 =4.938 Ijs2 =3.368八=4.938 k?00 13368x八)万xlO.5由取2秒时：Ij,1=2.561IjU=2.3061心=2.561 x;"0 +2

37、306 X.八,超幻0.5蕉肥秒时Ij.i =2.44412=2.316Z/(4> = 2.444x 200 -b2.316x7510.54073x10.5= 33.27。40= 31.98A；4J5 乂 10.5tFC时Ijn=2.48Iju=2.437小)= 2.48X200 42,316x/(< VSxlO.54073x10.5= 32.6K4Q = 乂勺 x rd =73.04匕4 变电所电气设备的选择在各级电压等级的变电所中，使用着各种电气设备，诸如变压器、断路器、 隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、调相机等，这些设备的任务时保证变电所安全、可靠的供电，因为

38、选择电气设备时，必须考虑电力系统在正常运行和故障状态下的工作情况。所谓电气设备选择，则是根据各种电气设备在系统中所处的地位和完成的任务来确定它的型式和参数。电气设备选择的总原则是在保证安全、可靠工作的前提下，适当地留有裕度，力求在经济上进行节约。4.1 电气设备选择的一般原则尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件不同，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求却是一致的。电气设备要能可靠的工作，必须按照正常工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。4.1.1 按正常工作条件选择电气设备1. 额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压和负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，故所选设

39、备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。通常，规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.11.15倍，而电气设备所在的电网运行电压波动，一般不超过电网额定电压的1.15 倍。 因此， 在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压Uns的条件选择，即U N U NS2. 额定电流电气设备的额定电流IN是指在额定温度下，电气设备的长期允许电流。IN通常应不小于该 回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流1max,即In 或IyI max由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%寸，出力保持不变，故其相应回路的Imax应为 发电机、调相机和变压

40、器的额定电流的1.05倍；若变压器可能过负荷运行时，Imax应按过 负荷确定（1.32倍变压器额定电流）。按交流高压电器的长期工作时的发热的规定，断路器、隔离开关、电抗器等电器设备在环境最高温度为+40时，允许按额定电流持续工作。当安装地点的环境温度高于+40而低于+60时，每增高1，建议额定电流减少1.8%；当低于+40时，每降低1，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。4.1.2 按短路状态进行校验当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动力和发热两种效应，一方面使电气设备和载流导体受到很大的电动力作用，同时又使它们的温度急剧升高，这可能使电气设备和载流导

41、体的绝缘受到损坏。为此，在进行电气设备和载流导体的选择时，必须对短路电流电动力和发热计算，以验算动稳定和热稳定。1. 短路热稳定效验短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度（ 或发热效应） 应不超过允许值。满足热稳定的条件为I t2tQk式中Qk 短路电流的热效应；I t 设备给定的ts 内允许的热稳定电流有效值。2. 电动力稳定效验电动力稳定效验是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为ish ies式中 ish 短路冲击电流的幅值；1 es 设备允许通过的动稳定电流的幅值。3. 短路电流计算的条件为使所选电气设备和载流导体具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一

42、定时期内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定。 容量和接线。按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（工程建成后510年）；其接线应采取可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中 可能短时并列的接线方式。 短路种类。一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。 计算短路点。选择通过电器设备的短路电流为最大的那些点为短路点。先考虑分别在电气设备前后短路时的短路电流，同时要强调的是流过所要校验设备内部的短路电流，而非流到短路点的总电流。4.2 高压断路器的选择高压断路器是电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器

43、的主要功能是：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，起保护作用。（ 1） 型式。 除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。一股635KV4用真空断路器，35500kV选用SF6断路器。（ 2）额定电压的选择为U N U NS 。（ 3）额定电流的选择为I n I max''（ 4）额定开断电流的检验为I Nbr I t （或 I ）式中 I t 断路器实际开断时间ts 的短路电流周期分量。实际开断时间tK,为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之后。（

44、 5）热稳定校验应满足I t2 t QK（ 6）动稳定校验应满足ies ish高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器的功能是：正常运行倒换运行方式，把设备和线路接入电网或退出运行，起控制作用；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，起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备，其最大特点就是能断开电器中负荷电流和短路电流。高压断路器的选择除了应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。一般635KV4用真空断路器，35500KV54用SF6断路器。4.2.1 220kV侧断路器的选择(1)额定电压选择:Uymax

45、 Ugmax 220 1.15 253(kV)(2)额定电流选择：Ie IgmaxPN为最大负荷之和:PN74 0.95 10.4 0. 9580. 18(MVAI g max1.05N cos220KVS线的最大持续工作电流为:1.05 84.40.2448 (KA).3 220 0.95所以 Ie Igmax =490 (A)(4)按开断电流选择：Iekd.''I = 13.188 (kA)即 Iekd 13.188 (kA)i eg动稳定电流按大于短路冲击电流选择：ich=33.566 (kA)即 ieg 33.566 (kA)根据以上数据可以初步选择LW-220型SR断

46、路器具参数如下：额定电压220kM最高工 作电压245kV,额定电流3150A额定开断电流40kA,短路关合电流55kA,动稳定电流峰 值55kA 4s热稳定电流40kA固有分闸时间0.042S,合闸时间0.2S,全开断时间0.075S：(5) 校验热稳定(用等值时间法)，取后备保护为5S,则：tb = tkd + tb = 0.075 + 5 = 5.07(S)即Qr>Qd满足要求；Ir I vtZ7t 13.188,4.37/4 13.737(kA)<40(kA)满足要求。icj idw(6) 检验动稳定：icj = 33.566(kA)< 55(kA) 满足要求故选择户

47、外LW/-220型SR断路器能满足要求，数据如下表4.1 :表4.1户外LW 220型SF断路器数据设备项目LW- 220产品数据计算数据U max U g252kV253kVIe I g max3150A244.8AI dw I ck55kA33.566kAIekd I40kA13.737kAI eg I cj55kA33.566KAQrQd5400kA.S760.045kA2.S4.3 隔离开关的选择隔离开关：配制在主接线上时，保证了线路或设备检修时形成明显的断口，与带 电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵 守倒闸操作顺序。送电：首先合上母线隔离开关

48、，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则与 上述相反。隔离开关的配置：(1) 断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电 源侧隔离；(2) 中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；(3) 接在母线上的避雷器和电压互感器官合用一组隔离开关，为了保证电器和母线 的检修安全，每段母上宜装设 12组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧的 隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔 离开关；(4) 按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；(5) 当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔

49、离开 关，但如果费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设4.3.1 220kV 侧隔离开关的选择(1)额定电压选择:Uymax Ugmax 220 1.15 253(kV)(2)额定电流选择：Ie IgmaxPN为最大负荷之和:PN74 0.95 10.4 0. 9580. 18(MVA220KVS线的最大持续工作电流为:所以 Ie 1gmax =244.8 (A)1.05 84.4J3 2200.950.2448 (KA)根据以上数据，可以初步选择户外GW4 220/2000型隔离开关，其参数如下：额定电压220kV ,最高工作电压252kV ,额定电流2000A ,动稳定电流40kA

50、 ,热稳定电 流4s为32kA ,并带按地刀闸。校验热稳定：td = tkd + tb = 0.07 + 5 = 5.07(S)跟断路器一样：tdz = 4.37S ''2 .Qd I ddz= 13.188 2X4.37 = 760.045(kA2.S)2.Qr=Ir t= 32 2X4 = 4096(kA2.S)Qr Qd满足要求 校验动稳定：icjWidw icj = 33.566 (kA)idw = 40kA )即：idw > icj满足要求由上述计算表明，选择GW4-220/2000 型隔离开关能满足要求，由计算可列出GW4-220DW型隔离开关数据见下表4.4

51、:表4.4 GW 4-220/2000 型隔离开关数据项目设备GW4-220/2000产品数据计算数据UyU gmax252kV253kVIyI gmax2000A244.8AQrQd4096kA 0584. 4 -0.2448( KA) 、32200. 95.S760.45kA 2.SIcjI dw40kA33.566kA4.4母线型号选择及校验根据矩形、槽形和管形母线的使用范围、母线的截面形状，应该保证集肤效应系数 尽可能低、散热良好、机械强度高、安装简便和连接方便以及变电所的周围环境和实际情 况母线的选择。4.4.1 220KV母线的选择（一）母线型号选择一般情况下采用铝母线；在持续工作

52、电流较大、且位置特别狭窄的发电机、变压器出口处， 以及污秽对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的场所，采用铜母线。35KV及以下且正常工作电流不大于4000A时，直选用矩形导体；在40008000A寸，一般 选用槽型导体；8000A以上工作电流选管形导体或钢芯铝绞线构成的组合导线。导体的布置方式应根据载流量的大小、短路短路水平和配电装置的具体情况而定。钢芯铝 绞线母线、管形母线一般采用三相水平布置；矩形、双槽形母线常见布置方式有三相水平 和三相垂直布置。对于负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20m以上的母线（如发动机至主变压器、配 电装置的母线），应按经济电流密度选择导线的截面。变压器220KVS线上最大持续工作电 流为：I gmax <4000A,所以用矩形导体。因为Tmax=5500h/年，查铝质矩形、槽形和组合导体