220kv降压变电站电气一次设计

1、 四川大学网络教育学院 本科生(业余)毕业论文（设计）题 目 220KV降压变电所一次部分 初步设计 办学学院 广西电力职业技术学院 教学部（校内/校外） 校外 专 业 电气工程及自动化 年 级 05秋 指导教师 王 亚 忠 学生姓名 黄 荣 盒 学 号 BH1052V2076 2008年11月220KV降压变电站一次设备初步设计1、设计任务：（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。（6）进行继电保护的规划设计。（7

2、）进行防雷保护规划设计。（8）220kV高压配电装置设计。2、原始资料2.1待设计变电所的电源，由双回220kV线路送到本变电所；在中压侧110kV母线，送出2回线路到炼钢厂；在低压侧10kV母线，送出12回线路；在本所220kV母线有两回输出线路。该变电所的所址，地势平坦，交通方便。（1）设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷。（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，110kV和10kV是二次电压。（3）待设计变电所的电源，由双回220kV线路送到本变电所；在中压侧110kV母线，送出2回线路到炼钢厂；在低压侧10

3、kV母线，送出12回线路；在本所220kV母线有两回输出线路。该变电所的所址，地势平坦，交通方便。一、 110kV和10kV用户负荷统计资料110kV和10kV用户负荷统计资料见表1和表2。最大负荷利用小时数Tmax=5500h ，同时率取0.9，线路损耗5%。表1 110kV用户负荷统计资料用户名称最大负荷（kW）回路数重要负荷百分数（%）炼钢厂420000.95265表2 10kV用户负荷统计资料序号用户名称最大负荷（kW）回路数重要负荷百分数（%）1矿机厂18000.952622机械厂90023汽车厂210024电机厂240025炼油厂200026饲料厂6002摘 要本次毕业设计的主要任

4、务是220KV降压变电站一次设备的计算及选择等。变电站的初步设计，共分为任务书、参考文献、说明书和设计总结四部分，包括变电站的负荷计算、主变的选择、主接线的选择、短路电流的计算、各电压等级断路器的选择、各电压等级母线选择、各电压等级隔离开关的选择、电流互感器的选择、电压互感器的选择、继电保护配置、防雷保护、接地装置等内容。论文内容主要介绍电器设备类型意义和选用，变压器的计算和选择、设计要点是变电站的发展过程、工作原理、控制方式和应用。最后主要是整个方案系统的设计，包括计算，各种器具数量、类型的选择，和系统结构图、电气主接线图及电站平面设计图编写等。最后是结束语，附录，谢词和参考文献等。Abst

5、ract The graduation project's main task is a 220KV step-down transformer substation equipment selection and calculation. The preliminary design of the substation is divided into tasks, references, brochures and four-part summary of the design, including the substation load calculation, the choic

6、e of main transformer, the main connection of choice, short-circuit current calculations, the voltage of the circuit breaker option The choice of bus voltage, quarantine voltage switch option, the choice of current transformer, voltage transformer selection, configuration of relay protection, lightn

7、ing protection, grounding devices and so on. The main content of the paper introduced the significance and types of electrical equipment selection, calculation and choice of transformers, the design features of the substation is the process of development, operation principle, control and applicatio

8、ns. Finally, the entire program is the main system, including the calculation, the number of kinds of apparatus, the types of choices, and the structure of the system, electrical wiring diagram of the main power station and the preparation of plans, such as graphic design. Finally, concluding remark

9、s, appendix, references and words to thank, and so on.目 录前言4第1 电气主接线选择.51.1. 概述.51.2 主接线的接线方式选择61.3 变电所电气主接线的确定.61.4 主接线比较选择7第2章 主变压器容量、台数及形式的选择.102.1 概述.102.2 主变压器台数的选择.102.3 主变压器容量的选择102.4 主变压器型式的选择.112.5 主变容量的确定计算 .122.6 主变型号选择13第3章 短路电流计算.143.1 概述 .143.2 短路计算的目的及假设. .143.3 短路计算 .153.4 等值网络简化 .17

10、3.5 各短路点短路计算.193.6短路电流计算汇总表 .22第4章 电气设备的选择 .224.1 概述 .224.2 限流电抗器的选择.244.3 断路器的选择.254.4. 断路器选型计算.25 第5章 隔离开关的选择.315.1 概述.315.2 隔离开关选型计算.31第6章 母线的选择.336.1 概述 .336.2 母线及电缆截面的选择.336.3 220kV、110kV主母线及10kV主变低压侧母线桥导体选择计算 .346.4 10kV最大一回负荷出线电缆 .37第7章 支持绝缘子及穿墙套管的选择 .387.1 形式选择 .387.2 动.热稳定校验 .39第8 章限流电抗器 .

11、408.1 选择限流电抗 .40 8.2 电压损耗校验.408.3 残压校验.408.4 动.热稳定校验 .40第9章 电气总平面布置及配电装置的选择.419.1 概述 .419.2 高压配电装置的选择 .42第10章 继电保护规划设计 .4410.1 系统继电保护及自动装置44 10.2 继电保护配置原则 .4410.3 变电站主变保护的配置 .4510.4 220、110、10kV线路保护部分 .46第11章 防雷及接地装置设计选择 .4611.1 概述 .4611.2 防雷保护的设计.47 11.3 避雷器参数计算与选择 .4811.4 220KV避雷器选择计算 .4811.5 110K

12、V避雷器选择计算 .4811.6 10KV避雷器选择计.49 11.7 接地电阻选型计算 .5011.8 接地装置的选型计算 50第12章 设计总结、致谢和参考文献 .50专业： 电气工程及其自动化姓名： 蔡桂潮前言本次设计通过科学的发展观全面综合地理及负荷的发展趋势等因素对变电站的所址进行选择，再对拟定变电站的概述以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑。确定了变电站的主接线然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了厂用变压器的容量及型号，从而完成了电气部分的设计。本次设计中进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（包括断路器、隔离开

13、关、电流互感器、电压互感器、母线等）。毕业设计是我们全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行设计或研究的综合性训练。通过毕业设计我们把所学的知识系统的联系起来，培养我们综合运用各种知识来解决实际问题的能力，学习更多的设计思维，树立在实际工程基础上的创新观念，更好地把理论和实际结合起来，服务于工作。第1章 电气主接线选择1.1. 概述主接线是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

14、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。1.1.1.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。1.1.2灵活性：主接

15、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，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。1.1.3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

16、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 主接线的接线选择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

17、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

18、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（

19、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 变电所电气主接线的确定电气主接线是电力系统的重要组成部分，它的设计形式直接关系全所电气设备的选择和配电装置的布置。它的设计应以设计任务书为依据，以国家有关经济建设方针、政策及有关技术规范为准则，结合工程具体特点来确定，要求安全可靠、稳定灵活、方便经济。1.3.1 主变压器容量和台数的选择1.3.1.1 主变压器的台数：待设计变电站为大型的城市变电站，负荷较重（本期最大负荷42000KVA,远期

20、最大负荷45000KVA），又因变电站负荷较为重要，且为终端变电站，要求电压质量是可以调节的，现在市场上生产的变压器的容量，选择1台变压器不能满足负荷的要求，我选择2台相同容量的变压器。1.3.1.2主变压器容量：根据运行经验，变压器的容量应保证在有一台检修的情况下，其他变压器能带全部负荷的70%，按任务书给定的资料（按远期最大负荷算），即1台主变的容量应满足70%的负荷需求，因此本设计的主变每台应带负荷为：45000× 70% /2 = 15750（KVA），所以我们选择的主变容量为31500KVA变压器。1.3.1.3主变型式：本设计220KV降压到110KV和35KV两个电压等

21、级，因此采用三绕组变压器。1.3.1.4调压方式：根据地区及负荷的要求，变压器选择有载调压方式。根据以上原则，查阅有关资料，选择的主变压器技术数据如下：型 号 SFSZ10-31500/220容 量 31500KVA容 量 比 120/120/120额定电压高压220±8×1.25%中压121低压38.5联结组标号 YN，yn0,d11损 耗空载144 KW负载480 KW空载电流 0.9 %阻抗电压高-中14 %高-低24 %中-低9 %1.4 主接线比较选择由设计任务书给定的负荷情况：220kV出线4回，110kV出线4回（其中备用2回），10kV出线14回（其中备用2

22、回），该变电站主接线可以采用以下两种方案进行比较：1.4.1.方案一1.4.1.1220kV采用内桥接线方式，110、10kV采用单母段接线。根据电力工程电气设计手册第一册可知，220kV出线5回以上、在系统中居重要地位时可考虑设计旁路母线，考虑到220kV近期4回，装设专用母联断路器和旁路断路器。10kV出线14回（其中备用2回），可采用单母分段接线方式。方案一的接线特点1）220kV采用内桥接线方式，并且设置专用旁路断路器，使检修或故障时，不致破坏双母接线的固有运行方式，及不致影响供电可靠性。2）110kV采用单母分段接线方式，并且设置专用分段断路器，具有分段单母线和一般双母线的特点，而且

23、具有更高的可靠性和灵活性；使检修或故障时，不致母接线的固有运行方式，不致影响供电可靠性。3）10kV侧采用单母分段接线时，接线简单清晰，设备少，操作方便等优点，重要用户可以用双回路接于不同母线段，保证不间断供电。1.4.1.3方案一接线的缺点：220kV采用内桥线接线，运行时，操作步骤复杂、投资高、占地面积大，旁路断路器的继电保护整定比较复杂；不推荐上述方式。 方案二1.4.2.1220、110、10kV均采用单母分段接线方式。1.4.2.2方案二其接线方式的特点：1）220、110kV单母分段接线，在其中一回母线检修或故障时，仍可保证有一回母线正常运行，不致影响供电可靠性；另外，220、11

24、0kV出线中重要线路全部采用双回路，其中一回发生故障或断路器检修时，仍可保证重要线路的供电可靠性。2）10kV侧采用单母线分段接线，可以使重要负荷及所用电的供电从不同的母线分段取得。当一段母线发生故障时，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。8.1.3方案二接线的缺点：1）双母线在母线检修或故障时，隔离开关作为倒换操作电器，操作复杂，容易发生误操作；2）当一组母线故障时仍短时停电，影响范围较大；1.4. 方案比较1.4.3.2投资费用对比1.4.3.2.1方案一综合投资ZA 主变部分：Z1=199.2万元 220kV部分：Z2=479.57万元 110kV部分：Z3=259.8

25、3万元 10kV部分：Z4=44.3万元 方案一综合投资为：ZA= Z1+Z2+Z3+ Z4=199.2+479.57+259.83+44.3=982.9万元1.4.3.2.2方案二综合投资ZB 主变部分：Z1=199.2万元 220kV部分：Z2=405.79万元 110kV部分：Z3=237.79万元 10kV部分：Z4=44.3万元 方案一综合投资为：ZB= Z1+Z2+Z3+ Z4=199.2+405.79+237.79+44.3=887.08万元1.4.3.2.3根据综合投资对比，方案一投资高过方案二约96万元，经济性较差。1.4.3.2运行费用分析对比因方案一、二均选用2台主变，所

26、以年度运行费用中电能损耗相同，而设备运行维护费用可根据上述设备数量对比表判断方案一运行费用要高过方案二。1.5方案推荐根据上述对比可以看出，方案二在经济性方面优于方案一，在运行可靠性方面基本等同于方案一，经过综合比较，决定推荐方案二。第2章 主变压器容量、台数及形式的选择2.1概述在各级电压等级的变电站中，变压器是变电站中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，

27、给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电站安全可靠供电和网络经济运行的保证。在生产上电力变压器制成有单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电站的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电站以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。2.2主变压器台数的选择由原始资料可知，本期变电站上2台主变，本设计变压器选择台数为2台。2.3主变压器容量的选择主变容量一般按变电站

28、建成近期负荷，510年规划负荷选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展，对于城郊变电站主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电站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，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电站是按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电站的总装容量为：se = 2（0.7PM） = 1.4PM。当一台变压器停运时，可保证对60%负

29、荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电，而高压侧220KV母线的负荷不需要通过主变倒送，因为，该变电站的电源引进线是220KV侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。因此主变压器的容量为：Se = 0.7（S+S）。2.4主变压器型式的选择2.4.1主变压器相数的选择单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计的变电站，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电站选用三相变压器。2.4.2绕组数的选

30、择在具有三种电压等级的变电站，如通过主变压器的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，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电站具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。1）自耦变压器，它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高

31、压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电站所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小，由原始资料可知，该所的电压波动为±8%，

32、故不选择自耦变压器。2）分裂变压器：分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电站，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。3）普通三绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它

33、还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电站，选择普通三绕组变压器。2.4.3主变调压方式的选择为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220KV及以上网络电压应符合以下标准：枢纽变电站二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电站的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的11.3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电站一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。调压方式分为两种

34、，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在±5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电站的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。2.4.4连接组别的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。2.4.5容量比的选择由原始资料可知，110kV中压侧为主要受功率绕组，而10kV侧主要用于地区性负荷、所用电以及无功补偿装置，所以容量比选择为：100/100/50。2.4.6主变压器冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，自然油循环强迫风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷

35、却：散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。自然油循环强迫风冷却：利用外置冷却风机的冷风和主变热油流的加强对流，提高主变油散热速度，散热效率高，无需增加太多的附件，因此，推荐自然油循环强迫风冷却. 2.5主变容量的确定计算本设计原始资料中，220kV侧A、B、C三个系统电源容量较大，可以认为是无限大系统，该侧的4回出线负荷功率包括本站需要通过主变传送110及10kV侧负荷和可能存在的系统穿越；110kV侧没有电源，系统最大计算负荷为42000KVA,该侧共4回出线（两回备用），单回最大负荷容量为10500KVA。

36、10kV没有电源，该侧系统最大计算负荷为12000KVA。站区负荷最大为2400kVA，因此，在正常运行情况下，主变传送的总容量为（注：计算时功率因数取0.9）：2.5.1正常工作时，220kV侧通过主变向110kV侧输送功率S1=42000×0.8÷0.9=37200KVA,2.5.2220kV侧通过主变向10kV侧输送功率S2=12000×0.8÷0.9+0.6=10668KVA,2.5.3主变输送的最大容量Smax =S1+S2=37155+10668=47823KVA2.5.4根据设计任务书要求，本期采用两台主变，选择容量时应满足当一台主变压器故

37、障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。由此可得单台主变最小容量：Smin47823×0.733477KVA220Kv变电所常用的单台主变容量为31500KVA。由此可选择两台容量为31500KVA的主变。2.5.5I、II级负荷校验：110kV侧I、II级负荷：42000×0.8×0.85÷0.9=29725KVA10kV侧I、II级负荷：12000×0.7×0.8÷0.9+0.6×0.5=7467KVAI、II级总负荷：29725+7467=37192MVAI、II级总负荷与主变额

38、定容量之比：37192/31500=1.18，这样，全部I、II级负荷超额定容量7%，满足单台主变长期运行要求，符合要求。2.6主变型号选择2.6.1主变主要通过高压绕组从220侧向至中、低压绕组侧传送功率，10kV侧最大功率为2400KVA，因此，可选择容量比为100/100/50。本设计主变为大型变压器，发热量较大，根据现阶段主变散热片制造工艺的提高，在不启动强迫风冷的情况下，主变可带80%负荷稳定运行，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫风冷却方式。本变电站为地区枢纽站，担负起整个地区电压质量稳定的重任，因此考虑采用有载调压变压器。2.6.2变压器的技术参数根据以上条件选择，确定

39、采用变压器的型号为SFSZ9-31500/220的220kV三绕组有载调压电力变压器，具体参数如下型号SFSZ10-31500/220联接组标号YN，yn0，d11空载电流%0.7空载损耗(kw)178短路损耗(kw)650额定电压(KV)高压中压低压220±8×1.25%12110.5额定容量MVA18018090阻抗电压高中高低中低14237型号中个符号表示意义：从左至右S：三相 F：风冷却 S：三绕组 Z：有载调压 9：设计序列号 31500：额定容量 220：电压等级。第3章 短路电流计算3.1 概述在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正

40、常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到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，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

41、气设备的稳定性。3.2短路计算的目的及假设3.2.1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）按接地装置的设计，也需用短路电流。3.2.2短路电流计算的一般规定1）验算导体和电器

42、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。3.2.3短路计算基本假设1）正常工作时，三相系统对称运行；2）所有电源的电

43、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。3.2.4基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量：SB= 100MVA基准电压：UB= 10.5 115 230kV3.2.5短路电流计算的步骤：1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分

44、量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。标幺值：Id* = 有名值：Idi = Id*Ij5）计算短路容量，短路电流冲击值短路容量：S = VjI短路电流冲击值：Icj = 2.55I6）列出短路电流计算结果3.2.6具体短路电流计算具体见计算说明书。3.3 短路计算等值电路图220KV110KVXs2Xs1S1X1X2X310KVS2d1d2d33.3.1 基准值及短路点选取3.3.1.1在短路计算的基本假设前提下，选取基准容量SB = 100MVA，UB 为各级电压平均值（230，115，10.5kV）。3.3.1.2短路点分别选取变电站的三级电压汇流母线：22

45、0kVd1，110kVd2，10kVd3。3.3.2.计算各元件的电抗标幺值3.3.2.1.计算系统电抗标幺值由原始材料可知，提供的A、B、C三系统电抗标幺值均为各电源容量为基值，需要换算成在SB=100MVA下的标幺值A系统：X1*(0.3×100)÷2000=0.015B系统：X2*(0.4×100)÷1500=0.027C系统：X3*(0.2×100)÷4000=0.0053.3.2.2. 计算变压器各绕组电抗标幺值阻抗电压高中高低中低142373.3.2.2.1.各绕组等值电抗Vs(1-2)14，Vs（1-3）23，s（2-3

46、）7高压侧：Vs1% = （Vs(1-2)% + Vs(1-3)%Vs(2-3)%）= （14+ 237）=15中压侧：Vs2% = （Vs(1-2)% + Vs(2-3)%Vs(1-3)%） = （14+723）=1低压侧：Vs3% = （Vs(1-3)% + Vs(2-3)%Vs(1-2)%） = （23+714）=83.3.2.2.2.各绕组等值电抗标么值为：高压侧：X9* = Vs1%/100×SB/SN=×0.083中压侧：X10* = Vs2%/100×SB/SN×0.006低压侧：X11* = Vs3%/100×SB/SN

47、5;0.093.3.2. 3220kV各线路等值电抗标幺值为：A与B之间联络线：X4* = XA-B×SB/UB2=0.406×60×0.046B与C之间联络线：X5* = XB-C×SB/UB2=0.406×80×0.061A与本站之间双回架空线：X6* =XA×SB/UB2=×0.406×60×0.023B与本站之间单回架空线：X7* =XB×SB/UB2=0.406×40×0.031C与本站之间双回架空线：X8* =XC×SB/UB2=×0

48、.406×100×0.0383.3.2. 4将各标幺值标注在系统等值电抗图上（附图-）3.4等值网络简化3.4.1等值网络简化计算：3.4.1.1Y1*=X1*×X4*+ X4*×X6*+ X1*×X6*=0.015×0.046+0.046×0.023+0.015×0.0230.0021 Y2*=X3*×X5*+ X3*×X8*+ X5*×X8*=0.005×0.061+0.005×0.038+0.061×0.0380.0028Y*=+=+=37.04+3

49、2.26+18.1+15.36102.763.4.1.2计算化简后A、B、C各系统电抗标幺值X1*= = =0.038X2*= = =0.066X3*= = =0.0373.4.1.3两台主变三侧电抗进行星形-三角星形变换简化3.4.1.3.1两台主变三侧等值电抗星形三角变换X1-2*=X1-2*”=0.083-0.006+=0.0715X1-3*=X1-3*”=0.083+0.09+=-1.072X2-3*=X2-3*”=0.09-0.006+=0.07753.4.1.3.2两台主变三侧等值电抗并联合并X1-2* = X1-2*=0.036 X1-3* = X1-3*=-0.536X2-3*

50、 = X2-3*=0.0393.4.1.3.3两台主变三侧等值电抗三角星形变换X1*=0.042X2*=-0.003X3*=0.0453.4.1.4将简化后的系统等值电抗标在图上（附图-）3.4.1.4A、B、C三系统容量相对计算容量来说为无穷大，不考虑短路电流周期分量的衰减，可将并联电源支路进行合并： E=EA*=1(其中EA*= EB*= EC*，均取1) X*=0.01463.4.1.5最终将系统等值电抗图化简如附图3.5.各短路点短路计算3.5.1d1点短路220KVX*d1图一E110、10kV母线侧没有电源，无法向220KV侧提供短路电流，即可略去不计，等值电路可化间为图一则d1点短路电流标幺值为：I d1*=68.49换算到220kV侧0秒钟短路电流有名值I = I d1*× =68.49× = 17.19KA根据电力工程电气设计手册的相关规定，远离发电厂的地点（变电所）取电流冲击系数Kch = 1.8，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值Ic