变电所电气一次系统设计（本科毕业设计）

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前言

电力是国民经济发展的基础，随着人民生活水平的不断提高，现代化、自动化程度的不断加深、发展。与工农业生产和人民日常生活更加密切。电力作为国民经济的先行产业，必需加快建设。只有电力工业先行，国民经济才能以更高、更快的建设速度良性向前发展。

变电所作为联系发电厂和用户的中间环节，起着交换和分派电能的作用。它影响整个电力系统的安全经济运行。因此安全性、可靠性、灵活性就成为变电所设计的关键问题。设计中要把以上诸多因素经过充分的研究论证，综合平衡后才能最终确定方案。

本设计是以毕业设计任务书为依据，结合电力工业的安全性、经济性、可靠性、灵活性进行了设计。设计中对主接线方案进行了论证，确定了主变压器的容量和台数，并进行了短路电流计算；依据电气设备的选择原则，对设备进行了校验和选择，对室内外配电装置和防雷接地进行了设计，并配有图纸。

在设计过程中，盛四清老师给予我精心的指导和热心帮助，并提出了好多宝贵经验和建议使设计工作顺利圆满地完成，对此表示衷心的感谢！！但由于时间有限，在设计过程中难免出现错误和不妥之处，恳请老师批评，指正和修改。

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第一章原始资料分析

1.1原始数据

上一级变电所220kV进线4回，归算至220kV母线的系统短路电抗为0.05，基准电压取平均电压，基准功率取100MVA.

1.2负荷状况

1、110kV侧：最大负荷240MW,最小负荷180MW，架空出线6回cos??0.90Tmax=5500h2、10kV侧：最大负荷20MW，最小负荷12MW,出线10回cos??0.85Tmax=5000h

1.3系统状况

1、220kV母线电压满足常调压要求；

2、220kV母线短路电流标幺值为20（SB=100MVA）3、110kV母线短路电流标幺值为12（SB=100MVA）4、10kV线路对端无电源

1.4环境条件

1、最高温度400C，最低温度-250C，年平均温度200C2、土壤电阻率r华北电力大学本科毕业设计（论文）

第四章短路电流的计算

考虑变压器为分裂运行，电网为无限大系统。

4.1系统接线图

4.2取基准值

Sj1?100MVA则Uj1?220KV

Sj1100??0.262KA3Uj13?220则

Uj1Uj1*Uj1220?220Xj1????484?Sj1003Ij1Ij1?同理列表格如下：基准电压Uj(KV)基准电流Ij(KA)基准电抗Xj(?)

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220KV2200.262484110KV1210.477146.4110KV13.84.1841.904华北电力大学本科毕业设计（论文）

4.3等值电路

4.4计算电抗标么值

1?0.052012)、110KV系统电抗：Xs2*??0.083

121)、220KV系统电抗：Xs1*?3)、主变电抗：U12%?12.8U13%?12.2U23%?16.8

1Uk1%?[Uk12%?Uk13%?Uk23%]?8.2

2X1//X2?0.136X1Xm2?0.05Xm1?所以短路?流?

11Id1''?(?)?0.262=7.1620.050.1361Uk2%?[Uk12%?Uk23%?Uk13%]?17.4

21Uk3%?[Uk13%?Uk23%?Uk12%]?16.2

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8.2?100?0.0342100?24017.4?100X2*??0.0725

100?24016.2?100X3*??0.0675100?240X1*?

4.5短路点选择

XS1*=0.05XS2*=0.083X1*=0.0342X2*=0.0725X3*=0.0675

4.6网络化简

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短路电流计算时，应按最大运行方式下，三相短路且容量应利于（5-10）年的变电站的发展。

1、220KV侧母线短路（即d1）

?Id1\?(11?)*Ij1?27.3341?0.262?7.162KA0.050.13635则近似稳态电流：I?1?Id1\?7.162KA

1)、短路容量：Sd1\?3Id1\Uj1?3?7.162?220?2729.1MVA2)、短路电流冲击值：（用于检验电气设备的动稳定性）

ich1?2.55Id1\?2.55?7.162?18.263KA

3)、短路电流全电流最大有效值：（用于检验电气设备的断流能力）

Ich1?1.52Id1\?1.52?7.162?10.886KA

2、110KV侧母线短路（d2）

11?)*Ij2?0.477?21.724?10.3620.0830.10335I?2?Id2\?10.362Id2\?(1)、短路容量：Sd2\?3Id2\Uj2?3?10.362?121?2171.649MVA2)、短路电流冲击值：（用于检验电气设备的动稳定性）

ich2?2.55Id2\?2.55?10.362?26.423KA

3)、短路电流全电流最大有效值：（用于检验电气设备的断流能力）

Ich2?1.52Id2\?1.52?10.362?15.750KA

3、10KV侧母线短路（即d3）

?Id3\?(11?)*Ij3?4.184?16.03?67.06KA0.1530.10535则近似稳态电流：I?3?Id3\?67.06KA

1)、短路容量：Sd3\?3Id3\Uj1?3?67.06?13.8?1602.8MVA2)、短路电流冲击值：（用于检验电气设备的动稳定性）

ich3?2.55Id3\?2.55?67.06?171.0KA

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3)、短路电流全电流最大有效值：（用于检验电气设备的断流能力）

Ich3?1.52Id3\?1.52?67.06?101.84KA

最大持续工作电流：

I240000220max?3?220?629.855AI?24000110max3?121?0.9?1272.435A

I?2000010max3?13.8?0.85?984.428A10

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两针间的距离。编号避雷针高被保护物避雷针有保护半避雷针间保护宽度度m#1#2#3#4#1-#2#3-#4#1-#4#2-#3#1-#3#2-#4

30303030h的高度hx效高度ha径Rx距m14141414141414141414m16161616m17171717m15.515.515.515.515.515.5Dbxm7.87.87.87.87.87.87.1.2接地装置的设计

1)原则：

（1）为了保证人身安全，所有电气设备都应装有接地装置并将电气设备外壳接地。（2）为将各种不同用途和各种不同的电气设备接地，应使用一个总接地装置，接地电阻应满足其中接地电阻最小的电气设备的要求。电气设备的人工接地电压应分派均匀。

设计接地装置时应考虑到一年四季能够保证接地电阻的要求。

2)对接地电阻的要求：

（1）大接地短路电流系统R220KV

符合要求

2)110kv侧母线的选择

Igmax?K?Iy778.7?1.05IyIy?741.6

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选择LGJ-400热稳定校验c=87

10.362?1033.45?221mm2?400mm2

87符合热稳定。

电晕电压校验：Uij=49.3创0.91创111.3?lg符合要求

3)10kv母线的选择

5011.3323.8KV323.8KV>110KV

Igmax?K?Iy1468?1.05IyIy?1398A选择槽形导线h=100b=45c=6r=8双槽导体截面2023mm2热稳定校验c=87

67.06?1034.45?1626.4mm2?2023mm2

87符合热稳定。

电晕电压校验：Uij=49.3创0.91创11.08?lg符合要求

501.0879.8KV79.8KV>10KV

6.7电压互感器的选择与校验

6.7.1选择原则

1)根据额定电压，户内或户外结构形式，一般110KV及以上等级采用三个串级式电磁油浸绝缘结构单项电压互感器，接成Y/Y/?-12,35kv-110kv采用油浸绝缘结构式电压互感器。

2)根据不同用途确定电压互感器等级，他的电压等级分0.2,0.5,1.0,3.0,3p等，其中0.2用于缜密测量，0.5和1.0用于发配电设备的测量和保护，计量电度表应用0.2级，3.0级仅用于精细测量。

3)一次电压U1：1.1Un?U1?0.9Un

4)二次电压U2：PT二次电压应根据状况按下表选用U2n

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绕组高压接入方式二次额定电压主次接线接于线电压上100接于相电压上附加二次绕组用于中性点直用于中性点不接地接接地系统中100或经消弧线圈接地100310035)二次负荷S2：S2?Sn。由于PT三相负荷经常是不平的，所以寻常用最大的一组负荷与PT一组的负荷相比较。

6)由于PT与电网并联，其本身不受短路电流的作用，因此不进行动稳定，热稳定校验。

6.7.2选择过程及结果

1)220KV电压互感器选择

一次电压U1?220KV:1.1Un?U1?0.9Un所以1.1Un?220?0.9Un。二次电压：U2n?100100U2n'?100,辅助绕组：U2n'?33因此选用JCC1-220,每个单项变比为2)110KV电压互感器选择

220000100//100单相户外式PT。33一次电压U1?110KV:1.1Un?U1?0.9Un所以1.1Un?110?0.9Un。二次电压：U2n?100100,辅助绕组：U2n'?

33110000100100//单相户外式PT。333因此选用JCC1-110,每个单项变比为3)10KV电压互感器选择

一次电压U1?10KV:1.1Un?U1?0.9Un所以1.1Un?10?0.9Un。二次电压：U2n?100100,辅助绕组：U2n'?

33因此选用JDZJ-10,每个单项变比为

110000100100//单相户外式油浸绝缘PT3336.8避雷器的选择

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6.8.1选择原则

根据额定电压选择，且校验避雷器最大允许电压。

6.8.2避雷器作用和特点

避雷器的作用是限制过电压以保护电气设备，避雷器的类型主要有保护间隙，管形避雷器和氧化锌避雷器等几种，保护间隙和管形避雷器主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统，线路和发，变电所进线段的保护。阀型避雷器主要用于变电所和发电厂的保护，在220kv及以下系统中主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或做内过电压的后备保护。

保护间隙的熄弧能力差，往往不能自行熄灭，引起断路器的跳闸。这样，虽然保护间隙限制过电压，保护了设备，但将造成跳闸事故，这是保护间隙的主要缺点。

管型避雷器虽然具有较高的熄弧能力，但其主要缺点是：（1）伏秒特性较陡且放电分散值较大，而一般变压器和其他设备绝缘的冲击放电伏秒特性较平，二者不能较好的协同。（2）管型避雷器动作后工作母线直接接地形成载波，对变压器绝缘不利；此外，管形避雷器其放电特性受大气影响较大，因此，管型避雷器目前只用了线路保护。

氧化锌避雷器除了有理想的非线性特性外，其主要优点还有：（1）无间隙，故大大改善了陡波下的响应特性。（2）无续流，故只需要吸过电压能量即可，这样，对氧化锌热容量的要求比碳化硅低好多。（3）电气设备所受过电压可以降低，因此降低了作用在变电站电气设备上的过电压。（4）通流容量大，可以用来限制内部过电压，此外，由于无间隙和通流容量大，故氧化锌避雷器体积小，重量轻，结构简单，运行维护便利，使用寿命长，并且造价低，从而逐渐取代了其他种类的避雷器而被广泛推广运用，所以本所设计的所用避雷器均选用氧化锌避雷器。

6.8.3选择结果

220kv避雷器选用：FZ-220J型避雷器。110kv避雷器选用：FZ-110J型避雷器。10kv避雷器选用：FZ-10型避雷器.

6.9小结

两种备选方案由于短路电流计算结果一致，可以选择同样的电气设备，由于时间有限。我们从技术经济上分析，