220kV降压变电站电气部分初步设计书

00220kV(jiànɡyā)变电站电气局部初步设计书(yuánshǐ)资料及分析一、原始(yuánshǐ)资料及分析依据电力系统(diànlìxìtǒnɡ)规划需建一座220kV区域(qūyù)110kV220kV120MVA220kV220kV、110kV10kV220kV6110kV810kV12110kV220kV4.110kV40MVA，其他作为一些地区变电所进线，10kV30MVA603000kVA。各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为：max220kV侧 cosφ=0.9 T =3800小时/年maxmax110kV侧 cosφ=0.9 T =4200小时/年maxmax10kV侧 cosφ=0.85 T =4500小时/年max系统阻抗：220kV220kV0.32(S=100MVA)，110kVj1000MVA110kV0.64〔SMVA〕。

=100j328℃，16℃，确定4018153m。该变电所位于(wèiyú)市郊生荒土地上，地势平坦、交通便利、环境无污染。二、设计内容(nèiróng)及要求：1．主接线设计：分析原始资料，依据任务书的要求拟出各级(ɡèjí)电压母线接线方式，选择变压器型号及连接方式，通过技术经济比较选择主接线最优方案。短路电流计算：依据所确定的主接线方案(fāngàn)，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表表示出短路电流计算结果。主要(zhǔyào)电气设备选择：220kV110kV开关。10kV、110kV10kV回路及出线侧的电流互感器。220kV、110kV、10kV10kV4．其它设计配电装置设计防雷保护设计。继电保护配置设计。5．设计成果编制设计说明书。编制设计计算书。绘制工程设计图纸。其次章主变压器及所用变的选择第一节概述(ɡàishù)在各级电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担当着向用户输送功率，或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状况，并依据电力5～10技术上的不合理。假设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，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；假设容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响(yǐngxiǎng)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所安全牢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，要依据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足牢靠性的前提(qiántí)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(kǎolǜ)到该变电所以后的扩建状况来选择主变压器的台数及容量。(xuǎnzé)由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊区220KV110KV10KV上。假设全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的牢靠性。为了保证供电牢靠性，避开一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的牢靠性虽然有所高，但接线网络较简单，且投资增大，同时增大了占用面积，不能充分发挥设备效益，并增加运行和检修的工作量。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，70%的负荷保证全变电所的正常供电。应选择两台主变压器互为备用，提高供电的牢靠性。(róngliàng)的选择主变容量一般按变电所建成近期负荷，5～1010～20变压器容量应当与城市规划(chénɡshìɡuīhuà)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，依据变电所带负荷的性质和电网构造来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷力量后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其70%～8070%全部负荷来选择。60%负荷的供电(ɡònɡdiàn)，4098%负荷220KV220KV全部负荷需经主变压器传输至各母线上。S

=0.7〔S+S〕。N Ⅱ Ⅲ第四节变压器型式和构造(jiégòu)的选择一、相数330kV器，由于一台三相式变压器较同容量的三台单相式变压器投资此小，占地小，运行损耗小，同时配电装置构造简洁，运行维护较便利，假设受到制造、运输等条件〔如桥梁负重，隧道尺寸等〕500kV电所中，应按其容量、牢靠性要求、制造水平、运输条件、负荷和系统状况等技术经济比较后，承受单相变压器组。二、绕组(ràozǔ)数与构造电力变压器按每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式，按电磁构造分为一般双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式，当只有一种上升电压向用户供电(ɡònɡdiàn)或与系统连接的发电厂，以及只有两种电压的变电所时，可承受双绕组变压器；当有两种上升电压向用户供电或与系统连接的发电厂，以及有三种电压的变电所时，可以承受双绕组变压器或三绕组变压器。三、绕组(ràozǔ)接线组别变压器三相绕组(ràozǔ)的连接方式必需使其线电压与系统线电压相位全都，否则不能并列运行。电力系统变压器承受的绕组连接方式有星形和三角形两种。因此，主变压器三相绕组的连接方式可依据具体工程来确定。四、调压方式(fāngshì)变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而转变其变比来实现的，无励磁调压变压器的分接头较少，调压范围只有 ，且分接头必需在停电的状况下才能调整，有载调压变压器的分接头较多，调压范围可达 ，且分接头可在带负荷的状况下调整，但其构造简单，价格贵，在下述状况下承受较合理。出力变化大，或发电机常常在低功率因数运行的发电厂的主变压器。4具有可逆工作特点的联络变压器。220KV110KV五、冷却(lěngquè)方式电力变压器的冷却方式，随其型式(xínɡshì)和容量的不同而异，一般冷却方式有以下几种类型。自然风冷却(lěngquè)。2)强迫(qiǎngpò)风冷却。3)强迫油循环(xúnhuán)风冷却。4)强迫油循环水冷却。强迫油循环导向冷却。水内冷。六、主变压器的选择结果依据上述原则，结合本次设计的实际主变压器选用两台三120MVA,联结组别标号YN/yn0/d11,220kV110kV避雷器、放电间隙及电流互感器接地。主变压器参数列表：额定电压〔KV〕额定电压〔KV〕阻抗电压〔%〕空载型号高压中压低压高-中中-低高-低电流〔％〕容量比SFPSZ7-120230/220220±8×1.25%12110.514.523.27.20.8100:100:50变压器型号字母的意义：相数：三相{S}冷却方式：风冷却{F}，强迫油循环{P}绕组数：三绕组{S}调压方式：有载调压{Z}5第五节所用(suǒyònɡ)变的选择变压器台数的选择220KV压侧分别引接两台容量一样、互为备用、分裂运行的所用工作变压器，每台工作变压器按全所计算负荷选择。依据本次设计(shèjì)的状况，选用两台容量一样的站用变压器。(róngliàng)的选择所用(suǒyònɡ)变容量：所用变压器计算容量〔KVA〕的公式为：式中—所用动力负荷换算系数，一般取0.85、、—所用动力、电热、照明负荷之和，KW。本次设计的变电站动力负荷取P=400kVA，电热取1P=200kVA，照明取P2

=90kVA，630kW，所以，依据经济性、牢靠性、敏捷性，选择=630KVA依据以上分析计算，查表，本次设计所用变选用型号为S9—630∕10参数如下：型号

(KV)

连接 损耗〔KW〕

阻抗电高压低压空载高压低压空载短路630100.4Yyn01.236.01.24.5S9-630∕10610(ɡàishù)主接线是变电所电气设计的首要局部，它是由高压电器设备通过连接线组成的承受和安排电能的电路，也是构成电力系统的重要环节。主接线确实定对电力系统整体及变电所本身运行的牢靠性、敏捷性和经济性亲热相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和掌握方式的拟定(nǐdìng)有较大影响。对电气主接线的根本(jīběn)要求:一、牢靠性发、供电的安全牢靠，是电力生产的第一要求，主接线必需(bìxū)首先赐予满足。事故停电不仅给电力企业造成损失，更严峻的是会给国民经济造成更大的损失。主接线牢靠性可以(kěyǐ)从以下几方面考虑：断路器检修时，是否影响供电。断路器、母线或线路故障以及母线或母线侧隔离开关检修时，停运的回路数目的多少和停运时间的长短，以及能否保证对一级负荷全部和大局部二级负荷的供电。尽量避开变电所全部停运的可能性。二、敏捷性主接线的敏捷性主要表达在正常运行或故障的状况下都能快速转变接线方式，具体要求如下：调度敏捷、操作便利。依据需求，能便利、敏捷的投入或切除某些变压器、线路及无功补偿装置，使电力系统处于最经济、最安全的运行状态。检修敏捷。可以便利地停运各种电器设备，进展安全检修或更换，而不致影响电力网的运行或停顿对用户的供电；扩建敏捷。可以(kěyǐ)简洁地从初期接线过渡到其最终接线，使在扩建过渡过程中，停电范围最小，停停电时间最短，并在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。事故处理敏捷。变电所内部或系统发生故障后，能快速隔离(gélí)故障，尽快恢复供电，保证电网稳定。三、经济性主接线(jiēxiàn)在满足牢靠性、敏捷性要求的前提下做到经济合理。投资(tóuzī)省。主接线应简洁清楚，少用设备以削减投资，适当实行限制短路电流的措施，以便选择价格合理的轻型电气设备和小截面电缆，降低投资。年运行费用(fèiyong)小。包括电能损消耗、折旧费及检修费用，应合理选择设备型式及参数。占地面积小。在选取接线方式时，要考虑设备布置的占地面积大小，力求削减占地。主接线的牢靠性、敏捷性、经济性应统筹兼顾，依据不同的状况具体分析，选择正确的侧重点。其次节主接线的接线方式选择一、常用的接线方式及特点单母线接线优点：接线简洁清楚、投资省、操作便利、便于扩建。缺点：牢靠性和敏捷性差，任一元件故障或检修，在故障消退之前，整个配电装置必需停电。使用范围：一般适应一台主变且出线回数不多的小型发电厂或变电所，其具体适用范围如下：①6～10KV5②35～63KV3③110KV～220KV2单母分段(fēnduàn)接线优点：母线分段(fēnduàn)后，对主要用户可从不同段供电，保证供电的牢靠性，另外，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不连续供电。缺点：当母线故障或检修时，该段母线的回路(huílù)都要停电。当分段断路器故障时，整个配电装置会全停。具体适用范围如下：①(pèidiànzhuānɡzhì)的出线回路数6②(pèidiànzhuānɡzhì)的出线回路4～8③110KV～220KV3～4单母分段带旁路母线这种接线方式解决了单母分段接线检修出线断路器时，需将此线路停电的问题，适用于进出线不多、容量不大的中小型电35～110KV性。4.1)2)

双母线接线优点：具有较高的供电牢靠性，敏捷性，扩建便利，缺点：设备较多，配电装置简单，投资和占地面积增大，易误操作。适用范围：①6～10KV器时。②35～63KV8③110KV～220KV5双母线分段接线1)2)3)

优点：有较高的牢靠性和敏捷性，缩小了母线故障的缺点：占地面积大，增加投资。适用范围：用于进出线回路数较多的配电装置。一般220KV10-14(jiēxiàn)15双母线(mǔxiàn)分段带旁母接线优点：出线回路数较多时，提高(tígāo)了双母线工作的牢靠性和敏捷性。缺点(quēdiǎn)：占地面积大，增加投资。适用范围：110KV6220KV4回以上时，宜承受带专用旁路QF较高的SF6(kěbù)设置旁路母线。桥形接线优点：使用断路器少、布置简洁、造价低等缺点：牢靠性较差适用范围：内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需常常切除时，承受内桥式接线。当变压器故障时，需停故障相应的线路。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需常常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。一个半断路器〔3/2〕接线优点：具有较高的供电牢靠性和运行敏捷性，任一母线故障或检修均不致停电缺点：使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次掌握回路的接线和继电保护的简单性，且投资大。适用范围：广泛用于大型发电厂和变电所的超高压配电装置中。二、电气主接线的选择220kVfāngàn)比照：

方案I 双母线接线复工作。合母联断路器运行，双母同时工作。

II双母带旁母接线双母线的牢靠性更高。且不利于实现变电所的无人值守。经济性 经济性较好，便于扩建。 投资增加，占地面积大。结论：由于(yóuyú)近年来220kV多承受 断路器，设备牢靠性高，根本可以不考虑(kǎolǜ)检修断路器的状况，旁母已渐渐失去作用，应选择方案Ⅰ。110kVfāngàn)比照：

方案I 双母线接线复工作。

II双母带旁母接线双母线的牢靠性更高。以断开运行，一组母敏捷性 母线备用。也可以闭作。经济性 经济性较好，便于扩建。

且不利于实现变电所的无人值守。投资增加，占地面积大。12结论(jiélùn)：由于近年来110kV多承受 断路器，断路器设备牢靠性高，根本可以不考虑检修断路器的状况，旁母已渐渐失去(shīqù)作用，应选择方案Ⅰ。10kV(fāngàn)比照：工程 方案牢靠性 分段断路器自动将故供电。

II单母分段带旁母接线供电牢靠性。倒闸操作简单，易产生误操作，敏捷性 接线简洁清楚，设备少，操作便利 且不利于实现变电所的无人值守。经济性 经济性较好，便于扩建。 投资增加，占地面积大。10kV(zhēnkōng)断路器，断路器设备牢靠性高，开断力量好，可以不考虑检修断路器的状况，旁母已渐渐失去作用，应选择方案Ⅰ。1315(diànliú)的计算第一节概述(ɡàishù)系统中的电气设备，在其运行时都必需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急的故障是发生各种型式的短路(duǎnlù)，由于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。短路是电力系统常见的、格外严峻的故障(gùzhàng)。所谓“短路(duǎnlù)”，是指一切发生在相与相或相与地〔对于中性点接地系统〕之间的非正常的连接状况。系统发生短路时，短路回路电流猛烈增大，可到达正常电流的几倍或几十倍，产生的电动力效应和热效应，对载流导体和电气设备造成很大的冲击和损坏。一、短路电流计算的目的电气主接线的选择电气设备和载流导体的选择。继电保护装置的选择和整定计算。验算接地装置的接触电压和跨步电压。系统运行和故障的分析等。二、短路计算根本假设系统正常工作时，三相对称运行；电力系统中各元件的磁路不饱和；元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，变压器励磁电流略去不计，不考虑负荷的影响系统中发电机的相位，频率都相等；不考虑短路点的电弧(diànhú)阻抗；系统(xìtǒng)中的电动机均为抱负电动机；系统(xìtǒng)短路时是金属性短路。三、短路电流计算(jìsuàn)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进展规划〔5～10〕。确定短路电流计算时，应按可能发生(fāshēng)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，应考虑具有反响作用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。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。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。四、基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，承受标幺值进展计算，为了计算便利选取如下基准值：基准容量：Sj=100MVAB

〔KV〕:10.5115230av五、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；给系统制订等值网络图；选择短路点；对网络进展化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期重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、知名值。5〕短路电流冲击值：I=sh

I˝=2.55I˝6〕列出短路(duǎnlù)电流计算结果

短路电流冲击〔KV〕d1 220d2 110d3 10

f1.142.120.12

I(KA)sh2.95.3451.23短路电流(diànliú)的具体计算过程见计算书。16第五章电气设备的选择(xuǎnzé)(ɡàishù)电气设备的选择同时必需(bìxū)执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全牢靠、运行便利和适当的留有进展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。电气设备要能牢靠的工作，必需按正常工作条件进展选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流(diànliú)的状况下保持正常运行。一、一般(yībān)原则：应满足正常运行、检修、短路和过电压状况下的要求，并考虑远景进展的需要；应按当地环境条件校核；应力求技术先进和经济合理；选择导体时应尽量削减品种；扩建工程应尽量使老电器的型号全都；选用的品，均应具有牢靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特别状况下，选用未经鉴定的产品时，应经上级批准。二、技术条件按长期工作条件选择额定电压：所选电气设备各种电缆的最高允许工作电压，不得低于装设回路的最高运行电压。一般可依据电气设备的额定电压U不低N于装置地点电网额定电压UNS额定电流

的条件选择。即17Iyǔnxǔ)电N流I，应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作al(gōngzuò)I

，即：max环境条件对设备选择(xuǎnzé)的影响当电气设备安装地点的环境条件〔如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰度等〕超过一般(yībān)电气设备使用条件时，应实行措施。按短路状态(zhuàngtài)校验校验的一般原则电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进展动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，假设发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严峻时，则应按严峻状况校验。用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。热稳定校验短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值。即应满足：

或—短路电流产生的热效应KQ—电气设备和载流导体允许的热效应alIt—电气设备允许通过的热稳定的电流和时间t动稳定校验：电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的力量，也称动稳定。〔a〕电气设备满足动稳定的条件为：或式中：ish

和I—三相短路冲击电流幅值和有效值sh18i和Ies

—电气设备允许(yǔnxǔ)通过的动稳定电流es幅值和有效值(b)硬导体满足(mǎnzú)动稳定的条件为:≥式中：al—导体材料(cáiliào)最大允许应力；max—导体最大计算(jìsuàn)应力。短路(duǎnlù)计算时间验算热稳定的短路计算时间为继电保护动作时间tpr

和相应断路器的全分闸时间t之和，即：t=t+tab pr abt一般取保护装置的后备保护动作时间pr变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担当转变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的协作使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。高压断路器应依据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6路器，牢靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到35～220KVSF610KV10KV一、断路器的选择原则：1、选择高压断路器的类型〔依据断路器承受的灭弧介质和灭弧方式，一般可分为多油断路器，少油断路器，压缩空气断路器，SF6〕。2、依据安装地点选择屋外式或屋内式。193、断路器的额定电压(diànyā)不小于装设电路所在电网的额定电压。4、断路器经校正后的额定电流不小于通过断路器的最大持续(chíxù)工作电流。5、校验断路器的断流力量，一般可按断路器的额定开断电流(diànliú)，大于或等于断路器触头分别实际开断的短路电流周期重量有效值来选择，即应满足条件： 6、按短路关合(ɡuānhé)电流选择： 。7、动稳定校验：短路冲击(chōngjī)电流应不大于断路器的电动稳定电流，即i i 。sh es8、热稳定校验：短路热效应应不大于断路器在时间t许的热效应，即： 。二、断路器的选择结果：电压等级220KV110KV10KV型号LW10-252LW35-126ZN63－12额定电压〔KV〕25212612额定电流〔A〕31503150630额定开断电流〔KA〕5031.531.5额定关合电流〔KA〕12510080动稳定电流〔KA〕12510080热稳定电流〔KA〕50(3S)40(3S)31.5(4S)其具体选择过程见计算书。隔离开关，配制在主接线上时，保证了线路及设备检修形成明显的断口，与带电局部隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断力量低，所以操作隔离开关时，必需遵循倒闸操作挨次。201、依据配电装置布置(bùzhì)的特点，选择隔离开关的类型〔单柱式、双柱式和三相五柱式〕。2、依据安装(ānzhuāng)地点选用户内式或户外式。3、隔离(gélí)开关的额定电压应大于装设处电路坐在电网的额定电压。4、隔离开关经校正(jiàozhèng)后的额定电流应大于装设电路的最大持续工作电流；5、动稳定校验(xiàoyàn)应满足的条件为： 。t Qt 7、依据对隔离开关操作掌握的要求，选择配用的操动机构。二、隔离开关的选取结果电压等级220KV 110KV10KV型号GW4—220(D) GW5—110Ⅱ(D)GN3—10额定电压〔KV〕220 11010额定电流〔A〕1000 10004000动稳定电流〔KA〕80 100200热稳定电流〔KA〕31.5(4s) 31.5(4s)120(5s)互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障状况，其作用有：21将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表(yíbiǎo)和保护装置标准化、小型化，并使其构造轻松、价格廉价，便于屏内安装。使二次设备与高电压局部隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身(rénshēn)的安全。一、电流互感器的选择(xuǎnzé)原则：电流(diànliú)互感器种类和形式的选择应依据安装(ānzhuāng)地点〔如屋内、屋外〕、安装方式〔如穿墙式、支持式、装入式等〕及产品状况来选择电流互感器种类和形式。一次回路额定电压和电流的选择，应满足：U≥U I=KI≥IN NS

al

max额定二次电流的选择：5A1A1A,强电5A。当配电装置距掌握室较远时，为能使电流互感器能多带二次负荷或减小电缆截面，提高准确级，应尽量承受1A。电流互感器的准确级和额定容量的选择准确级是依据所供仪表和继电器的用途考虑。互感器的准确级不得低于所供仪表的准确级；当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。为了保证电流互感器的准确级，互感器二次测所接负荷S2不大于该准确级所规定的额定容量S，即N2热稳定校验1sItI对一次额定电流I

的倍数K

〔K=I/I〕表示，故按下式校验t N1

t t N1或〔KI2≥Qt K〔6〕动稳定校验

tN1 K22电流互感器的内部动稳定力量，常以允许通过的动稳定电流i或ies

对一次额定电流最大值的倍数K[es

]表示，故按下式校验： 或选取(xuǎnqǔ)结果：额定电流 1S热稳定倍动稳定倍电压等级型号比〔A〕准确级数数220KVLCW—2204×300/50.56060110KVLCWD2—1102×600/50.5352.5×3510KVLRJ—104000/50.5509010KVLFZD2—10400/50.580160二、电压(diànyā)互感器的选择按安装(ānzhuāng)地点和使用条件选择电压互感器的装置种类(zhǒnglèi)和型式应依据安装地点3～20KV绝缘构造，也可承受树脂浇注绝缘构造的电压互感器；110KV以上配电装置，当容量和准确度级满足要求时，宜承受电容式电压互感器。按一次回路(huílù)电压选择为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次侧额定电压U

,应大于或等于所接电网额定电压UN1 按二次回路电压选择电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求，可按下表选择接线型式电网电压〔KV〕型式根本二次绕组电压〔V〕关心二次绕组电压〔V〕Yy3～35单相式100无此绕组110J～500J单相式100/3100YNynd3～60单相式100/3100/33～15三相五柱式100100/3〔相〕23注：J—是指中性点直接接地系统电压互感器的准确(zhǔnquè)级和容量电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围(fànwéi)内，负荷功率因数为额定值时，电压误差最大值。规程规定，用于变压器，所用馈线，出线等回路中的电度0.5行监视估算电能(diànnéng)的电度表，功率表和电压继电器等，1几种不同型式用途的表计时，应按要求等级高的仪表，确定为电压互感器工的最高准确等级。互感器的额定二次容量〔对应于所要求的准确级〕，SN2S S 。2 N2

应不小于互感器的二次负荷(fùhè)S2选取(xuǎnqǔ)结果：电压等级 型号220KV TYD220／

额定电压比〔KV〕／

Y0/Y0/110KV TYD110／3—0.015 ／0.1／0.13

Y0/Y0/10KV JDZJ1—10 ／ ／ Y0/Y0/电力电缆的选择原则24构造类型的选择明敷的电缆，不应有黄麻外绝缘护层，一般选用裸钢带铠装式或塑料外层电缆，在易受腐蚀的区域应选用塑料外护层电缆。直埋时，一般选用钢带铠装电缆，在潮湿或腐蚀性土壤地区，应带有塑料(sùliào)外护层，其他地区可选用黄麻外护层电缆。三相(sānxiānɡ)沟通系统的单芯电缆，要求金山湖曾实行一端接地时，在潮湿地区，外护层宜选用塑料挤包的型式。电力电缆除了充油电缆外，一般承受铝芯电缆。额定(édìng)电压的选择：U UN NS截面选择：对于(duìyú)20m5000h长期工作电流选择。电缆的长期许用电流应依据环境温度和敷设条件进展校正。热稳定校验(xiàoyàn)：电缆截面S按电压损失校验电缆截面：对供电距离较远，容量较大的电缆线路，应校验其电压损失 ﹪ ﹪选取结果：YJLV22-10-3×400一、母线的选择原则母线材料及截面外形的选择载流导体一般选用铝质材料。对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部，或对承受硬铝导体穿墙套管有困难，以及对铝有较严峻腐蚀的场所才承受铜导体。常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形。矩形导体一般只35KV4000A25机械强度好，载流量大，集肤效应系数小，一般用于4000～8000A110V8000A母线截面的选择按长期工作(gōngzuò)电流选择时，所选母线截面的长期允许电流应大于装设回路的最大持续工作电流，即：式中I

—基准环境条件(tiáojiàn)下的长期允许电流NK—综合(zōnghé)校正系数热稳定校验(xiàoyàn)：所选母线截面S，热稳定校验应满足的条件为：C—热稳定(wěndìng)系数，S—所选母线截面， 依据热稳定打算的最小允许截面动稳定校验：—作用在母线上的最大计算应力—母线上的最大允许应力二、选取结果：2〔125×55×65〕，其额定参数为：S=2740 。

=4620A，=9.5 ，2635第六章配电装置(pèidiànzhuānɡzhì)的选择第一节概述(ɡàishù)配电装置是发电厂和变电所的重要组成局部。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量(cèliáng)电器，母线装置和必要的关心设备构成，用来承受和安排电能。一、配电装置的类型(lèixíng)及特点配电装置(pèidiànzhuānɡzhì)按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置。屋内配电装置的特点：①由于允许安全净距小可以分层布置，故占地面积较小；②修理、巡察和操作在室内进展，不受气侯影响；③外界污秽空气对电气设备影响较小，可削减维护工作量；④房屋建筑投资大。屋外配电装置的特点：①土建工程量和费用较小，建设周期短；②扩建比较便利；③相邻设备之间距离较大，便于带电作业；④占地面积大；⑤受外界空气影响，设备运行条件较差，顺加绝缘；⑥外界气象变化对设备修理和操作有影响。成套配电装置的特点：①电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，构造紧凑，占地面积小；②全部电器元件已在工厂组装成一整体，大大减小现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬运；③运行牢靠性高，维护便利；④耗用钢材较多，造价较高。二、配电装置的设计要求〔一〕总体要求1〕节约用地；2〕保证运行安全，工作牢靠和操作巡察便利；3〕便于(biànyú)检修和安装；在保证上述条件要求下，实行有效措施节约(jiéyuē)材料，削减投资。〔二〕具体(jùtǐ)要求〔三〕满足(mǎnzú)安全净距的要求压〔KV〕3563110J110220压〔KV〕3563110J110220J30055085095018003005509001002000 01051300 0160017002550D平行的不同时停电检修187190192195198210235的无遮栏裸导体之间 5 0 5 0 0 0 0265027503600E通向屋外的出线套管至400400400400400400450屋外通道的路面 0 0 0 0 0 0 0500050005500符号适用范围额定电36101520之间A12、网状和极状遮栏向75100125150180上延长线距地2.3m处当1、不同相的带电局部之间A22、断路器和隔离开关75100125150180的断口两侧带电局部之间之间B12、穿插的不同时停电825850875900930检修的无遮栏带电局部之间B2网状遮栏至带电局部之间17520022525028040065095010501900C无遮栏裸导体至地〔楼〕面之间2375240024252450248026002850315032504100屋外配电装置的的要求：间10A12.5m200300400650局部之间1、不同相的带电局部之间A22、断路器和隔离开关的断200300400650口两侧引线带电局部之间无遮栏带电局部之间2、穿插的不同时停电检修3、栅状遮栏至绝缘体和带0000电局部之间4、带电作业时的带电局部至接地局部之间符号额定电压〔KV〕适用范围3-符号额定电压〔KV〕适用范围3-3563110J110220J330J500J90010101800250038001000 110020002800 4300B1的无遮栏带电局部之间950105011501401651750255 3254550B2C间间构筑物之间30040050075010011001900 0260039002700 2800290031003400 350043005000 75001、平行的不同时停电检修D的无遮栏带电局部之间筑物的边沿局部之间2200 2300240026002903000038004500 5800其次节配电装置(pèidiànzhuānɡzhì)的选择一、屋外配电装置(pèidiànzhuānɡzhì)kěyǐ)分为中型、中高型和高型等。1、中型配电装置：中型配电装置的全部电器都安装在同一水平面内，并装在肯定高度的根底上，使带电局部对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清楚，不易误操作，运行牢靠，施工和修理都比较便利，构架(ɡòujià)高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍承受的一种方式，而且运行方面和安装抢修方面积存了比较丰富的阅历。2、半高型配电装置，它是将母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清楚、占地少等特点，其钢材(gāngcái)消耗与一般中型相近，优点有：①占地面积约在中型布置(bùzhì)30%；②节约(jiéshěng)了用地，削减高层检修工作量；③旁路母线与主母线承受不等高布置实理进出线均带旁路很便利。缺点：上层隔离开关(kāiguān)下方未设置检修平台，检修不够便利。3、高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为一般中型的50%，但其耗钢多，安装检修及运行中条件均较差，一般适用以下状况：配电装置设在高产农田或地少人多的地区；原有配电装置需要扩速，而场地受到限制；场地狭窄或需要大量开挖。二、屋内配电装置的选择6～35kv关(yǒuguān)。目前，无出线电抗器的配电装置多为单层式，有出线电抗器的配电装置多为两层式。110～220kV(fángzhǐ)空气污染和节约占地的优点。结论：本次(běncì)所设计的变电站位于市郊区，地质条件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以该变电所220KV110KV型布置，具有运行维护、检修且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清楚，运行牢靠，不易误操作。10kV内单层配电装置。假设承受半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多，不符合(fúhé)配置原则。第七章防雷保护(bǎohù)的配置第一节概述(ɡàishù)变电所是电力系统的中心环节，是电能供给的来源，一旦发生雷击事故(shìgù)，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复会严峻影响国民经济和人民生活，因此，要实行有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。变电所的雷害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电所侵入，对直击雷的保护，一般承受避雷针和避雷线，使全部设备都处于避雷针〔线〕的保护范围之内，此外还应实行措施，防止雷击避雷针时不致(bùzhì)发生还击。对侵入波防护的主要措施是变电所内装设阀型避雷器，以限制侵入变电所的雷电波的幅值，防止设备上的过电压不超过其耐压值，同时在距变电所适当距离(jùlí)内装设牢靠的进线保护。避雷针的作用(zuòyòng)：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必需高于被保护物体，可依据不同状况或装设在配电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。避雷器是特地用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过肯定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。一、避雷针的配置原则110KV(yǐshàng)的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000Ω/M的地区(dìqū)，宜装设独立的避雷针。独立避雷针〔线〕宜设独立的接地(jiēdì)装置，其工频10Ω。3．35KV(bùyí)装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起还击。4．在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，由于门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架(ɡòujià)的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在装置中距离很难到达不小15M二、避雷针选择结果35.2m三、避雷器的配置原则1．配电装置的每组母线上，应装设避雷器。2．旁路母线上是否应装设避雷器，应看旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。3．220KV尽可能靠近设备本体。4．220KV时，应在变压器四周增设一组避雷器。5．三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。系统额定电压避雷器型号避雷器额定电压避雷器持续运行系统额定电压避雷器型号避雷器额定电压避雷器持续运行〔KV〕〔KV〕电压〔KV〕220Y10W-200∕520200156110Y10W-96∕250967510Y5WZ-17∕451713.6第八章继电保护(jìdiànbǎohù)的配置第一节概述(ɡàishù)一、继电保护(jìdiànbǎohù)装置的作用自动(zìdòng)快速有选择地将故障元件切除，保证其他非故障元件快速恢复正常运行。反映电气元件(yuánjiàn)的不正常运行状态，并依据运行维护的条件，动作于发信号、减负荷或跳闸，此时一般不需要保护快速动作，而且依据电力系统及其元件的危害程度有肯定延时，以免不必要的动作或由于干扰引起的误动作。二、对继电保护的根本(jīběn)要求：①选择性；②速动性；③灵敏性；④牢靠性。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，构造简单，一旦因故障而遭到损坏，其修复难度大，时间也很长，必定造成很大的经济损失。所以，本设计中主变保护配置如下：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，它反响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。保护1．过流保护(bǎohù)为了反响(fǎnyìng)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，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。220KV110KV，主要负10KV(diànliú)保护，一套装在中110KV220KV有两个时限tS

和t(xiàndìng)原侧为ttⅢ Ⅲ

ⅡU过负荷保护变压器的过负荷电流，大多数状况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。变压器的零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有局部变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。一、220KV线路保护220KV220KV光纤纵联差动保护距离保护零序过流保护过电流保护二、110KV线路保护110kV一些(yīxiē)地区变电所进线，所以稳定性要求较高，所以，110KV距离(jùlí)保护2．零序方向(fāngxiàng)保护3．过电流(diànliú)保护三、10KV母线(mǔxiàn)保护10KV要有：过流保护，带时限跳分段开关，并利用装在变压器，断路器的后备保护来切除故障。四、10KV出线保护1．电流保护：线路故障瞬时跳开所在线路的断路器过电流保护过负荷保护其次篇计算(jìsuàn)书第一章短路(duǎnlù)电流的计算(cānshù)的计算(ràozǔ)电抗的计算：取S=100MVA，U=UB查阅(cháyuè)SFPSZ7—120230/220参数，主变阻抗电压〔%〕：， ，计算各绕组电抗：二、系统化简图如下：39X3

S2Xs2

220 XT2/2

0.32XT3/2d310K

X2 d2Xs1S1

110

0.64(duǎnlù)电流的计算一、220kV侧短路(duǎnlù)计算：即短路发生在短路点d1时，10KV母线侧没有(méiyǒu)电220KV侧供给短路电流，即可略去不计，可将系统图连续化简为：0.32 S S1 2XT1/2XT2/20.64

X10.32

X20.7由于(yóuyú)S1

为无限大容量电源(diànyuán)，所以：40计算(jìsuàn)电抗：由于(yóuyú) ﹥3.0，可近似认为短路电流周期重量已不随时间，变化(biànhuà)按无穷大容量计算。D1(duǎnlù)电流为：电流(diànliú)冲击取系数 =1.8冲击电流： =2×1.8×1.14=2.9〔KA〕d1点短路4X0.38 X430.64化简图由于S1到短路点的转移阻抗计算电抗 ﹥3.0，按无限大容量系统计算：d2当不计周期重量衰减时冲击电流ish

2K If=2×1.8×2.13=5.34〔KA〕sh三、10kV侧短路计算41S2

S1 S1S2X=0.646X

X=0.3845X X7 83d3 d3X=X/2=0.66/2=0.333 T3

0.64+0.033+0.384+0.033+

=0.728=0.437由于(yóuyú)为无限大容量电源(diànyuán)，所以计算(jìsuàn)电抗： ﹥3.0，可近似(jìnsì)认为短路电流周期重量已不随时间变化，按无限大容量计算。∴∴d3(duǎnlù)电流为：冲击电流 =2×1.8×20.12=51.23〔KA〕一、主变压器回路220kV侧：I

=1.05×

=330.67A

=1.05×S

=1.05×

=601.23ANmax 3UNN42

=1.05×S

=1.05× =3464.2ANmax 3UNN二、10kV出线电缆最大持续(chíxù)工作电流10kV单回路最大持续(chíxù)工作电流：双回路最大持续工作(gōngzuò)电流：10kV侧双回路最大持续工作电流为〔1.2~2〕倍回路的正常负荷电流。Imax

=2× =173.2A43其次章电气设备的选择(xuǎnzé)第一节断路器的选择(xuǎnzé)一、220KV侧断路器的选择(xuǎnzé)：变压器回路的最大持续工作(gōngzuò)电流I初选用(xuǎnyòng)LW10-252

max

=330.7A校验：(1)额定电压选择：件额定电流选择：件开断电流选择：(4)额定关合电流:i

≥ ，252＞220〔kV〕，满足条> ,3150＞330.66〔A〕，满足条>，50＞1.14〔kA〕，满足条件≥i,125KA＞2.9KA,满足条t= ·S1.5S，0.1S，即短路电流持续时间为：t=t+t=1.5+0.1=1.6S周期重量热效应计算为：Q=t=1.14×1.6=2.1( ·S)k由于t﹥1S,则短路电流热效应为：2.1(kA2·S)I2t＞Q满足条件t K动稳定校验:i≥i

,125KA>2.9KA,满足条件。sh二、110KV侧断路器的选择：变压器回路的最大持续工作电流I初选用LW35—126校验:

=601.23Amax额定电压:U≥U,126KV＞110KV,满足条件。额定电流:I≥I

,3150A>633A,满足条件。max44额定(édìng)开断电流:I件。

≥I,31.5A>2.13A,满足条额定(édìng)关合电流:i件。

Ncl

≥i,100KA>5.42KA,满足条sht5．热稳定(wěndìng)校验:I2t=402×3=4800(kA2·S)6．由于(yīnwèi)t﹥1S,则短路(duǎnlù)电流热效应为：t2.12×1.6=7.06kA2·S),即I2t＞Qt k满足条件。动稳定校验:ies

≥i,100KA>5.34KA,满足条件sh三、10KV出线断路器的选择：出线回路的最大持续工作电流IZN63-12

=173.2Amax校验：(1)额定电压:UN:I

≥U,12KV＞10KV,满足条件。Ns≥I,630A>173.2A,满足条件。al

max≥INbr≥i

,31.5A>20.12A,满足条件。f,80KA>51.23KA,满足条件。Ncl sht(5)热稳定校验:I2t=31.52×4=3969(kA)2·S,t由于t﹥1S,则短路电流热效应为：QkQz20.122×1.6=647.7(kA2·S),I2t＞Qt k满足条件。(6)动稳定校验:ies

≥i,80KA>51.23KA,满足条件。sh一、220KV侧隔离开关的选择：GW4—220〔D〕型校验：〔1〕额定电压:UN

≥U，220KV=220KV，满足条件Ns:Ial

≥Imax

，1000A﹥330A，满足条件45:t≥QkQ=2.1(KA)2S，满足条件k

，I2t=31.52×4=3969(KA)2S﹥t动稳定(wěndìng)校验:ies足条件

≥i，80KA﹥2.9KA，满sh二、110KV侧隔离开关(kāiguān)的选择：初选用(xuǎnyòng)GW5—110Ⅱ(D)型校验：〔1〕额定(édìng)电压:UN件

≥U，110KV=110KV，满足条Ns:Ial

≥Imax

，1000A﹥633A，满足条件。

2t≥Q，I2t=31.52×t k t4=3969(KA)2S﹥Qk

=7.06[(KA)2S]，满足条件动稳定校验:ies

≥i，80KA﹥5.24KA，满足条件sh三、10KV侧隔离开关的选择：初选用GN3—10校验：〔1〕额定电压:UN

≥U，10KV=10KV，满足条件Ns:Ial

=KIN

≥Imax

，4000A>3464.2A,满足条件

2t≥Qt

，I2t=1202×5=72023(KA)2S﹥tQ=647.7(KA)2S，满足条件k:ies

≥i，200KA﹥51.23KA，满足条件sh第三节互感器的选择一、电流互感器的选择1、220kV按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次回路最大持续工作电流：电流互感器的一次回路额定电压和电流必需满足：46电流互感器种类和型式选择承受油浸瓷箱式绝缘构造的独立式电流互感器，安装地点是屋外。准确级的选择作电流、电能测量(cèliáng)及继电保护用，准确级选择0.5初选(chūxuǎn)LCW-220

2t≥Q，t k

722×1=5184(KA)2S﹥2.1(KA)2S，满足条件。(wěndìng)校验:满足条件。2、110kV(diànliú)互感器的选择按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次回路最大持续工作电流：电流互感器的一次回路额定电压和电流必需满足：电流互感器种类和型式选择承受油浸瓷箱式绝缘构造的独立式电流互感器，安装地点是屋外。准确级的选择0.5初选初选LCWD2—110热稳定校验:(KI

)2t≥Qk，(KI

)2t(1.2×35)2tN1 tN1×1=1764(KA)2S﹥7.06(KA)2S，满足条件。满足动稳定条件。473、10kV1〕按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次回路最大持续工作电流：电流互感器的一次回路额定电压和电流必需满足：电流互感器种类(zhǒnglèi)和型式选择承受瓷绝缘式或树脂(shùzhī)浇注绝缘构造电流互感器，屋内安装准确(zhǔnquè)级的选择作电流(diànliú)、电能测量及继电保护用，准确级选择级。初选(chūxuǎn)初选LRJ—10热稳定校验:(KI

)2t≥Qk，(KI

)2t(4×50)2×tN1 tN11=40000(KA)2S﹥647.7(KA)2S，满足条件。满足动稳定条件。4、10kV1〕按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次回路最大持续工作电流：电流互感器的一次回路额定电压和电流必需满足：U U 10KVN NW电流互感器种类和型式选择承受瓷绝缘式或树脂浇注绝缘构造电流互感器，屋内安装准确级的选择0.5初选初选LFZD—1048热稳定校验:(KI

)2t≥Qk，(KI

)2t(32)2×tN1 tN11=1024(KA)2S﹥647.7(KA)2S，满足条件。满足动稳定条件。二、电压互感器的选择1、220kV型式：承受电容式电压互感器，作电能(diànnéng)测量及保护作用额定(édìng)电压U=U=220/N1 NW准确度级选取(xuǎnqǔ)0.5

kV，U=100/3VN2选取(xuǎnqǔ)型号为：TYD—220/3—0.00752、110(diànyā)互感器选择型式：承受电容式电压互感器，作电能测量及保护作用额定电压U=U=110/3kV，U=100/3VN1 NW N20.5TYD—110/3—0.0153、10型式：承受单相浇注式电压互感器，作电能测量及保护作用额定电压U

=U=

kV，U= VN1 NW N20.5选取型号为：JDZJ1—10第四节10KV10KV10KV10KV一条电缆故障时，另一条电缆能供全部负荷，用户