畢業(yè)設計--某220kv變電站電氣部分設計

1、<p>　　某220kV變電站電氣部分設計</p><p>　　摘 要：本設計主要介紹了220kV變電站的設計，對變電站的綜合設計進行了一個比較詳細的闡述。主接線設計部分的是本書的基礎，主要介紹了主接線的形式，綜合比較各種接線方式的特點、各自的優(yōu)缺點及變壓器的選擇原則等，根據任務書要求最終選擇滿足設計任務的變壓器及主接線方案。然后進行短路電流計算，短路電流計算是電氣設備選取的重要依據，本文主要介紹了不

2、同運行方式下的對稱短路與不對稱短路，計算出短路電流，為設計中需要的高壓電氣設備的選擇、整定、校驗等方面做準備。最后，同樣依據短路電流的計算，為本變電站作簡單的繼電保護配置。</p><p>　　關鍵詞：變電站，主接線，電力設備</p><p>　　Abstract: The main design processes the design of 220kV transformer，the

3、design procedure of this transformer is the main of this design.the basic of this design is the main electrical connection，it introduce the form of the main electrical connection and compare with each others, in the end

4、choose the right programme base on the instructor. Then we should calculate the short-circuit current, the short-circuit current is basic to the electric accessory choosing. In the end, base on the short-circ</p>

5、<p>　　Keywords: transformer，the main electrical connection，power equipment</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1前 言……...………………………………………………………………………….1</p><p>　　2總體方案設計……

6、……………………………………………………….………………….…2</p><p>　　2.1 原始資料……………………………………………………………………………….…2</p><p>　　2.2 原始資料分析…………………………………………………………..……………..….….2</p><p>　　2.2.1 主接線設計原則………………………………………………

7、…….…………..…..2</p><p>　　2.2.2 電氣主接線的一般形式……………………………………………………… ..…..3</p><p>　　3 變電站主接線設計…………………………………………………………………...…….…6</p><p>　　3.1 主變的選擇……………………………………………………………………………….….6</p&g

8、t;<p>　　3.2 電氣主接線的設計……………………………………………………………………….….7</p><p>　　3.2.1 220KV側電氣主接線設計……………………………………………………..…...7</p><p>　　3.2.2 110KV側電氣主接線設計……………………………………………..……….…..7</p><p>　　3

9、.2.3 10KV側電氣主接線設計……………………………………………..……….……9</p><p>　　3.2.4 變電站電氣主接線的整體方案…………………………………………..…….…..9</p><p>　　4 220KV變電站短路計算………………………………………………..……………….....10</p><p>　　4.1 變壓器各繞組電抗標幺值

10、的計算…………………………………..………..………..….10</p><p>　　4.2 10KV側短路計算………....................................................................................................11</p><p>　　4.3 220KV側的短路計算…………………

11、………………………..........................................15</p><p>　　4.4 110KV側的短路計算………………………………………………………......................16</p><p>　　5 電氣設備和導體的選擇……………………………………….................................

12、.............19</p><p>　　5.1 變電站斷路器的選擇..…………………………………………….......................................19</p><p>　　5.1.1 斷路器形式的選擇………………………………....................................................19</p

13、><p>　　5.1.2斷路器選擇的具體技術參數(shù)…………………………………………..………...…19</p><p>　　5.1.3 10KV側斷路器的選擇…………..............................................................................20</p><p>　　5.1.4 110KV側

14、斷路器的選擇…………………………………………………..……...…21</p><p>　　5.1.5 220KV側斷路器的選擇…………………………………………….....……..….….23</p><p>　　5.2 隔離開關的選擇……………………………………………………………………..……....24</p><p>　　5.2.1 110KV側隔離開關的選擇

15、……………………………………………………….....25</p><p>　　5.2.2 110KV側隔離開關的選擇……………………………………………..………...…26</p><p>　　5.2.3 220KV側隔離開關的選擇………………………………………..……………...…27</p><p>　　5.3 電壓互感器的選擇……………………………………………

16、……………….………...…..27</p><p>　　5.3.1電壓互感器形式的選擇……………………………………………….………...…..27</p><p>　　5.3.2 電壓互感器的具體技術條件………………………………………..………...…..28</p><p>　　5.3.3 10KV側電壓互感器的選擇…………………………………………………..

17、.…..28</p><p>　　5.3.4 110KV側電壓互感器的選擇………………………………………….………...….29</p><p>　　5.3.5 220KV側電壓互感器的選擇………………………………………….…….…...…30</p><p>　　5.4 電流互感器的選擇…………………………………………………………………..…...….30<

18、/p><p>　　5.4.1 電流互感器形式的選擇………………………………………………………..…...30</p><p>　　5.4.2 電流互感器的具體技術條件…………………………………………………..…...30</p><p>　　5.4.3 10KV側電流互感器的選擇…………………………………………….………......31</p><p

19、>　　5.4.4 110KV側電流互感器的選擇……………………………………………………….33</p><p>　　5.4.5 220KV側電流互感器的選擇………………………………………..…...………….34</p><p>　　5.5裸導線及母線、架空線的選擇………………………………………………………………35</p><p>　　5.5.1 裸導線形式

20、的選擇…………………………………........................................……..35</p><p>　　5.5.2 10KV母線的選擇…………………………………………………………..…..…..36</p><p>　　5.5.3 110KV母線的選擇…………………………………………………….……...….….37</p><

21、p>　　5.5.4 220KV側母線的選擇………………………………………………….……….……38</p><p>　　5.5.5 出線電纜的選擇…………………………………………………..…….…..….……39</p><p>　　5.5.6 10KV側出線電纜的選擇……………………………………………….…….……..39</p><p>　　5.5.7 1

22、10KV側出線電纜的選擇……………………………………………….….…...….41</p><p>　　5.5.8 220KV側出線的選擇…………………………………………………….…...……..42</p><p>　　6 變電站的防雷保護……………………………………………………..…………..….…..…..44</p><p>　　6.1 防雷保護的原則………

23、………………………………………………….…….…….…..…..44</p><p>　　6.2 避雷器的選擇…………………………………………………………………………….…..44</p><p>　　6.3 避雷器的配置………………………………………………………………….….……...…..48</p><p>　　6.3.1 避雷針的配置原則…………………………

24、……………….……...….……..….…..48</p><p>　　6.3.2 避雷針位置的確定…………………………………………………….…..…...……48</p><p>　　6.4 變電站的接地設計……………………………………………………………….……...…...49</p><p>　　6.4.1 接地設計的原則…………………………………………………

25、…….…..…...……49</p><p>　　6.4.2 接地網型式選擇及優(yōu)劣分析………………………………………….…….....……49</p><p>　　7 變電站配電裝置的選擇………………………………………………………….…………..51</p><p>　　7.1 配電裝置的特點……………………………………………………………….…….….…...51&

26、lt;/p><p>　　7.2 配電裝置的類型與應用……………………………………………………….…….….…...51</p><p>　　7.3 變電站配電裝置的選擇……………………………………………………….…….….…...52</p><p>　　8 變電站的繼電保護…………………………………………………………….…….…....…..53</p>

27、<p>　　8.1 變壓器的保護………………………………………………………………….…….….…...53</p><p>　　8.2 母線以及出線保護…………………………………………………………….…….….…...54</p><p>　　9 結束語……………………………………………………………….…………….….…….…..55</p><p>　

28、　10 主要參考書籍……………………………………………………………...…….….…….…56</p><p><b>　　1 前 言</b></p><p>　　隨著社會的發(fā)展，越來越多的工廠建立，人們生活水平的日益提高，對供電系統(tǒng)的要求上了一個嶄新的臺階。大型水力發(fā)電廠一般都建在水能資源比較豐富偏遠的山區(qū)和西部地區(qū)，而用電大戶一般都集中在沿?；蛘邧|部大中城市，發(fā)電

29、機發(fā)出來的電一般都比較低，低電壓情況下電能不能長距離的傳輸，線路損耗嚴重，因此為了解決發(fā)電地和用電地不在一起的矛盾，也需要修建變電站將電壓等級提高之后輸送出去，目前興建的變電站一般是220kV甚至500kV，電壓等級越高，則電能在輸送過程中線路上的損耗就越小，則電力部門的經濟效益也就越高，同時電能的輸送的距離也越遠。大量先進用電設備的出現(xiàn)對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性提出了新的考驗，目前多種電氣設備尤其是精密儀器對電能的質量有了更高的要求，電壓電流

30、不穩(wěn)定都會造成生產的停滯甚至設備的損壞。為了滿足人們日益增長的用電需求，某地決定新建一座220kV變電站，用于緩解本地的用電緊張狀況，并且增強當?shù)仉娏ο到y(tǒng)對災害的抵抗能力，該變電站建成之后將與當?shù)?10kV與220kV電網連接，并向就近區(qū)域提供電能，對當?shù)氐慕洕l(fā)展起著良好的促進作用。</p><p>　　本設計書介紹了電力系統(tǒng)規(guī)劃的設計的基本知識，包括設計原則、設計步驟和計算方法等。本書分為兩大部分：說明書和計

31、算書，說明書主要對設計的原則、要求及具體的方法以文本的形式來表達，選擇出合適的電力電氣設備，完成變電站整體框架的構建，是設計書的主要理論來源和設計基礎，計算書通過對設計中涉及的各種電氣設備校驗的計算過程、方法等給以直觀的數(shù)值分析，校驗電氣設備在各種使用環(huán)境下的穩(wěn)定性，為電氣設備的選型提供科學可靠的理論依據。設計以220kV變電站綜合自動化的設計為主線，將電力系統(tǒng)分析、電力系統(tǒng)繼電保護、高電壓技術等相關課程中的內容聯(lián)系起來，介紹了電力系統(tǒng)

32、主接線設計，變壓器的選擇、電力網絡的簡化與計算、短路計算及繼電保護等內容。</p><p>　　本設計書在設計過程中匯集了大量的資料，進行了比較詳盡的闡述，體現(xiàn)了電力系統(tǒng)綜合自動化的發(fā)展趨勢，由于時間倉促及本人水平有限，設計中不免有疏漏不足之處，懇請老師批評指正！謝謝！</p><p><b>　　2 總體方案設計</b></p><p>&l

33、t;b>　　2.1 原始資料</b></p><p>　　根據電力系統(tǒng)規(guī)劃需新建一座220kV區(qū)域變電所。該所建成后與110kV和220kV電網相連，并供給近區(qū)用戶供電。</p><p>　　根據規(guī)劃，對該變電站有如下要求：</p><p>　　按規(guī)劃要求，該所有220kV、110kV和10kV三個電壓等級。220kV出線6回（其中備用2回），11

34、0kV出線10回（其中備用2回），10kV出線12回（其中備用2回）。</p><p>　　110kV側有兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進線，其他地區(qū)變電所進線總負荷為100MVA。10kV側總負荷為35000kVA，ⅠⅡ類用戶占60%，最大一回出線負荷為2500kVA，最大負荷與最小負荷之比為0.65。</p><p>　　各級電壓側功率因數(shù)

35、和最大負荷利用小時數(shù)為：</p><p>　　220kV側 </p><p>　　110kV側 </p><p>　　10kV側 </p><p>　　220kV和110kV側出線主保護為瞬時動作，后備保

36、護時間為0.15s，10kV出線過流保護時間為2s。</p><p>　　系統(tǒng)阻抗：220kV側電源近似為無窮大系統(tǒng)，歸算至本所220kV母線側阻抗為 (Sj=100MVA)，110kV側電源容量為500MVA，歸算至本所110kV母線側阻抗為（Sj= 100 MVA）。</p><p>　　該地區(qū)最熱月平均溫度為28°C，年平均氣溫16°C，絕對最高氣溫為40

37、6; C，土壤溫度為18°C。</p><p>　　該變電所位于市郊生荒土地上，地勢平坦、交通便利、環(huán)境無污染。</p><p>　　2.2 原始資料分析</p><p>　　2.2.1 主接線設計原則</p><p>　　主接線是變電所電氣設計的首要部分，它是由高壓電器設備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構成電力系統(tǒng)的

38、重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關系。</p><p>　　我國《變電所設計技術規(guī)程》SDJ2-79規(guī)定：變電所的主接線應根據變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設備特點及負荷性質等條件確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴建。</p&

39、gt;<p>　　一、可靠性：安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產和分配的首要要求。</p><p>　　1、主接線可靠性的具體要求：</p><p>　　1）斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；</p><p>　　2）斷路器或母線故障以及母線檢修時，盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間，并要求保證對一

40、級負荷全部和大部分二級負荷的供電；</p><p>　　3）盡量避免變電所全部停運的可靠性。</p><p>　　二、靈活性：主接線應滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性。</p><p>　　1）為了調度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調配電源和負荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修方式以及特殊運行方式下的調度要求；</p><p

41、>　　2）為了檢修的目的：可以方便地停運斷路器，母線及繼電保護設備，進行安全檢修，而不致影響電力網的運行或停止對用戶的供電；</p><p>　　3）為了擴建的目的：可以容易地從初期過渡到其最終接線，使在擴建過渡時，無論在一次和二次設備裝置等所需的改造為最小。</p><p>　　三、經濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經濟合理。</p><p>

42、;　　1）投資?。褐鹘泳€應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關、電流和電壓互感器、避雷器等一次設備的投資，要能使控制保護不過復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價格合理的電氣設備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質量可靠的簡單電器；</p><p>　　2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構架、導線、絕緣子及安裝費用。在不受運輸條件許可，都采用三相變

43、壓器，以簡化布置。</p><p>　　3）電能損失少：經濟合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。</p><p>　　2.2.2 電氣主接線的一般形式</p><p><b>　　一、單母線接線</b></p><p>　　單母線接線供電電源在變電站是變壓器或高壓進線回路。母線既可保證電源并

44、列工作，又能使任一條出線都可以從任一個電源獲得電能。各出線回路輸入功率不一定相等，應盡可能使負荷均衡地分配在各出線上，以減少功率在母線上的傳輸。</p><p>　　單母接線的優(yōu)點：接線簡單，操作方便、設備少、經濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。缺點：①可靠性差。母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就成了全廠或全站長期停電。②調度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側發(fā)生短

45、路時，有較大的短路電流[3]。</p><p>　　綜上所述，這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中。</p><p><b>　　1、單母分段接線</b></p><p>　　單母線用分段斷路器進行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷

46、路器自動將用戶停電；兩段母線同時故障的幾率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時，亦可用隔離開關分段，任一母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關，完成即可恢復供電。</p><p>　　這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠和變電站6～10KV接線中。但是，由于這種接線對重要負荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù)目，使整體母線系統(tǒng)可靠性受到限制，所以，在重要負荷的出線回路較多、供電容量較

47、大時，一般不予采用[4]。</p><p>　　2、單母線分段帶旁路母線的接線</p><p>　　單母線分段斷路器帶有專用旁路斷路器母線接線極大地提高了可靠性，但這增加了一臺旁路斷路器，大大增加了投資。</p><p>　　二、雙母線接線及分段接線</p><p><b>　　1、雙母線接線</b></p>

48、<p>　　雙母接線有兩種母線，并且可以互為備用。每一個電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關，可分別與兩組母線接線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡，通過母線聯(lián)絡斷路器來實現(xiàn)。其特點有：供電可靠、調度靈活、擴建方便等特點[5]。</p><p>　　由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于：出線帶電抗器的6～10KV配電裝置；35～60KV出線數(shù)超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；110～220

49、KV出線數(shù)為5回及以上時。</p><p><b>　　2、雙母線分段接線</b></p><p>　　為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母分段接線，用分段斷路器將工作母線分為兩段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻地分布在兩段工作母線上。雙母接線分段接線比雙母接線的可靠性更高，當一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自

50、動跳開，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路和出線回路切換到備用母線上，即可恢復供電。這樣，只是部分短時停電，而不必短期停電。</p><p>　　雙母線分段接線被廣泛用于發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配置中，同時在220～550KV大容量配電裝置中，不僅常采用雙母分段接線，也有采用雙母線分四段接線的。</p><p>　　3、雙母線

51、帶旁路母線的接線</p><p>　　雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。</p><p>　　3 變電站主接線設計</p><p><b>　　3.1 主變的選擇</b>

52、</p><p><b>　　一、主變臺數(shù)的確定</b></p><p>　　在電力系統(tǒng)設計之中，為了滿足穩(wěn)定性要求，通常情況下都選擇兩臺或者以上主變來擔當主變壓作用，因此為了滿足穩(wěn)定性要求，此設計中選擇兩臺主變。</p><p><b>　　二、容量的選擇</b></p><p>　　當電力系統(tǒng)需

53、要進行檢修的時候，為了滿足供電的連續(xù)性，在一般情況下，當一臺主變停運之后，另外一臺主變的容量至少要滿足總負荷的70%，以此來確定主變壓器的容量。與此同時，為了滿足可持續(xù)發(fā)展的要求，一般要按照5-10年的規(guī)劃進行選擇主變壓器。</p><p>　　根據本題目給出的負荷參數(shù)，計算出變壓器所需要滿足的容量要求為：</p><p>　　S≥0.7×（80MVA+100MVA+35MVA）

54、=150.5MVA</p><p>　　三、變壓器類型的選擇</p><p>　　因為本變電站有三個電壓等級，分別為220KV,110KV和10KV，所以選擇三繞組變壓器來實現(xiàn)，變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只要有丫和△，高、中、低三側繞組如何結合要根據具體工作來確定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組多采用丫連接；35KV亦采用

55、丫連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV以下電壓，變壓器繞組多采用△連接。由于35KV采用丫連接方式，與220、110系統(tǒng)的線電壓相位角為0，這樣當變壓變比為220/110/35KV，高、中壓為自耦連接時，否則就不能與現(xiàn)有35KV系統(tǒng)并網。</p><p><b>　　四、主變選擇的結果</b></p><p>　　根據主變選擇的原則，本設計選取兩臺型號為SFPS

56、7-180000/220的三繞組變壓器來作為本變電站的主變壓器。其技術參數(shù)如下表3-1：</p><p>　　表3-1 主變的參數(shù)</p><p>　　3.2 電氣主接線的設計</p><p>　　3.2.1 220KV側電氣主接線設計</p><p>　　此設計中，220KV側共有出線6回，其中2回備用，功率因素為0.9，年最大負荷利用時

57、間為360小時。</p><p>　　根據設計的要求，220KV側采用單母線分短接線不能滿足系統(tǒng)對穩(wěn)定性的要求，因此采用雙母線接線，接線方式如下圖3-2</p><p>　　圖3-2 雙母線接線</p><p>　　采用雙母線接線的主要優(yōu)點為：</p><p>　　一、供電的可靠性，通過兩組母線隔離開關的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不至于

58、使供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關時，只需斷開此隔離開關所屬的一條電路和與此隔離開關相連的另一組母線，其他電路均可以通過另一組母線繼續(xù)運行。</p><p>　　二、調度的靈活性，各個電源和各回路負荷可以任一的分配到某一組母線上，能靈活的適應電力系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要；通過倒換操作可以組成各種運行方式。</p><p>　　三、擴建的方便

59、，向雙母線左右任何方向擴建，均不會影響兩組母線的電源和負荷自由組合分配，在施工中也不會造成原有回路的停電。</p><p>　　3.2.2 110KV側電氣主接線設計</p><p>　　110KV共有出線10回，兩回備用，其中有兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進線，其他地區(qū)變電所進線總負荷為100MVA。</p><p>

60、;　　根據設計要求，可采用雙母線帶旁路母線接線。</p><p>　　雙母線帶旁路母線接線如下圖3-3</p><p>　　圖3-3 雙母線帶旁路母線接線</p><p>　　在110KV及以上高壓配電裝置中，因為電壓等級高，輸送功率較大，送電距離較遠，停電影響較大，同時高壓斷路器每臺檢修時間通常為5到7天，時間較長，因此不允許因為檢修斷路器而長期停電，故需要設置旁

61、路母線，從而使檢修與它相連的任一回路的斷路器時，該回路便可以不停電，提高了供電的可靠性，當110KV出線在6回以上時，比較適合采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。</p><p>　　帶有專用旁路斷路器的接線，多裝了價高的斷路器和隔離開關，增加了投資，然而這對介入旁路母線的線路回路較多，且對供電可靠性有特殊要求的場合是十分必要的。不采取專用旁路斷路器的接線，雖然可以節(jié)約投資，但是檢修出線斷路器的倒閘操作十分繁雜，而且

62、對于無論是單母線分短接線或是雙母線接線方式，在檢修期間均處于單母線不分段運行狀況，極大的降低了可靠性。</p><p>　　在某些情況下可以不設置旁路：</p><p>　　當系統(tǒng)條件允許斷路器停電檢修時；</p><p>　　當接線允許斷路器停電檢修時；</p><p>　　中小型水電站枯水期允許停電檢修出線斷路器時；</p>

63、<p>　　采用高可靠性的六氟化硫斷路器以及全封閉組合電器時；</p><p>　　本設計110KV連接有大型的冶煉廠，因此對供電的可靠性有非常高的要求，所以在120KV側，我們采用雙母線帶旁路母線接線方式，以滿足冶煉廠對高可靠性供電的要求。</p><p>　　3.2.3 10KV側電氣主接線設計</p><p>　　在10KV側的總負荷為35MVA。

64、在電力系統(tǒng)中，分三類負荷，一類是國家重要部門，重要經濟單位，二類是停電可以造成較大損失的，其余歸為三類。在10KV的出線中，一、二類負荷占了總負荷的60%，而且最大一回出線的負荷在2500KVA，因此在10KV的接線中，穩(wěn)定的供電成為首要因素，單母線接線顯然不能滿足供電對穩(wěn)定性的要求，因此需以其他方式進行輸送電。</p><p>　　考慮到10KV部分一、二類負荷居多，但是電壓等級相對較低，在滿足穩(wěn)定性的同時還要

65、考慮建設成本，所以在此部分我們采用單母線分段接線來滿足電網對穩(wěn)定性的要求。</p><p>　　單母線分段接線方式如下圖3-4所示</p><p>　　圖3-4 單母線分段接線</p><p>　　3.2.4 變電站電氣主接線的整體方案 </p><p>　　通過對220KV，110KV，10KV的局部分析，得出了該變電所的電氣主接線設計方

66、案，在220KV部分采用雙母線接線方式，110KV采用雙母線帶旁路母線接線方式，10KV部分采用單母線分段接線方式，電氣主接線圖如下圖3-5所示</p><p>　　圖3-5 變電所電氣主接線圖</p><p>　　4 220KV變電站短路計算</p><p>　　系統(tǒng)阻抗：220KV側電源近似為無窮大系統(tǒng)A，歸算至本所220KV母線側阻抗為0.015（Sj=10

67、0MVA）,110KV側電源容量為500MVA，歸算至本所110KV母線側阻抗為0.36（Sj=100MVA）。變壓器型號為SFPS7—180000/220。 </p><p>　　SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗電壓（%）分別為14，23，7。簡化圖如下圖所示：</p><p>　　圖4-1 220KV變電站系統(tǒng)等值圖</p><p>　　4.1 變

68、壓器各繞組電抗標幺值的計算</p><p>　　設SB=100MVA，UB=Uav</p><p>　　4.2 10KV側短路計算</p><p>　　f(3)-1短路時, 示意圖如下：</p><p>　　圖4-2 f(3)-1短路的等值電路圖</p><p><b>　　=0.018</b>

69、</p><p><b>　　=-0.241</b></p><p><b>　　三角形變?yōu)樾切危?</b></p><p>　　圖4-3 f(3)-1短路的等值電路圖</p><p><b>　　再次簡化</b></p><p><b>　　

70、因為 </b></p><p><b>　　所以：</b></p><p>　　=0.015+0.042</p><p><b>　　=0.057</b></p><p><b>　　示意圖如下所示:</b></p><p>　　圖4-

71、4 f(3)-1短路的等值電路圖</p><p><b>　　再做三角形變換</b></p><p><b>　　示意圖如下：</b></p><p>　　圖4-5 f(3)-1短路的等值電路圖</p><p><b>　　計算電抗：</b></p><p&

72、gt;　　汽輪發(fā)電機計算曲線，0s時標么值為</p><p>　　IB0*=0.390</p><p>　　因為A電源為無窮大系統(tǒng)所以提供的短路電流為：</p><p>　　所以短路電流有名值為[11]：</p><p><b>　　沖擊電流：</b></p><p><b>　　短路容

73、量： </b></p><p>　　4.3 220KV側的短路計算</p><p>　　f(3)-2短路時，示意圖如下圖所示。</p><p>　　圖4-6 f(3)-2短路的等值電路圖</p><p>　　圖5-7 f(3)-2 短路的等值電路圖</p><p>　　XB*=XT*=XBS*=0.039+

74、0.36=0.399</p><p>　　圖4-7 f(3)-2短路的等值電路圖</p><p>　　A電源（無窮大系統(tǒng)）的短路電流為：</p><p>　　查汽輪發(fā)電機計算曲線有</p><p><b>　　IB0=0.512</b></p><p>　　所以短路電流有名值為</p>

75、<p><b>　　沖擊電流：</b></p><p><b>　　短路容量：</b></p><p>　　4. 4 110KV側的短路計算</p><p><b>　　f(3)-3短路時</b></p><p>　　圖4-8 f(3)-3短路的等值電路圖&l

76、t;/p><p>　　XA*=XT*+XAS*=0.039+0.015=0.054</p><p><b>　　上圖簡化圖如下：</b></p><p>　　圖4-9 f(3)-3短路的等值電路圖</p><p>　　A為無窮大系統(tǒng)所以有</p><p><b>　　而 </b>

77、;</p><p>　　查汽輪發(fā)電機的計算曲線得</p><p><b>　　IB0=0.570</b></p><p>　　所以短路電流有名值為</p><p><b>　　沖擊電流：</b></p><p><b>　　短路容量：</b></p

78、><p>　　通過短路計算，我們可以根據計算的結果選擇負荷要求的的各種元器件，短路計算的參數(shù)如下表4-10所示</p><p>　　表4-10 短路計算成果表</p><p>　　5 電氣設備和導體的選擇</p><p>　　進行短路計算的目的是為電氣設備以及導體的選擇提供依據。合理的選擇電氣設備及導體是電力系統(tǒng)保證安全穩(wěn)定運行的一個重要環(huán)節(jié)，通

79、常我們會根據短路計算的結果，來選擇合適的材料，使得電力系統(tǒng)中不會發(fā)生因為導體原因而發(fā)生不穩(wěn)定性因素，保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。</p><p>　　盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。</p><p>　　電氣設備的選擇包括：斷路器和隔離開關

80、的選擇，電流、電壓互感器的選擇、避雷器的選擇，導線的選擇。</p><p>　　氣設備選擇的一般原則：</p><p>　　一、應滿足正常運行、檢修、斷路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要；</p><p>　　二、應按當?shù)丨h(huán)境條件校驗；</p><p>　　三、應力求技術先進與經濟合理；</p><p>　　

81、四、選擇導體時應盡量減少品種；</p><p>　　五、擴建工程應盡量使新老電氣設備型號一致；</p><p>　　六、選用新產品，均應具有可靠的實驗數(shù)據，并經正式鑒定合格。</p><p><b>　　技術條件：</b></p><p>　　選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。

82、同時，所選擇導線和電氣設備應按短路條件下進行動、熱穩(wěn)定校驗。</p><p>　　5.1 變電站斷路器的選擇</p><p>　　5.1.1 斷路器形式的選擇</p><p>　　斷路器的選擇需要滿足各項技術條件以及環(huán)境條件外，還應考慮便于安裝調試和運行維護，并經過經濟性比較之后才能確定。根據當前我國生產情況，電壓6KV-220KV的電網一般采用少油式斷路器，電壓1

83、10KV-500KV的電網，少油斷路器不能滿足需要，可采用六氟化硫（SF6）斷路器或者是真空斷路器，一般都以采用六氟化硫（SF6）斷路器為主。另外，大容量機組若采用封閉式母線，則需要配置專門的電機專項斷路器。</p><p>　　5.1.2斷路器選擇的具體技術參數(shù)</p><p>　　斷路器的具體技術參數(shù)如下：</p><p><b>　　額定電壓校驗：&

84、lt;/b></p><p>　　UN≥UNs </p><p><b>　　額定電流校驗：</b></p><p>　　IN＞Imax </p><p><b>　　開斷電

85、流：</b></p><p>　　INbr＞I″ </p><p><b>　　動穩(wěn)定：</b></p><p>　　ies＞ish </p><p><b>　

86、　熱穩(wěn)定：</b></p><p>　　It2t> Qk </p><p>　　同樣，隔離開關的選擇校驗條件與斷路器相同，并可以適當降低要求。</p><p>　　5.1.3 10KV側斷路器的選擇</p><p>　　根據斷路器選擇的原則，進行穩(wěn)定性校驗

87、，校驗結果如下：</p><p>　　流過斷路器的最大工作電流：</p><p>　　具體選擇及校驗過程如下：</p><p>　　1.額定電壓選擇：UN≥UNs=10KV</p><p>　　2.額定電流選擇：IN＞Imax=1414.4A</p><p>　　3.開斷電流選擇：INbr＞I″=20KA</p&

88、gt;<p>　　根據計算結果，可以選擇SN4-10G/5000斷路器，參數(shù)如下表5-1所示：</p><p>　　表5-1 SN4-10G/5000斷路器技術參數(shù)</p><p><b>　　熱穩(wěn)定性校驗：</b></p><p>　　It2t=1202×5=72000[（KA）2S]</p><p

89、>　　設后備保護時間為1.5S，滅弧時間為0.06S</p><p>　　查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值：I″=20KA </p><p>　　It2t> Qk 滿足要求。</p><p><b>　　動穩(wěn)定性校驗：</b></p><p>　　ies=300kA＞ish=51kA滿足校驗要求。&

90、lt;/p><p>　　通過進行動穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性校驗，選擇的斷路器SN4-10G/5000滿足使用要求，因此，10KV側我們采用型號為SN4-10G/5000的斷路器。</p><p>　　5.1.4 110KV側斷路器的選擇</p><p><b>　　斷路器的選擇與校驗</b></p><p>　　流過斷路器的最大持續(xù)

91、工作電流</p><p>　　選擇及校驗過程如下：</p><p>　　1.額定電壓選擇：UN≥UNs=110KV</p><p>　　2.額定電流選擇：IN＞Imax=992.02A</p><p>　　3.開斷電流選擇：INbr＞I″=10.778KA</p><p>　　選擇SW4—110/1000斷路器作為主變

92、110KV側與110KV側母聯(lián)斷路器的選擇，SW4—110/1000型斷路器的參數(shù)如下表5-2所示：</p><p>　　表5-2 SW4—110/1000技術數(shù)據</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2t>Qk</p><p>　　It2t=212×5=2205[（KA）2S]</p><p>　　滅弧時間取0.06S，熱穩(wěn)

93、定計算時間：tk=1.5+0.06+0.06=1.62S</p><p>　　查轉移電抗并計算短路電流</p><p>　　所以，It2t> Qk滿足熱穩(wěn)校驗。</p><p><b>　　動穩(wěn)定性校驗：</b></p><p>　　ies=55kA＞ish=27.484KA滿足校驗要求。</p>&

94、lt;p>　　動穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性均滿足110KV側斷路器的技術要求，因此我們選擇SW4—110/1000斷路器作為主變110KV側與110KV側母聯(lián)斷路器。</p><p>　　5.1.5 220KV側斷路器的選擇</p><p>　　主變斷路器的選擇與校驗</p><p>　　流過斷路器的最大持續(xù)工作電流 </p><p>　　

95、具體選擇及校驗過程如下：</p><p>　　1.額定電壓選擇：UN≥UNs=220KV</p><p>　　2.額定電流選擇：IN＞Imax=496.01A </p><p>　　3.開斷電流選擇：INbr＞I″=17.376KA</p><p>　　初步選擇型號為LW-220/4000斷路器作為220KV變壓器側與母線側的斷路器，LW-2

96、20斷路器的具體參數(shù)如下表5-3所示：</p><p>　　表5-3 LW-220/4000技術參數(shù)表</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2t> Qk</p><p>　　It2t=212×4=1764[（KA）2S]</p><p>　　電弧持續(xù)時間取0.06S，熱穩(wěn)定時間為：tk =1.5+0.04+0.06=1.6S&

97、lt;/p><p>　　查計算電抗并計算短路電流為</p><p>　　所以，It2t> Qk</p><p><b>　　滿足熱穩(wěn)校驗。</b></p><p><b>　　動穩(wěn)定性校驗：</b></p><p>　　ies=55kA＞ish=44.309KA滿足校驗要求

98、</p><p>　　5.2 隔離開關的選擇</p><p>　　隔離開關是高壓開關電器中使用最多的一種電器，它本身的工作原理及結構比較簡單，但是由于使用量大，工作可靠性要求高，對變電所、電廠的設計、建立和安全運行的影響均較大。刀閘的主要特點是無滅弧能力，只能在沒有負荷電流的情況下分、合電路。主要作用是：</p><p>　　1、分閘后，建立可靠的絕緣間隙，將需要檢

99、修的設備或線路與電源用一個明顯斷開點隔開，以保證檢修人員和設備的安全。</p><p>　　2、根據運行需要，換接線路。</p><p>　　3、可用來分、合線路中的小電流，如套管、母線、連接頭、短電纜的充電電流，開關均壓電容的電容電流，雙母線換接時的環(huán)流以及電壓互感器的勵磁電流等。</p><p>　　4、根據不同結構類型的具體情況，可用來分、合一定容量變壓器的空

100、載勵磁電流。</p><p>　　戶外刀閘按其絕緣支柱結構的不同可分為單柱式，雙柱式和三柱式。其中單柱式刀閘在架空母線下面直接將垂直空間用作斷口的電氣絕緣，因此，具有的明顯優(yōu)點，就是節(jié)約占地面積，減少引接導線，同時分合閘狀態(tài)特別清晰。在超高壓輸電情況下，變電所采用單柱式刀閘后，節(jié)約占地面積的效果更為顯著。</p><p>　　在低壓設備中主要適用于民宅、建筑等低壓終端配電系統(tǒng)。主要功能：帶

101、負荷分斷和接通線路隔離功能。</p><p>　　隔離開關的選擇方法如下：</p><p>　　1.額定電壓選擇：UN≥UN</p><p>　　2.額定電流選擇：IN＞Imax</p><p>　　3.極限通過電流選擇：ies＞ish</p><p>　　5.2.1 10KV側隔離開關的選擇</p>&

102、lt;p>　　隔離開關的選擇及校驗過程如下：</p><p>　　1.額定電壓選擇：UN≥UNs=10KV</p><p>　　2.額定電流選擇：IN＞Imax=1414.4A</p><p>　　3.極限通過電流選擇：ies＞ish=51KA</p><p>　　選擇GN10—10T/5000—200，其技術參數(shù)如下：</p&g

103、t;<p>　　表5-4 GN10-10T/5000-200技術參數(shù)</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2t> Qk</p><p>　　It2t=1002×5=50000[（KA）2s]</p><p>　　所以，It2t> Qk= 9123.9 [（KA）2s]，滿足熱穩(wěn)校驗。</p><p><

104、;b>　　動穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　ies=200kA＞ish=51kA滿足校驗要求。</p><p>　　110KV側隔離開關的選擇</p><p>　　隔離開關的選擇及校驗過程如下：</p><p>　　1.額定電壓選擇：UN≥UNs=110KV</p><p>　　2．額定電流選

105、擇：IN＞Imax=992.02A</p><p>　　3．極限通過電流選擇：ies＞ish=27.484KA</p><p>　　選擇GW4—110D/1000—80其技術數(shù)據如下表5-5：</p><p>　　表5-5 GW4—110D/1000—80技術數(shù)據</p><p>　　熱穩(wěn)定性校驗：It2t> Qk</p>

106、<p>　　It2t=21.52×5=2311.25[（KA）2s]</p><p>　　所以，It2t> Qk滿足熱穩(wěn)校驗</p><p><b>　　動穩(wěn)定性校驗：</b></p><p>　　ies=55kA＞ish=27.484kA滿足校驗要求</p><p>　　220KV側隔離開關

107、的選擇</p><p>　　主變側隔離開關的選擇及校驗過程如下：</p><p>　　1.額定電壓選擇：UN≥UNs=220KV</p><p>　　2.額定電流選擇：IN＞Imax=496.01A</p><p>　　3.極限通過電流選擇：ies＞ish=44.309KA</p><p>　　GW6—220D/100

108、0—80，其技術參數(shù)如下表5-6：</p><p>　　表5-6 GW6—220D/1000—80技術參數(shù)表</p><p>　　熱穩(wěn)定性校驗：It2t> Qk</p><p>　　It2t=23.72×4=2246.76[（KA）2S]</p><p>　　所以， It2t> Qk 滿足熱穩(wěn)校驗。</p&g

109、t;<p><b>　　動穩(wěn)定性校驗：</b></p><p>　　ies=80KA＞ish=44.309kA滿足校驗要求。</p><p><b>　　電壓互感器的選擇</b></p><p>　　電壓互感器形式的選擇 </p><p>　　6KV-20KV屋內配電裝置，一般采

110、用油浸絕緣結構，也可采用樹脂澆注絕緣結構的電壓互感器；35KV采用油浸式絕緣結構的電磁式電壓互感器；110KV-220KV一般使用電容式電壓互感器或串級電磁式電壓互感器；220KV以上一般采用電容式電壓互感器。</p><p>　　5.3.2 電壓互感器的具體技術條件</p><p>　　電壓互感器的技術條件一般如下：</p><p>　　1、一次電壓、，為電壓互

111、感器額定一次線電壓；</p><p>　　2、二次電壓：按表所示選用所需二次額定電壓。</p><p>　　準確等級：電壓互感器在哪一準確等級下工作，需根據接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設備對準確等級的要求確定，規(guī)定如下：</p><p>　　1、用于發(fā)電機、變壓器、調相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，及所有計算的電度表，其準確等級要求為0.5級。 <

112、/p><p>　　2、供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準確等級，要求一般為１級。</p><p>　　3、用于估計被測量數(shù)值的標記，如電壓表等，其準確等級要求較低，要求一般為3級即可。</p><p>　　在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應按要求準確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準確度等級。</p>

113、<p><b>　　二次負荷S2n：</b></p><p>　　S2＜Sn 根據實際接入設備的方式而定，本設計沒有涉及。</p><p>　　5.3.3 10KV側電壓互感器的選擇</p><p>　　型式：采用樹脂澆注絕緣結構PT，用于同步、測量儀表和保護裝置。</p><p>　　電壓：額定一次電壓：

114、 </p><p>　　準確等級：用于保護、測量、計量用，其準確等級為0.5級。</p><p>　　查《發(fā)電廠電氣部分》選定PT型號：JDJ-10</p><p>　　額定變比為：10/0.1KV</p><p>　　JDJ-10參數(shù)如下表：</p><p>　　表5-7 JDJ-10參數(shù)表</p>&

115、lt;p><b>　　校驗：</b></p><p>　　1、一次電壓：0.9Un=9KV＜U1=10KV＜1.1UN=11KV 滿足要求；</p><p>　　2、二次電壓：根據使用情況而定；</p><p>　　3、準確等級：選用0.5級，保證系統(tǒng)對準確度的要求，滿足要求；</p><p>　　4、保證負荷在

116、二次范圍內時，S2＜Sn 滿足要求</p><p>　　5.3.4 110KV側電壓互感器的選擇</p><p>　　型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓、電能測量及繼電保護用。</p><p>　　電壓：額定一次電壓：</p><p>　　準確等級：用戶保護，測量、計量用，其準確等級為0.5級。</p><p>

117、;　　查《發(fā)電廠電氣部分》，選定PT的型號為：JCC-110</p><p><b>　　額定變比為：</b></p><p>　　JCC-110參數(shù)如下表：</p><p>　　表5-8 JCC-110參數(shù)表</p><p><b>　　校驗：</b></p><p>　　

118、1、一次電壓：0.9Un=99KV＜U1=110KV＜1.1UN=121KV 滿足要求；</p><p>　　2、二次電壓：根據使用情況而定；</p><p>　　3、準確等級：選用0.5級，保證系統(tǒng)對準確度的要求，滿足要求；</p><p>　　4、保證負荷在二次范圍內時，S2＜Sn 滿足要求</p><p>　　5.3.5 220KV側