《220kV變電站電氣部分畢業(yè)設計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《220kV變電站電氣部分畢業(yè)設計（89頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 獨立完成與誠信聲明 本人鄭重聲明：所提交的畢業(yè)設計是本人在指導教師的指導下，獨立工作所取得的成果并撰寫完成的，鄭重確認沒有剽竊、抄襲等違反學術道德、學術規(guī)范的侵權行為。文中除已經(jīng)標注引用的內(nèi)容外，不包含其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。 畢業(yè)設計作者簽名： 指導導師簽名： 簽字日期： 簽字日期： 目錄 摘 要

2、 Abstract 第一部分 說明書 1 1 電氣主接線設計 1 1.1變壓器的選擇 1 1.2主接線的設計原則和要求 1 1.2.1電氣主接線的設計原則 2 1.2.2設計主接線的基本要求 2 1.2.3主接線的接線方式選擇 3 2 短路電流計算 7 2.1短路電流計算的目的 7 2.2短路電流計算的一般規(guī)定 7 2.3短路電流計算的步驟 8 2.4短路電流的計算結(jié)果 9 3 電氣設備選擇 10 3.1電氣設備選擇的一般要求 10 3.1.1按正常工作條件選擇設備 10 3.1.2按短路條件校驗設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 11 3.2電氣設備的選擇 12

3、3.2.1高壓斷路器的選擇 12 3.2.2隔離開關的選擇 13 3.2.3電壓互感器的選擇 14 3.2.4電流互感器的選擇 15 3.2.5支柱絕緣子的選擇 16 3.2.6熔斷器的選擇 17 3.2.7母線的選擇 17 4 防雷保護規(guī)劃設計 18 4.1概述 18 4.2避雷器的技術參數(shù) 18 4.3避雷器的配置原則 19 5 繼電保護規(guī)劃設計 20 5.1概述 20 5.2保護規(guī)劃 20 5.2.1變壓器 20 5.2.2母線 21 5.2.3線路 22 6 高壓配電裝置 23 第二部分 計算書 25 1 短路電流計算 25 1.1參數(shù)化簡 25

4、 1.2 K1點發(fā)生短路 26 1.3. K2點發(fā)生短路 31 1.4. K3點發(fā)生短路 36 2 電氣設備選擇 41 2.1斷路器選擇 41 2.1.1 220kV側(cè)斷路器 41 2.1.2 110kV側(cè)斷路器 42 2.1.3 35kV側(cè)斷路器 43 2.2隔離開關選擇 44 2.2.1 220kV側(cè)隔離開關 44 2.2.2 110kV側(cè)隔離開關 45 2.2.3 35kV側(cè)隔離開關 46 2.3 電壓互感器選擇 47 2.3.1 220kV側(cè) 47 2.3.2 110kV側(cè) 47 2.3.3 35kV側(cè) 48 2.4 電流互感器選擇 48 2.4.1

5、 220kV側(cè) 48 2.4.2 110kV側(cè) 49 2.4.3 35kV側(cè) 50 2.4.4 220kV主變中性點處 51 2.4.5 110kV主變中性點處 52 2.5 絕緣子和穿墻套管選擇 53 2.6 母線選擇 53 2.6.1 220kV側(cè) 53 2.6.2 35kV側(cè) 55 2.7 熔斷器選擇 56 2.8 避雷器選擇 56 2.8.1 220kV避雷器選擇 56 2.8.2 110kV避雷器選擇 56 2.8.3 35kV避雷器選擇 57 3 變壓器保護的整定計算 58 3.1縱聯(lián)差動保護的整定計算 58 3.2過電流保護的整定計算 60 參考

6、文獻 61 致謝 62 附錄一 英文原文 63 英文譯文 69 附錄二 畢業(yè)設計任務書 72 附錄三 畢業(yè)設計開題報告 75 附圖1 變電站電氣主接線 附圖2 110KV開關站平面布置圖 附圖3 變壓器繼電保護原理展開圖 摘 要 本次畢業(yè)設計以220kV變電站為主要設計對象，該220kV變電站是地區(qū)重要變電站，是電力系統(tǒng)220kV電壓等級的重要部分。該變電站設有2臺主變壓器，站內(nèi)主接線分為220kV，110kV和35kV 三個電壓等級。 本設計的第一章是變電站變壓器的選擇及電氣主接線的設計，分別通過對220kV,110kV和35kV側(cè)電氣主接線的擬定，選擇出最穩(wěn)定可靠

7、的接線方式。第二章是短路電流計算，首先確定短路點，計算各元件的電抗，然后對各短路點分別進行計算，得出各短路點的短路電流。第三章是是電氣設備的選擇，電氣設備包括斷路器、隔離開關、電壓和電流互感器、熔斷器、母線。第四章是防雷保護的規(guī)劃，避雷器的選擇。第五章是繼電保護規(guī)劃設計，包括變壓器、母線、線路。第六章是110kV高壓配電裝置的設計。 通過對220kV變電站設計，使我對電氣工程及其自動化專業(yè)的主干課程有一個較為全面，系統(tǒng)的掌握，增強了理論聯(lián)系實際的能力，提高了工程意識，鍛煉了我獨立分析和解決電力工程設計問題的能力。 關鍵詞：電氣主接線;短路電流計算; 電氣設備 Abstract Thi

8、s graduation project takes the220kV transformer substation as the main design object. The 220kV transformer substation is the local important transformer substation, and is an important part in the electrical power system of 220kV voltage rank. This transformer substation is equipped with 2 main tra

9、nsformers, and in the station the host wiring is divided into 220kV, 110kV, and 35kV three voltages ranks. This designs first chapter is the firsthand information of designing the transformer substation. The second chapter is the transformer substation’s electricity main wiring design and transfor

10、mers choice. Separately through to 220kV, 110kV and 35kV side electricity main wirings sketch, choose the stablest and reliable wiring way. The third chapter is the short circuit current computation. First determine the short dot and calculate various parts reactance, then carry on the computation s

11、eparately to various short dots and obtain the short-circuit current of various short dots. The fourth chapter is electrical equipments choice. The electrical equipment including the circuit breaker, the isolator, the voltage and the current transformer, the fuse, the bus bar. The fifth chapter is t

12、he anti-radar protection’s plan, the arrester’s choice. The sixth chapter is the 110kV high pressure power distribution equipment’s design. The seventh chapter is designing protection of the second part of its electrical. Through the design to the 220kV transformer substation, I has one to the elec

13、trical engineering and the automated specialized branch curriculum to be more comprehensive, systems grasping, strengthened the apply theory to reality ability, raised the project consciousness, and exercised me to analyze and the sole electric power project design’s question independently. Key wor

14、ds: electricity main wiring; short-circuit current calculation; theelectrical equipment 第一部分 說明書 1 電氣主接線設計 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。變電站是聯(lián)系

15、發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。為滿足生產(chǎn)需要，變電站中安裝有各種電氣設備，并依照相應的技術要求連接起來。把變壓器、斷路器等按預期生產(chǎn)流程連成的電路，稱為電氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。 1.1變壓器的選擇 （1）本變電所已經(jīng)給定是兩臺主變壓器，其容量均為90000KVA。 （2）主變壓器的型式： 一般情況下采用三相式變壓器。

16、具有三種電壓的變電站，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到15% 以上時，可采用三繞組變壓器。其中，當主網(wǎng)電壓為110～220kV，而中壓網(wǎng)絡為35kV 時，由于中性點具有不同的接地形式，應采用普通的三繞組變壓器；當主網(wǎng)電壓為220kV及以上，中壓為110kV及以上時，多采用自耦變壓器，以得到較大的經(jīng)濟效益。 本變電所選擇兩臺主變壓器型號為SFPSZ7-90000/220，具體參數(shù)如表1.1示 表1.1 主變壓器技術參數(shù) 型號 額定容量（KVA） 高壓側(cè) (kV) 中壓側(cè)(kV) 低壓側(cè)(kV) 短路阻抗（%） 聯(lián)結(jié) 組號

17、 高～中 高～低 中～低 SFPSZ7-90000/220 90000 220 121 38.5 14.4 24.2 7.8 1.2主接線的設計原則和要求 主接線代表了變電站電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站電氣設計的首要部分。它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。由于電能生產(chǎn)的特點是發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線設計的好壞，也影響到工

18、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此，主接線的設計是一個綜合性的問題。必須在滿足國家有關技術經(jīng)濟政策的前提下，正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響因素，力爭使其技術先進、經(jīng)濟合理、安全可靠。 1.2.1電氣主接線的設計原則 電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。 對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側(cè)應盡可 能采用斷路器較少或不用斷路

19、器的接線，如線路—變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在110kV～220kV 配電裝置中，當出線為2回時，一般采用橋形接線；當出線不超過4回時，一般采用單母線分段接線。在樞紐變電站中，當 110～220kV出線在回4及以上時，一般采用雙母線接線。 在大容量變電站中，為了限制6～10kV出線上的短路電流，一般可采用下列措施： （1） 變壓器分列運行； （2） 在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器； （3） 采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器； （4） 出線上裝設電抗器。 1.2.2設計主接線的基本要求 （1） 可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務，保證

20、供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。主接線可靠性的具體要求： ① 斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電； 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，并要求保證對一級負荷全部和大部分二級負荷的供電； ③ 盡量避免變電所全部停運的可靠性。 （2） 靈活性：主接線應滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。 ① 為了調(diào)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(diào)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(diào)度要求； 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

21、致影響電力網(wǎng)的運行或停止對用戶的供電； 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。 （3） 經(jīng)濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。 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(zhì)量可靠的簡單電器； 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(gòu)架、導線、絕緣子及安裝費用。在不受運

22、輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布 置。 ③ 電能損失少：經(jīng)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。 1.2.3主接線的接線方式選擇 單母線接線用于：6～10kV配電裝置，出線不超過5回；35～63kV配電裝置，出線回路不超過3回；110～220kV配電裝置，出線回路不超過2回。單母分段接線用于：6～10kV配電裝置，出線回路為6回及以上時；35～63kV配電裝置，出線回路為4～8回時；110～220kV配電裝置，出線回路為3～4回時。雙母接線一般用于：6～10kV配電裝置，短路電流較大、出線需帶電抗器時；35～63kV配電裝置，出線回路超過8回或連接的

23、電源較多、負荷較大時；110～220kV配電裝置，出線回路為5回及以上或該配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位、出線回路為4回及以上時。當只有兩臺主變壓器和兩回輸電線路時，采用橋形接線：內(nèi)橋接線用于輸電線路較長或變壓器不需經(jīng)常投、切及穿越功率不大的小容量配電裝置中；外橋接線用于輸電線路較短或變壓器需經(jīng)常投、切及穿越功率較大的小容量配電裝置中。由于本變電站有兩臺主變壓器，220kV有7回出線，110kV有2回出線，35kV側(cè)有6回出線，擬選定如下選擇方案： 表1.2 主接線方案 方案 220kV 110kV 35kV 主變臺數(shù) 方案一 雙母線 單母

24、線分段 單母線分段 2 方案二 雙母線 內(nèi)橋接線 單母線分段 2 （1） 單母線分段 優(yōu)點:母線經(jīng)斷路器分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個供電電源;一段母線故障時(或檢修),僅停故障(或檢修)段工作,非故障段仍可繼續(xù)工作. 缺點:當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時,接在該段母線上的電源和出線,在檢修期間必須全部停電;任一回路的斷路器檢修時,該回路必須停止工作. 適用范圍： 這種接線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35～110kV的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性 （2） 內(nèi)橋接線 優(yōu)點：其中一回線路檢修或故障時，其余部分不

25、受影響，操作較簡單。 缺點：變壓器切除、投入或故障時，有一回路短時停運，操作較復雜；線路側(cè)斷路器檢修時，線路需較長時間停運。 （3） 雙母線接線 優(yōu)點:供電可靠,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷,一組母線故障后，能迅速恢復供電;調(diào)度靈活;擴建方便. 缺點:接線復雜,設備多,母線故障有短時停電，造價高。 方案一 方案二 方案一的接線特點： （1） 220kV采用雙母線接線方式，供電可靠,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷,一組母線故障后，能迅速恢復供電;調(diào)度靈活;擴建方便. （2） 110kV及35kV側(cè)采用單母分段接線，母線經(jīng)斷路器分段后，對重要用戶可以從不同段

26、引出兩個回路，有兩個供電電源;一段母線故障時(或檢修),僅停故障(或檢修)段工作,非故障段仍可繼續(xù)工作. 方案二的接線特點： （1） 220kV采用雙母線接線方式，供電可靠,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷,一組母線故障后，能迅速恢復供電;調(diào)度靈活;擴建方便. （2） 110kV側(cè)采用內(nèi)橋接線，相比單母分段接線少用了兩個斷路器和隔離開關，更經(jīng)濟；其中一回線路檢修貨故障時，其余部分不受影響，操作較簡單。 綜觀以上兩種方案的比較，方案二較方案一更經(jīng)濟，操作更簡單，由設計任務書的原始資料及經(jīng)濟性，供電可靠性等要求將方案二定為最終的選擇方案。 2 短路電流計算 2.1短路電流計算的目

27、的 在發(fā)電廠和變電站的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。短路電流計算的目的主要有以下幾方面： （1） 電氣主接線的比選； （2） 選擇導體和電器； （3） 確定中性點接地方式； （4） 計算軟導線的短路搖擺； （5） 確定分裂導線間隔棒的間距； （6） 驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓； （7） 選擇繼電保護裝置和進行整定計算。 2.2短路電流計算的一般規(guī)定 驗算導體和電器時所用的短路電流，一般有以下規(guī)定： （1） 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行。 （2） 所有電源的電動勢相位角相同。 （3） 驗算導體和電器動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所用的短路

28、電流，應按工程的設計規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本期工程建成后5～10年）。確定短路電流計算時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常 接線方式，而不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 （4） 選擇導體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡中，應考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響。 （5） 選擇導體和電器時，對不帶電抗器回路的計算短路點，應按選擇在正常接線方式時短路電流為最大的地點。 （6） 短路種類： 一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應按嚴

29、重情 況進行校驗。 2.3短路電流計算的步驟 采用運算曲線法求取任意時刻的短路電流可以分以下若干步驟： （1） 畫出以標么值表示的等值電路圖。 （2） 化簡網(wǎng)絡。針對每個短路計算點分別化簡，化成各個電源與短路點之間只經(jīng)過一個電抗直接連接，這個電抗稱為與其對應的電源對于短路點的“轉(zhuǎn)移電抗”。 （3） 將各個“轉(zhuǎn)移電抗”分別換算成以各自電源總?cè)萘繛榛鶞实男聵嗣粗?，稱為各個電源到短路點的“計算電抗”。 （4） 根據(jù)計算電抗查曲線，查出不同類型電源供給的短路電流周期分量在任意時刻的標么值。 （5） 如果，那么該電源可以近似看做一個無限大系統(tǒng)，無需查曲線。 （6） 將查得的短路電流標

30、么值乘以各自的電流基準值。分別以各自電源總?cè)萘亢投搪伏c的平均電壓為基準值算出，得到各電源供給的短路電流周期分量有名值。 此變電站的等值電路如圖1 所示 圖1 變電站等值網(wǎng)絡圖 2.4短路電流的計算結(jié)果 表2.1 短路電流計算結(jié)果 短路點 時間（s） 三相短路電流（KA） 單相接地短路電流（KA） 兩相短路電流（KA） 兩相接地短路電流（KA） K1 0 5.983 5.112 4.374 5.159 0.055 5.08

31、7 0.11 4.926 1.03 4.983 2.06 5.151 K2 0 3.986 3.391 2.070 3.408 0.145 3.879 0.29 3.864 1.045 3.879 2.09 3.856 K3 0 8.530 0 7.342 7.342 0.105 8.484 0.21 8.437 1.055 8.567 2.11 8.567 3 電氣設備選擇 3.1電氣設備選擇的一般要求 在發(fā)電廠和變

32、電所中，根據(jù)電能生產(chǎn)，轉(zhuǎn)換和分配等各環(huán)節(jié)的需要，配置了各種電氣設備。根據(jù)它們在運行中所起的作用不同，通常將它們分為電氣一次設備和電氣二次設備。 電氣一次設備及其作用：直接參與生產(chǎn)，變換，傳輸，分配和消耗電能的設備稱為電氣一次設備，主要有： （1） 進行電能生產(chǎn)和變換的設備，如發(fā)電機，電動機，變壓器等。 （2） 接通，斷開電路的開關電器，如斷路器，隔離開關，接觸器，熔斷器等。 （3） 限制過電流或過電壓的設備，如限流電抗器 ，避雷器等。 （4） 將電路中的電壓和電流降低，供測量儀表和繼電保護裝置使用的變換設備，如電壓互感器，電流互感器。 （5） 載流導體及其絕緣設備，如母線，電力電

33、纜，絕緣子，穿墻套管等。 （6） 為電氣設備正常運行及人員，設備安全而采取的相應措施，如接地裝置等。 不同類別的電氣設備承擔的任務和工作條件各不相同，因此它們的具體選擇方法也不相同。但是，為了保證工作的可靠性及安全性，在選擇它們時的基本要求是相同的，即按正常工作條件選擇，按短路條件校驗其動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。對于斷路器，熔斷器等還要校驗其開斷電流的能力。 3.1.1按正常工作條件選擇設備 （1） 按正常工作電壓選擇設備額定電壓 所選電氣設備的最高允許電壓必須高于或等于所在電網(wǎng)的最高運行電壓.即選擇時滿足下式即可： . 式中 ——設備所在電網(wǎng)的額定電壓，kV； ——設備

34、的額定電壓，kV。 （2） 按所在回路的最大長期工作電流電流選擇設備額定電流 所選設備的額定電流應大于或等于所在回路的最大長期工作電流： 當僅計及環(huán)境溫度修正時，K值的計算如下： 對于裸導體和電纜： 對于電器： 時 時 時 式中 ——實際環(huán)境溫度，℃ ——裸導體或電纜芯正常最高允許溫度，℃。裸導體一般為70℃；電纜芯與電纜結(jié)構(gòu)有關，其值在50～90℃間。 表3.1

35、 各回路最大長期工作電流的計算 回路名稱 最大長期工作電流的計算原則 變壓器回路 母線分段及母聯(lián)斷路器回路 ：母線分段變電所應滿足用戶的一級負荷和大部分二級負荷；母聯(lián)一般為該母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器額定電流的最大工作電流； 3.1.2按短路條件校驗設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 （1） 短路動穩(wěn)定校驗 制造廠一般直接給出定型設備允許的動穩(wěn)定峰值電流，動穩(wěn)定條件為： 式中 ——所在回路的沖擊短路電流 ——設備允許的動穩(wěn)定電流（峰值） （2） 短路熱穩(wěn)定校驗 制造廠一般直接給設備的熱穩(wěn)定電流（有效值）及允

36、許持續(xù)時間t。熱穩(wěn)定條件為： 式中 ——設備允許承受的熱效應； ——所在回路的短路電流熱效應。 3.2電氣設備的選擇 3.2.1高壓斷路器的選擇 變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運行時，用來接通和開斷負荷電流；故障時，斷路器通常繼電保護的配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 （1） 型式。在我國不同電壓等級的系統(tǒng)中，選擇斷路器型式的大致情況是： 電壓等級在35kV及以下的可選用戶內(nèi)式少油斷路器、真空斷路器或SF6斷路器；35kV的也可選用戶外式多油斷路器、真空斷路器或SF6斷路

37、器；電壓等級在110~330kV范圍內(nèi)，可選用戶外式多油斷路器或SF6斷路器。 （2） 額定電壓的選擇為 （3） 額定電流的選擇為 （4） 額定開斷電流的校驗條件為。 —斷路器的額定開斷電流，kA —實際開斷瞬間的短路全電流有效值，kA （5） 熱穩(wěn)定校驗的條間應滿足: 當時，可不考慮非周期分量的熱效應，只計周期分量。 （6） 動穩(wěn)定校驗的條間應滿足: 表3.2 斷路器選擇結(jié)果 電壓等級 型號 額定電壓（kV） 額定電流（A） 額定開斷電流（kA） 動穩(wěn)定電流峰值（

38、kA） 熱穩(wěn)定電流（kA） 固有分閘時間（s） 220kV LW-220I 220 1600 40 100 40(3s) <0.04 220kV 計算結(jié)果 220 238.919 6.22 15.257 4800> 51.423 - 110kV SW6-110 110 1200 31.5 80 31.5(4s) 0.04 110kV 計算結(jié)果 110 477.839 4.145 10.164 3969> 31.594 - 35kV LW2-35Ⅲ 35 1

39、600 25 63 25(4s) <0.06 35kV 計算結(jié)果 35 1501.778 11.322 28.871 2500>164.495 - 3.2.2隔離開關的選擇 隔離開關是發(fā)電廠和變電站中常用的開關電器。隔離開關沒有滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。其作用有：隔離電壓，接通或斷開很小的電流，與斷路器配套使用完成倒閘操作。 隔離開關與斷路器相比，項目相同。但由于隔離開關不用來接通和切除短路電流，故無需進行開斷電流和短路關合電流的校驗。 電壓等級 型號 額定電壓（kV） 額定電流（A） 動穩(wěn)定電流峰值

40、（kA） 4s熱穩(wěn)定電流（kA） 220kV GW4-220 220 630 50 20 220kV 計算結(jié)果 220 238.919 15.257 1600> 51.423 110kV GW4-110 110 630 50 20 110kV 計算結(jié)果 110 477.839 10.164 1600> 31.594 35kV GW4-35(D) 35 2000 100 40 35kV 計算結(jié)果 35 1501.778 28.871 6400> 164.495

41、表3.3 隔離開關選擇結(jié)果 3.2.3電壓互感器的選擇 電壓互感器（又稱PT）是將高電壓變成低電壓的設備，分為電磁式電壓互感器和電容分壓式電壓互感器兩種。電壓互感器的選擇內(nèi)容包括：根據(jù)安裝地點和用途，確定電壓互感器的結(jié)構(gòu)類型、接線方式和準確級；確定額定電壓比等。 電壓互感器的配置應根據(jù)測量、同期、保護等的需要，分別裝設相應的電壓互感器。具體配置如下： （1） 母線。工作母線和備用母線都應該裝一組三繞組電壓互感器，而旁路母線可不裝。 （2） 35kV及以上線路按對方是否有電源考慮。對方無電源時

42、不裝。有電源時，可裝一臺單相雙繞組或單相三繞組電壓互感器。110kV及以上線路，為了節(jié)約投資和占地，載波通信和電壓測量可共用耦合電容，故一般選擇電容式電壓互感器。 設計中應根據(jù)裝設地點和使用條件選擇電壓互感器的種類和型式。 （1） 選擇一次額定電壓和二次額定電壓 電壓互感器一次繞組額定電壓，應根據(jù)互感器的接線方式來確定。電壓互感器的二次繞組額定電壓通常是供額定電壓為100V的儀表和繼電器的電壓繞組使用。單個單相式電壓互感器的二次繞組電壓為100V，而其余可獲得相間電壓的接線方式，二次繞組電壓為100/V。電壓互感器開口三角形的輔助繞組電壓用于35kV及以下中性點不接地系統(tǒng)的電壓為100/

43、3V，而用于110kV及以上的中性點接地系統(tǒng)為100V。 （2） 選擇準確級 根據(jù)儀表和繼電器接線要求選擇電壓互感器的接線形式，并盡可能將負荷均勻分布在各相上，然后計算負荷大小，按照所接儀表的準確級和容量選擇電壓互感器的準確級和額定容量。 表3.4 電壓互感器選擇結(jié)果 電壓 等級 型號 額定電壓（kV） 二次額定容量（VA） 最大容量（VA） 一次線圈 二次線圈 輔助線圈 0.5級 220kV母線 JCC5-220 220/ 0.1/ 0.1

44、300 2000 220kV出線 TYD220/-0.0075 220/ 0.1/ 0.1 200 - 110kV內(nèi)橋 JCC6-110 110/ 0.1/ 0.1 300 2000 110kV出線 TYD110/-0.015 110/ 0.1/ 0.1 200 - 35kV母線 JDJJ2-35 35/ 0.1/ 0.1 150 1000 3.2.4電流互感器的選擇 35kV及以上配電裝置一般用油浸瓷箱式結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感，所有斷路器的回路均裝設電流互感器，以滿足測量、保護和自動裝置的要求。

45、對中性點有效接地系統(tǒng)，電流互感器按三相配置。 表 3.5 電流互感器選擇結(jié)果 電壓等級 型號 級次組合 額定電流比(A/A) 1s熱穩(wěn)定電流（A） 動穩(wěn)定電流(A) 220kV LCW11-220 D/D/D/0.5 4300/5 60 60 220kV 計算結(jié)果 - - 5184> 51.423 15.257 220kV主變中性點 L-110 B 300/5 70 1178 220kV主變中性點 計算結(jié)果

46、 - - 4900> 51.423 15.257 110kV LCWD2-110 10P/10P/0.5 2300/5 22.5～45 40.5～81 110kV 計算結(jié)果 - - 900> 31.594 10.164 110kV主變中性點 LCWD-60 D/1 300/5 75 150 110kV主變中性點 計算結(jié)果 - - 8100> 31.594 10.164 35kV LZZB9-24A2 0.5S/0.5S/5P15 2000/5 110

47、 215 35kV 計算結(jié)果 - - 48400> 164.495 28.871 3.2.5支柱絕緣子的選擇 支柱絕緣子按額定電壓和類型選擇，進行短路時動穩(wěn)定校驗。 （1）型式選擇 根據(jù)裝置地點、環(huán)境，選擇屋內(nèi)、屋外或防污式及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。一般屋外采用聯(lián)合膠裝多棱式，屋外采用棒倒裝時，采用懸掛式。 （2）按額定電壓選擇支柱絕緣子。 無論支持絕緣子或套管均要負荷產(chǎn)品額定電壓大于或等于所在電網(wǎng)電壓要求，即: （3）按額定電流選擇穿墻套管。穿墻套管的額定電流大于等于回路最大持續(xù)工作電流，即： （4）按短路條件校驗動穩(wěn)定

48、布置在同一平面內(nèi)三相導體，在發(fā)生短路時，支持絕緣子（或套管）所受的力為該絕緣子相鄰跨導體上電動力的平均值。 表3.6 絕緣子選擇結(jié)果 電壓等級 型號 額定電壓(kV) 機械破壞負荷（kN） 220kV XSH-160/220C 220 160 110kV XSB-100/110B 110 100 35kV ZL-35/8 35 8 3.2.6熔斷器的選擇 熔斷器用于保護電路中的電氣設備，使其免受過載和短路電流的危害，不能用來正常的切斷和接通電路，必須與其他

49、電器配合使用。熔斷器廣泛適用于電壓為1000V及以下的裝置中；在電壓為3～110kV高壓配電裝置中，主要作為小功率電力線路、配電變壓器、電力電容器、電壓互感器等設備的保護。 作為電壓互感器的短路保護，可選用RN2、RN4、RW10、RXW0等系列。 表3.7 熔斷器選擇結(jié)果 型號 電壓等級（kV） 額定電流（A） 額定電壓（kV） 最大開端容量（MVA） RXW0-35 35 0.5 35 1000 3.2.7母線的選擇 母線在電力系統(tǒng)中主要擔任傳輸功率的重要任

50、務，電力系統(tǒng)的主接線也需要用母線來匯集和分散電功率。在發(fā)電廠、變電所及輸電線路中，所用導體有裸導體，硬鋁母線及電力電纜等，由于電壓等級及要求不同，所使用導體的類型也不相同。一般來說。母線系統(tǒng)包括載流導體和支撐絕緣兩部分，載流導體可構(gòu)成硬母線和軟母線。軟母線是鋼芯鋁絞線，因其機械強度決定于支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗其機械強度。 母線的選擇內(nèi)容包括： (1) 確定母線的材料﹑截面形狀、布置方式; (2) 選擇母線的截面積； (3) 校驗母線的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定； (4) 對重要的和大電流母線，校驗其共振頻率； 對于110kV及以上的母線，還應校驗能否發(fā)生電暈。 對于軟母線不需要校驗其

51、動穩(wěn)定。 表3.8 母線選擇結(jié)果 電壓等級 型號 標稱截面積 (A) ℃ 外徑d （） 220kV LGJ-300/70 370 700 25.2 220kV 計算結(jié)果 23.787 - - 35kV LGJ-120/25 120 425 15.74 35kV 計算結(jié)果 52.46 - - 4 防雷保護規(guī)劃設計 4.1概述 變電站是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是電能供應的來源，一旦發(fā)生雷擊事故，

52、將造成大面積的停電，而且電氣設備的內(nèi)絕緣會受到損壞，絕大多數(shù)不能自行恢復會嚴重影響國民經(jīng)濟和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保證電氣設備的安全運行。 避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設備，它實質(zhì)是一個放電器，與被保護的電氣設備并聯(lián)，當作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電壓，保護了其它電氣設備。 避雷器有FS型和FZ型兩種。FS型主要適用于配電系統(tǒng)，F(xiàn)Z型適用于發(fā)電廠和變電站。電力系統(tǒng)中廣泛采用的主要是閥式避雷器。根據(jù)額定電壓(正常運行時作用在避雷器上的工頻工作電壓，也是使用該避雷器的電網(wǎng)額定電壓)和滅弧電壓有效值(指避雷器應能可靠地熄滅續(xù)流電弧時的最大工頻作用電壓)。

53、 4.2避雷器的技術參數(shù) (1) 額定電壓：避雷器的額定電壓必須與安裝避雷器的電力系統(tǒng)電壓等級相同。 (2) 滅弧電壓：滅弧電壓是保證避雷器能夠在工頻續(xù)流第一次經(jīng)過零值時，根據(jù)滅弧條件所允許加至避雷器的最高工頻電壓。因此，對35kV及以下的避雷器，其滅弧電壓規(guī)定為系統(tǒng)最大工作線電壓的100%~110%；對110kV及以上中性點接地系統(tǒng)的避雷器；其滅弧電壓規(guī)定為統(tǒng)最大工作線電壓的80%。 (3) 工頻放電電壓：在中性點絕緣或經(jīng)阻抗接地的電網(wǎng)中，工頻放電電壓一般應大于最大運行電壓的3.5倍。在中性點直接接地的電網(wǎng)，工頻放電電壓應大于最大運行相電壓的3倍。工頻放電電壓應大于滅弧電壓的1.8倍

54、。 (4) 沖擊放電電壓：沖擊放電電壓是指預放時間為1.5~20沖擊放電電壓，與5kA下的殘壓基本相同。 (5) 殘壓：在防雷計算中以5kA下的殘壓作為避雷器的最大殘壓。 4.3避雷器的配置原則 （1） 配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器時除外。 （2） 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且未裝設保護間諜；變壓器中性點為全絕緣，但變電所為單進線且為單臺變壓器運行時，變壓器中性點應裝設避雷器。 （3）35～220KV配電裝置，在雷季，如線路的隔離開關或斷路器可能經(jīng)常短路運行，同時線路側(cè)又帶電，應在靠近隔離開關或斷路器處裝設一組避雷器。 （4） 220kV及

55、以下主變壓器到母線避雷器的電氣距離超過允許值時，應在主變壓器附近增設一組避雷器。 （5） 與架空線路連接的三繞組變壓器低壓側(cè)，有開路運行的可能的，應在變壓器的低壓繞組三相出線上裝設避雷器。 表4.1 避雷器選擇結(jié)果 型號 額定電壓有效值kV 滅弧電壓kV 工頻放電電壓有效值kV 沖擊放電電壓峰值(1.5/20μs及1.5/40μs)不大于kV 8/20μs雷電沖擊波殘壓峰值不大于kV 不小于 不大于 5 KA 10 KA FZ-220J 220 200 448 53

56、6 630 664 728 FZ-35 35 41.0 84 104 134 134 148 FZ-220J 220kV變壓器中性點 200 448 536 630 664 728 FZ-110J 110kV變壓器中性點 100 224 268 310 332 364 5 繼電保護規(guī)劃設計 5.1概述 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、母線分段斷路器及聯(lián)絡線斷路器，皆需要設置相應的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。 繼電保護裝置,就是指能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運動狀態(tài),并動作于斷路器

57、跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。 （1） 基本任務 ① 自動地、迅速地、有選擇性地將故障元件從供電系統(tǒng)切除，迅速恢復非故障部分的正常供電。 ② 能正確反映電氣設備的不正常運行狀態(tài)，并根據(jù)要求，發(fā)出預報信號，以便值班人員采取措施，保證電氣設備的正常工作；或經(jīng)一段時間運行處理后，電氣設備仍不能正常工作，則保護動作于斷路器跳閘，將不能正常工作的電氣設備切除。 ③ 與供配電系統(tǒng)的自動裝置（如自動重合閘裝置 ARD 、備用電源自動投人裝置 APD等）配合，縮短事故停電時間，提高供電系統(tǒng)的運行可靠性。 （2） 基本要求 ① 選擇性 ② 速動性 ③ 靈敏性 ④ 可靠性 5.2保護規(guī)劃 5.

58、2.1變壓器 （1）變壓器可能發(fā)生的故障 ① 繞組及引出線的相間短路； ② 中性點直接接地側(cè)的單相短路； ③ 繞組的匝間短路； ④ 中性點直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及過電壓； ⑤ 外部相間短路引起的過電流； ⑥ 過負荷； ⑦ 油面降低； ⑧ 變壓器油溫升高； ⑨ 冷卻系統(tǒng)故障。 （2）根據(jù)不同的故障類型裝設變壓器保護 ① 6300KVA及以上的變壓器應裝設縱聯(lián)差動保護；6300KVA以下的變壓器宜裝設電流速斷裝置，當電流速斷裝置的靈敏系數(shù)不夠時，應裝設縱聯(lián)差動保護。 ② 800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的車間油浸

59、式變壓器，均應裝設瓦斯保護。當變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瓦斯保護應瞬時動作于信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時，瓦斯保護應動作于變壓器各側(cè)斷路器跳閘。 ③ 對由于外部相間短路引起的變壓器過電流，應裝設過電流保護，保護帶時限動作于跳閘。 ④ 400KVA及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其它負荷的備用電源時，應裝設過負荷保護。過負荷采用單相式，延時動作于信號。 ⑤對大容量變壓器要裝設過激磁保護。 ⑥中性點直接接地系統(tǒng)應裝設零序電流保護。 5.2.2母線 母線保護裝設原則： （1） 變電所的35-110kV電壓母線，下列情況要裝設專用母線保護： ① 110kV雙母

60、線，單母線； ② 重要發(fā)電廠或110kV及以上重要降壓變電所的35-66kV母線 ③ 35-66kV電力網(wǎng)中，重要變電所的雙母線或分段單母線，需快速而又選擇性地切除一段或一組母線上的故障，以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行和可靠供電。 （2） 不太重要的發(fā)電廠，變電所的母線，可以不采用專用的母線保護，利用供電設備（發(fā)電機，變壓器，線路）的保護來反映并切除母線故障。 （3） 在中性點直接接地電網(wǎng)中，母線保護采用三相式接線，以反應相間短路和接地短路；對于中性點非直接接地電網(wǎng)，母線保護采用兩相式接線，只需反應相間短路。 母線的繼電保護： 主保護：母線差動保護 后備保護：斷路器失靈保護 母線可能發(fā)

61、生故障是相間短路。 裝設保護（ 110kV或 220kV） （1） 母線差動保護； （2） 斷路器失靈保護。 5.2.3線路 （1）110kV～220kV線路保護 ① 單側(cè)電源線路 電流、電壓速斷保護、 距離保護 并列運行線路的橫聯(lián)差動保護或電流平衡保護 ② 雙側(cè)電源線路 高頻保護 距離保護（后備） 零序電流保護 自動重合閘 （2）35kV線路保護 35～66kV中性點非直接接地電網(wǎng)：相間短路保護一般采用一段式或兩段式電流電壓速斷保護和過電流保護，單相接地保護一般采用電流保護或功率方向保護。 6 高壓配電裝置 配電裝置是由各種開關電器，保護電器，測量電器，母線

62、和必要的輔助設備根據(jù)主接線圖中的連接順序組裝而成，用來對電能進行匯集，分配和控制。配電裝置分為屋內(nèi)配電裝置，屋外配電裝置和新型的SF6全封閉組合電器配電裝置（GIS）。 屋內(nèi)配電裝置的特點是：①由于允許安全凈距小，可以分層布置，故占地面積較?。虎诰S修，操作，巡視在室內(nèi)進行，比較方便，且不受氣候影響；③外界污穢空氣不會影響電氣設備，維護工作可以減輕；④房屋建筑投資較大。但35kV及以下電壓等級可采用價格較低的戶內(nèi)型設備，減少一些設備投資。 屋外配電裝置的特點是：①土建工程量和費用較少，建設周期短；②擴建方便；③相鄰設備之間距離較大，便于帶電作業(yè)；④占地面積大；⑤設備露天運行條件較差，須加強絕

63、緣；⑥天氣變化對設備維修和操作有較大影響。 成套配電裝置的特點是：①電氣設備布置在封閉或半封閉的金屬外殼中，相間和對地距離可以縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小；②大大減少現(xiàn)場安裝工作量，有利于縮短建設周期，也便于擴建和搬遷；③運行可靠性高，維護方便；④耗用鋼材較多，造價較高。 變電所中，35kV及以下的配電裝置普遍采用屋內(nèi)配電裝置，成套配電裝置也大多放于屋內(nèi)；110kV及以上多為屋外配電裝置。在嚴重污穢地區(qū)，110kV甚至個別220kV也有采用屋內(nèi)配電裝置的。 無論選用哪種形式的配電裝置，應滿足以下基本要求： （7）節(jié)約用地。配電裝置少占地、不占良田和避免大量開挖土石方； （8）保證運行可

64、靠。應根據(jù)電力系統(tǒng)條件和自然環(huán)境特點，合理選擇設備，合理制定布置方案，并積極慎重地采用新設備、新材料和新布置；保證各種電氣的安全凈距，布置整齊、清晰，各間隔之間有明顯的界限； （9）保證人身安全和防火要求； （10）安裝、運輸、維護、巡視、操作和檢修方便； （11）在保證安全前提下，布置緊湊，力求節(jié)省材料和降低造價； （12）便于分期建設和擴建。 110kV及以上多為屋外配電裝置，屋外配電裝置根據(jù)電氣設備和母線的布置高度和重疊情況，可分為中型，半高型和高型。 中型布置的特點是將所有電器都安裝在同一水平面內(nèi)，并裝在一定高度（2~2.5mm）的基礎上，以保證地面上工作人員可以安全活動；

65、母線稍高于電器所在的水平面。中型配電裝置普遍應用于110-500KV電壓級。 高型和半高型配電裝置的母線和電器分別裝在幾個不同高度的水平面上，并重疊布置。凡是將一組母線與另一組母線重疊布置，就稱高型配電裝置。如果僅將母線與斷路器，電流互感器等重疊布置，則稱為半高型配電裝置。高型配電裝置主要用于220KV電壓級；半高型配電裝置應用于110-220KV電壓級，主要用于110KV電壓級。 本次所設計的變電站是地區(qū)性變電站，對建筑面積沒有特殊的要求，所以該變電所110kV電壓等級采用普通中型配電裝置。若采用半高型配電裝置，雖占地面積較少，但檢修不方便，操作條件差，耗鋼量多。 第二部

66、分 計算書 1 短路電流計算 1.1參數(shù)化簡 （1） 制定等值網(wǎng)絡如圖1，進行參數(shù)計算 取=100MVA,為各電壓等級平均額定電壓 各段電壓基準值為： =230kV,=115kV,=37kV 各元件電抗標幺值為： 將參數(shù)數(shù)據(jù)標到下圖1等值網(wǎng)絡中 圖1 等值網(wǎng)絡圖 1.2 K1點發(fā)生短路 （1） K1發(fā)生三相短路 ① 計算各電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗和計算電抗，如圖2 網(wǎng)絡化簡為： （a） (b) 圖2 K1點短路時等值網(wǎng)絡化簡圖 G1,G2,G3,G4對K1點總的轉(zhuǎn)移電抗為： G5,G6對K1點總的轉(zhuǎn)移電抗為： S對K1點的轉(zhuǎn)移電抗為： G1,G2,G3,G4對K1點的計算電抗為：