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1、畢業(yè)設計（論文）任務書 一、設計題目：1、題目名稱 220kV降壓變電所電氣部分初步設計 2、題目來源 二、目的和意義 本設計是“電氣工程及其自動化”專業(yè)重要的實踐環(huán)節(jié)之一。通過該畢業(yè)設計，使學生進一步掌握專業(yè)理論課程的內容，掌握變電所電氣部分設計的一般方法和步驟，在行將畢業(yè)參加工程實際工作之前得到電氣設計工程師的初步訓練，為今后的工作打下堅實的基礎。 三、原始資料 見附錄 一。 四、設計說明書應包括的內容 1、分析本所在系統(tǒng)中的地位作用及負荷情況； 2、確定本所主變的臺數(shù)、容量及型式； 3、確定本所電氣主接線及所用電接線； 4、配

2、電裝置規(guī)劃設計 5、繼電保護規(guī)劃設計 6、互感器配置 7、進行必要的短路電流計算； 8、選擇和校驗所需的電氣設備 9、選擇和校驗10kV硬母線 10、進行防雷保護規(guī)劃設計 五、設計成品要求 1、變電所電氣設計說明書一份； 2、變電所電氣設計計算書一份； 3、變電所電氣主接線圖一張。 附錄 一 1.擬建變電所與電力系統(tǒng)連接情況如下圖,圖1： 圖1 變電所與電力系統(tǒng)連接圖 2、待建變電所電壓等級：電源電壓為220kV，以110 kV對開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，并以10 kV對附近還有地區(qū)負荷。 3、待建變電所

3、的連接情況 220 kV側：對側變電所D雙回線路，系統(tǒng)C雙回線路，共計4回； 110 kV側：雙回路送至煉鋼廠，共計2回； 10 kV側：分別以雙回路送至6個地區(qū)負荷，共計12回； 4、待建變電所的負荷統(tǒng)計資料 110kV負荷統(tǒng)計表 用戶名稱 最大負荷（KW） 功率因數(shù) 回路數(shù) 重要負荷比例% 煉鋼廠 33000 0．95 2 86 10kV用戶負荷統(tǒng)計表 序號 用戶名稱 最大負荷（KW） 功率因數(shù) 回路數(shù) 重要負荷比例% 1 礦機廠 2100 0．9 2 79 2 機械廠 1800 2 53 3

4、汽車長 1500 2 75 4 電機廠 2400 2 67 5 煉油廠 1700 2 77 6 飼料廠 1700 2 71 5、待建變電所的其它基本參數(shù) 最大負荷利用小時數(shù)Tmax=5256h，同時率0.9，線路損耗率6% 設計年最高氣溫40℃，最熱月平均最高氣溫32℃ 6、待建變電所的地理位置情況 該變電所建在城市近郊，地勢平坦，交通方便 220kV降壓變電所設計摘要 變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)，它擔負著電能轉換和電能重新分配的繁重任務，對電網的安全和經濟運行起著舉足輕重的作用。本論文對220kV降壓變電所中

5、電氣一次部分的設計原理及計算方法進行了較為全面的論述，其內容包括有變電所主變壓器的選擇，電氣主接線設計，短路電流計算，電氣設備及配電裝置選擇，變電所電氣總平面布置和對一些特殊問題的解決方法。 本文所遇到的問題在220kV變電所中也是較為普遍的。 關鍵詞：220kV降壓變電所；主接線；電氣設備選擇  目錄 前言 9 本書使用符號說明 10 第1章 變壓器選擇 13 1.1 主變壓器臺數(shù)和容量的確定 13 1.1.1 主變壓器臺數(shù)的確定 13 1.1.2 主變壓器容量的確定 13 1.2 主變壓器型式的選擇 15 1.2.1 相數(shù)的選擇 15 1.2.2 繞組數(shù)量和連接方

6、式的選擇 15 1.2.3 變壓器調壓方式和冷卻方式的確定 15 1.3 主變壓器的選擇 16 1.4 所用變壓器的選擇 16 第2章 電氣主接線設計 18 2.1 電氣主接線的設計原則與要求 18 2.1.1 電氣主接線的設計原則 18 2.1.2 電氣主接線的設計要求 18 2.2 主接線方案的確定 19 2.2.1 各電壓等級的主接線方案設計 19 2.2.2 主接線方案的比較與確定 19 第3章 短路電流計算 23 3.1 短路計算的一般規(guī)定和基本假設 23 3.2 短路電流的計算 23 第4章 電氣設備的選擇 25 4.1 電器選擇的一般要求 25 4

7、.2 斷路器的選擇 25 4.2.1 斷路器的選擇原則 25 4.2.2變電所斷路器的選擇 26 4.3隔離開關的選擇 29 4.3.1隔離開關的選擇原則 29 4.3.2變電所隔離開關的選擇 30 4.4 互感器的選擇 32 4.4.1 電壓互感器的選擇 32 4.4.2 電流互感器的選擇 33 4.5 避雷器的選擇 38 4.5.1本變電站的防雷措施 38 4.5.2避雷器參數(shù)計算與選擇 39 第5章 導線的選擇 45 5.1 導體選擇的一般要求 45 5.2 導線的選擇 46 5.2.1 220kV側導線的選擇 46 5.2.2 110kV側導線的選擇 5

8、2 5.2.3 10kV側導線的選擇 57 5.2.4 本變電所導線選擇結果 61 第6章 配電裝置選擇 62 結束語 63 參考文獻 64 附錄1短路電流計算 65 附錄2 電氣設備選擇表 70 英文參考文獻 72  前 言 本論文是南京工程學院2012屆畢業(yè)生畢業(yè)設計，課題為220kV降壓變電所設計電氣部分初步設計。 變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經濟運行，是聯(lián)系發(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。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關系著變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置，是變電所

9、電氣部分投資大小的決定性因素。 這次的畢業(yè)設計，時間長、內容多，涵蓋了大學中所學的很多專業(yè)知識。在指導老師的指導下，我經過了分析資料、設計、繪圖、審核的過程，設計內容有：主變壓器的選擇，主接線方案的確定，短路電流的計算，電氣設備的選擇，電氣接線圖的繪制等。時間既充實又緊張，在老師的精心指導下，我獲得了綜合運用過去所學的課程進行設計的基本能力，對課本中的內容和電力系統(tǒng)各部分都有了更深刻的理解，尤其對電氣設備的選擇及校驗和配電裝置圖有了新一步的認識。本設計不僅鞏固了我的專業(yè)知識，也學到了一些最新的設計方法和理念，這些都將會為我以后的工作奠定扎實的基礎。 由于編者為畢業(yè)生，沒有工作經驗，對變電所

10、的實際運行及注意問題不清楚，無法理論聯(lián)系實際進行精準的設計，設計中難免有錯誤之處，敬請廣大師生批評指正。 編者 2012年5月 第1章 變壓器選擇 1.1 主變壓器臺數(shù)和容量的確定 在變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。主變壓器臺數(shù)和容量的選擇，應根據現(xiàn)行的SDJ161《電力系統(tǒng)設計技術規(guī)程》有關規(guī)定和審批的電力系統(tǒng)規(guī)劃設計決定。 1.1.1 主變壓器臺數(shù)的確定 1.主變壓器臺數(shù)的選擇原則 (1)對大城市郊區(qū)的一次變

11、電所，在中、低壓側已構成環(huán)網的情況下，變電所以裝設兩臺主變壓器為宜。 (2)對于I、II級用戶，可設置兩臺主變壓器，防止一臺主變壓器故障或檢修時影響整個變電所的供電。 2.根據原始資料及選擇原則，本變電所選用兩臺主變壓器，互為備用。當一臺變壓器故障檢修時由另一臺主變壓器承擔全部負荷的70%，保證了正常供電。 1.1.2 主變壓器容量的確定 1.主變壓器容量的選擇原則 (1)變壓器容量一般按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期10-20年的負荷發(fā)展。 (2)根據變電所所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。變電所同一電壓網絡內任一臺變壓器事故時，其他元件不應超

12、過事故過負荷的規(guī)定。凡裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，其中一臺事故停運后，其余主變壓器的容量應保證該所全部負荷的70%時不過載，并在記及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷。 (3)同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應從全網出發(fā)，推行系列化、標準化。 (4)變壓器的最大負荷按下式確定： ≥ 式中—變電所最大負荷 —同時率 —負荷等級統(tǒng)計的綜合用電負荷] (5)在兩臺及以上主變壓器的變電所中，其中一臺事故停運后，其余主變壓器的容量

13、應保證該所全部負荷的70%時不過載。因此對裝設兩臺主變壓器的變電所，額定容量按下式計算： ≥0.7 (6)510年的負荷規(guī)劃，按以下公式進行計算： 電力發(fā)展彈性系數(shù)= A= 式中—當年負荷； m—負荷增長率，在此取m=7.5%； x—年限， A—x年后的負荷 2.主變壓器容量的確定 本變電所設計中考慮到負荷發(fā)展情況，將負荷分為兩部分：負荷發(fā)展緩慢的廠用負荷和應考慮5-10年逐年發(fā)展的縣用變負荷。 (1)負荷在5-10年內基本不變的各個廠用負荷容量計算 110kV側： ==0.85=121.29MVA 10kV側：

14、 ==0.8[++]=24.095MVA 則總的廠用負荷容量： =(+)=0.85(121.29+24.095)=123.58MVA (2)考慮510年逐年發(fā)展的縣用變負荷容量計算 110kV側： ==0.85[++]=84.65MVA 10kV側： ==0.8[+]=16.13MVA 則總的縣用變負荷容量： =(+)= 85.663MVA 因此各變電所5年后的負荷情況為： ===124.64MVA 式中m=7.5%，x=5 各變電所10年后的負荷情況為： ==181.35MVA 式中m=7.5%，x=10 (3)考慮5年負荷發(fā)

15、展的變壓器總容量計算 總負荷容量： =0.7(+) =173.754MVA 則本變電所的主變壓器的容量選為2180MVA (4)所選變壓器容量的校驗 ①原則上要求： 當年：2> 5年后：2≥ 10年后：1.22> ②校驗： 當年：2180MVA=360MVA>（+）=123.58+85.663=209.243MVA 5年后：2180MVA=360MVA>（+）=248.22MVA 10年后：1.2180MVA=432MVA>+=304.93MVA 經校驗，最終確定本變電所的主變壓器容量為2180MVA 1.2 主變壓器型式的選擇 主變壓器型式的選擇，是根據D

16、L/T 5218—2005 《220kV500 kV變電所設計技術規(guī)程》的有關規(guī)定決定的。 1.2.1 相數(shù)的選擇 變壓器相數(shù)的選則原則： (1)主變壓器采用三相或者單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。 (2)220kV330kV變壓器若不受運輸條件的限制，應選用三相變壓器。 因此本變電所設計采用三相變壓器。 1.2.2 繞組數(shù)量和連接方式的選擇 1.繞組數(shù)量的選擇 在具有三種電壓的變電所中，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側雖無負荷，但在變電所內需裝設無功補償設備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。 本變電所有三個電壓

17、等級，因此采用三繞組變壓器。 2.繞組連接方式 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有Y和△，高、中、低三側繞組如何組合要根據具體工程決定。 我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用連接；35kV亦采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓，變壓器繞組都采用△連接。 由上可得，本變電所的連接方式為：220kV、110kV采用連接，10kV采用△連接。 1.2.3 變壓器調壓方式和冷卻方式的確定 1.調壓方式的選擇 主變壓器調壓方式的選擇，應符合SDJ161 《電力系統(tǒng)設計技術規(guī)程》的有關規(guī)定。 變壓器的電壓調

18、整是用分接開關切換變壓器的分接頭，從而改變變壓器變比來實現(xiàn)的。切換方式有兩種：不帶電切換，稱為無激勵調壓，調整范圍通常在以內；另一種是帶負載切換，稱為有載調壓，調整范圍可達30%。 對于220kV及以上的降壓變壓器，僅在電網電壓可能有較大變化的情況下，采用有載調壓方式，一般不宜采用。當電力系統(tǒng)運行確有需要時，在降壓變電所亦可裝設單獨的調壓變壓器或串聯(lián)變壓器。 本變電所采用有載調壓方式。 2.冷卻方式的確定 主變壓器冷卻方式的選擇，是根據GB/T 17468 《電力變壓器選用導則》中的有關規(guī)定來確定的。 主變壓器一般采用的冷卻方式有自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻，強迫、

19、導向油循環(huán)冷卻方式。 近來隨著變壓器制造技術的發(fā)展，在大容量變壓器中，采用了強迫油循環(huán)導向冷卻方式。 由于本次設計是大容量變壓器，故采用強迫油循環(huán)導向冷卻方式。 1.3 主變壓器的選擇 綜合以上章節(jié)分析，由電力工程電氣設備手冊電氣一次部分得，本所采用的主變壓器為三繞組，三相，有載調壓變壓器。所選型號的具體參數(shù)見表1-3-1。 表1-3-1 SFPSZ4-180000/220型電力變壓器參數(shù)一覽表 型號 額定容量（MVA） 高/中/低 額定電壓（kV） 阻抗電壓（%） 連接組標號 高 中 低 高-中 高-低 中-低 SFPSZ4-180000/220 180

20、 23081.5% 121 13.8 14.7 25 8.7 YN,yn0,d11 1.4 所用變壓器的選擇 1.所用變壓器的選擇原則 所用變壓器是依據DL/T 5155 《220kV500 kV變電所所用電設計技術規(guī)程》來選擇的。 (1)220kV變電所宜從主變壓器低壓側分別引接兩臺容量相同，可互為備用，分列運行的所用工作變壓器。每臺工作變壓器按全所計算負荷選擇。 (2)一般有重要負荷的大型變電所，380/220V系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩臺所用變壓器各接一段母線，正常運行情況下可分列運行，分段開關設有自動投入裝置。每臺所用變壓器應能擔負本段負荷的正常供電，在另一臺所

21、用變壓器故障或檢修停電時，工作著的所用變壓器還能擔負另一段母線上的重要負荷，以保證變電所正常運行。 2.負荷計算原則 由DL/T 5155 《220kV500 kV變電所所用電設計技術規(guī)程》中的有關規(guī)定知，負荷的計算原則： (1)連續(xù)運行及經常短時運行的設備應予以計算； (2)不經常短時及不經常斷續(xù)運行的設備不予以計算。 負荷計算采用換算系數(shù)法，所用變壓器容量按下式計算： 式中 S ——所用變壓器容量(kVA)； ——所用動力負荷換算系數(shù)，一般取=0.85； ——所用動力負荷之和(kW)； ——所用電熱負荷之和(kW)； ——所用照明負荷之和(kW)。

22、 綜上，分析本變電所的原始資料，得： 計算負荷 0.85116.2347.545n 146.295545 (kVA) 式中 n ——變電所照明總安裝數(shù)量 由220kV變電所設計的經驗數(shù)據得，10kV電壓等級的變電所所用變壓器采用額定容量為630kVA的變壓器。雙電源供電，兩臺所用變互為備用，一臺事故后，另一臺采用自動切換裝置帶本所所有負荷。所選型號的具體參數(shù)見表1-4-1。 表1-4-1 S9-630/10型電力變壓器參數(shù)一覽表 型號 額定容量(kVA) 額定電壓（kV） 阻抗電壓（%） 接組標號 高 低 S9-630/10 630 10

23、 0.4 4.5 Y,yn0  第2章 電氣主接線設計 2.1 電氣主接線的設計原則與要求 SDJ2-88 《220～500kV變電所設計技術規(guī)程》規(guī)定，變電所的主接線應根據該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質、線路、變壓器連接元件的總數(shù)等條件確定。并綜合考慮供電的可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約、擴建方便等要求。 2.1.1 電氣主接線的設計原則 1.不同電壓等級的輸送功率和輸送距離，見表2-1-1。 表2-1-1不同電壓等級的輸送功率和輸送距離 電壓等級（kV） 輸送功率(MW) 輸送距離（kM） 10 0.2～2 20～6

24、110 10～50 150～50 220 100～500 300～100 2.主接線的設計原則 在滿足運行要求時，變電所高壓側應盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的接線。在110kV變電所中，當出線為兩回時，一般采用橋型接線；當出線不超過四回時，一般采用單母線分段接線；當樞紐變電所的出線在四回及以上時，一般采用雙母線。在610kV變電所中，一般采用單母線接線或單母線分段接線。 2.1.2 電氣主接線的設計要求 電氣主接線的設計要求 1.可靠性 (1)斷路器停電檢修時，對供電的影響程度。 (2)進線或出線回路故障，斷路器拒動時停電范圍和停電時間。 (3)線路、斷路器、母線

25、故障和檢修時，停運的回數(shù)以及能否保證對重要用戶的供電。 2.靈活性 (1)滿足接線過度的靈活性。一般變電所都是分期建設的，從初期接線到最終接線的形成，中間要經過多次擴建主接線的設計要考慮接線過度過程中停電范圍最小。設備的搬遷最少或不進行設備搬遷。 (2)滿足處理事故的靈活性。變電所內部或系統(tǒng)發(fā)生故障后，能迅速地隔離故障部分，盡快恢復供電的方便性和靈活性，保證電網的安全穩(wěn)定。 (3)調度時，可以靈活地投入和切除變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調度要求。 3.經濟性 主接線設計時，在滿足可靠性和靈活性的前提下盡量投資省、占地面積

26、少、電能損耗少。 (1)投資省。 ① 主接線要簡單清楚，節(jié)省斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器等一次設備； ② 使斷電保護和二次回路不過于復雜，節(jié)省二次設備和控制電纜； ③ 限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器； ④ 如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求，110kV及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。 (2)占地面積小。主接線設計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積最少。 (3)電能損失少。在變電所中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器，應經濟合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。 2.2 主接線方案的確定 2.2.

27、1 各電壓等級的主接線方案設計 1.本變電所各電壓等級下的功率計算 10 kV總功率為： =24.6+19.7=44.3MW 110kV總功率為： =127+87=214MW 220kV總功率為: =44.3+214=258.3MW 2.本變電所各電壓等級回路數(shù)統(tǒng)計 220kV進線5回，其中1回備用； 110kV出線10回，另外2回備用，共12回； 10 kV出線14回，另外2回備用，共16回。 3.根據電氣主接線設計的基本要求和原則，對原始資料進行分析，擬訂以下接線方案，見表2-2-1。 表2-2-1 各電壓等級主接線設計方案 電壓等級 方案一 方案二 22

28、0kV 雙母 雙母單分段 110kV 雙母 單母分段 10kV 單母 單母分段 2.2.2 主接線方案的比較與確定 1.220kV側主接線比較 方案一 雙母： 方案二 雙母單分段： 兩個方案比較如下，見表2-2-2。 表2-2-2 220kV主接線設計方案比較 方案一 方案二 可靠性 優(yōu)點：雙母線接線供電可靠，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致使供電中斷。當一組母線故障時能迅速恢復供電。 缺點：增加一組母線，每回路就需要增加一組母線隔離開關。當母線故障和檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。可以通過在

29、隔離開關和斷路器之間裝設連鎖裝置來解決。 優(yōu)點：雙母線單分段與雙母線有相似之處，它是在雙母線的一條母線上增加了分段斷路器。另外還在兩母線之間增加了一組母聯(lián)斷路器和隔離開關。這種接線方式客服了雙母線存在的全停電的可能性的缺點，縮小了故障的停電范圍并提高了接線的可靠性。 缺點:接線復雜，容易產生誤操作。 靈活性 根據系統(tǒng)的運行需要，各元件可以靈活地接到任意母線上供電。對于母線檢修故障處理帶來極大的方便，能靈活的適應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。便于試驗，當個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分開單獨接至一組母線上。 其靈活性和雙母線相比有較大的提高，它可以再分段母線的任意分段

30、上進行供電。各電源和各回路負荷可以任意分配到某段母線上，當母線斷路器故障時也可以不停電。方便向母線左右任意方向擴建，均不影響兩組母線電源和負荷的均勻分配。 經濟性 使用6臺斷路器，增加一組母線使每回線路就需要增加一組母線隔離開關，增加了配電裝置的占地面積和工程投資。 使用8臺斷路器，與方案I相比其增加了兩組斷路器和隔離開關增加了設備的投資，其經濟性較差。 在本次設計中，220kV斷路器采用六氟化硫斷路器，其檢修周期長可靠性高，且出線回數(shù)少，當一回線路停運時另一回路繼續(xù)供電仍能滿足要求。 綜合考慮可靠性、技術性與經濟性后，本變電所220kV側采用雙母線接線。 2.110kV側主接

31、線比較 方案一 雙母： 方案二 單母分段： 兩個方案比較如下，見表2-2-3。 表2-2-3 110kV主接線設計方案比較 方案I 方案II 可靠性 優(yōu)點：①雙母線接線供電可靠，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致使供電中斷。 ②當一組母線故障時能迅速恢復供電。 缺點：①增加一組母線，每回路就需要增加一組母線隔離開關。 ②當母線故障和檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作?？梢酝ㄟ^在隔離開關和斷路器之間裝設連鎖裝置來解決。 優(yōu)點：①用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。②當一段母線發(fā)生故

32、障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 缺點：①當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電。 ②當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。 ③ 擴建時需向兩個方向均衡擴建。因此可靠性較低。 靈活性 根據系統(tǒng)的運行需要，各元件可以靈活地接到任意母線上供電。對于母線檢修故障處理帶來極大的方便，能靈活的適應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要。便于試驗，當個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路分開單獨接至一組母線上。 在每一個元件故障或檢修均要造成停電，由于沒有其它回路可以切換不能實現(xiàn)靈活調度。因此，單母分段接線

33、靈活性較差，只適合于供電要求不高的場所。 經濟性 使用13臺斷路器，增加一組母線使每回線路就需要增加一組母線隔離開關，增加了配電裝置的占地面積和工程投資 使用13臺斷路器。投資相對較少。 綜合考慮可靠性、技術性與經濟性后，本變電所110kV側采用雙母線接線. 3.10kV側主接線比較 方案一 單母： 方案二 單母分段： 兩個方案比較如下，見表2-2-4。 表2-2-4 10kV主接線設計方案比較 方案一 方案二 可靠性 優(yōu)點：接線簡單清晰，設備 少，操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置。 缺點：不夠可靠。當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電

34、。 優(yōu)點：①用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。②當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 靈活性 不夠靈活，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。 靈活性相對較高。 經濟性 使用16臺斷路器，投資比較少。 使用17臺斷路器，投資相對大一點。 綜合考慮可靠性、技術性與經濟性后，本變電所10kV側采用單母分段接線。 因此，電氣主接線選擇方案為：220kV為雙母,110kV為雙母，10kV為單母分段。  第3章 短路電流計算 3.1 短路計算的一般

35、規(guī)定和基本假設 短路電流計算方法按照DL/T 5222 《導體和電氣選擇設計技術規(guī)定》的附件——短路電流實用計算及結合參考文獻《電力系統(tǒng)分析》來完成。 1.短路電流實用計算的基本假設 短路電流的計算中，常采用以下假設和原則： (1)正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； (2)所有電源的電動勢相位角相同； (3)系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流以及導體集膚效應等影響；轉子結構完全對稱：定子三相繞組空間位置相差120度電角度； (4)電力系統(tǒng)中，各個器件的磁路不飽和，即帶鐵心的電氣設備電抗值不隨電流大小變化而變

36、化； (5)同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁）； (6)短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間； (7)不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； (8)除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網絡的短路電流外，器件的電阻都忽略不計； (9)器件的參數(shù)都取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調整范圍： (10)輸電線的電容略去不計，用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。 2.一般規(guī)定 (1)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電流，應按本工程的設計規(guī)劃內容計算，并考慮電力系統(tǒng)的

37、遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建成后五至十年）。確定短路電流時，應按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，不應按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 (2) 選擇導體和電器時，對不帶電抗器同路的計算短路點，應選擇在正常接線方式時短路電流最大的點。 (3)導體和電器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流，一般按三相短路驗算。 3.2 短路電流的計算 本次短路計算中，選取了三個短路計算點，220kV母線、110kV母線和10kV母線上各一個。 短路類型定為對系統(tǒng)影響最為嚴重的三相短路。 短路點選取見圖3-2-1。 圖3-2-1 等效電路圖 短路計算過程見附錄1 。 短路計算結果

38、如下表（表3-2-1）。 表3-2-1 短路電流計算結果表 短 路 點 短 路 電 流 kA 穩(wěn)態(tài)電流周期分量有效值 4.988 5.816 45．957 沖擊電流 13.05 14.805 116.988  第4章 電氣設備的選擇 4.1 電器選擇的一般要求 電氣設備的選擇，是根據DL/T 5222 《導體和電器選擇設計技術規(guī)定》中的有關規(guī)定確定的。 電器選擇的一般原則，應滿足以下要求： 1.應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展； 2.應按當?shù)丨h(huán)境條件校核； 3.應力求技術先進和經濟

39、合理； 4.與整個工程的建設標準應協(xié)調一致； 5.同類設備應盡量減少品種； 6.選用的新產品均應具有可靠的試驗數(shù)據，并經正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經正式鑒定的新產品時，應經上級批準。 4.2 斷路器的選擇 4.2.1 斷路器的選擇原則 高壓斷路器應根據斷路器安裝地點，環(huán)境和使用技術條件等要求，選擇其種類及型式，由于真空斷路器、斷路器比少油斷路器可靠性更好，維護工作量更少，火弧性能更高，目前得到普遍推廣，故 一般采用斷路器，10kV采用少油斷路器。 斷路器的選擇，應按下列技術條件選擇： 1.額定電壓： —電網工作電壓 2.

40、—最大持續(xù)工作電流 3.額定開斷電流： —實際開斷瞬間的短路電流周期分量（有效值） 高壓斷路器的額定開斷電流 4.額定關合電流： 5.額定動穩(wěn)定電流： 6.額定熱穩(wěn)定電流：—穩(wěn)態(tài)三相短路電流 斷路器t秒熱穩(wěn)定電流 4.2.2變電所斷路器的選擇 1.220kV主變壓器側及220kV母聯(lián)斷路器的選擇 (1)由原始資料知： ==0.772（kA） 選擇LW2-220型斷路器，其

41、具體參數(shù)見表4-2-1。 表4-2-1 LW2-220型高壓六氟化硫斷路器技術數(shù)據表 型號 額定電壓（kV） 額定電流（kA） 額定開斷電流（kA） 額定關合電流（峰值）（kA） 4s熱穩(wěn)定電流（kA） 動穩(wěn)定電流（峰值）（kA） 全開斷時間（s） LW2-220 220 2.5 40 100 40 100 0.05 (2)校驗： ①開斷電流校驗： ∴滿足要求。 ②熱穩(wěn)定校驗： 短路電流計算時間 即： —短路電流產生的熱效應 t= 得 ∴滿足熱穩(wěn)定要求。 ③動穩(wěn)定校驗： =13.

42、05kA ∴滿足動穩(wěn)定要求。 因此，所選斷路器符合要求。 2.110kV主變壓器側及110kV母聯(lián)斷路器的選擇 (1)由原始資料知： 選擇LW11-110型斷路器，其具體參數(shù)見表4-2-2。 表4-2-2 LW11-110型高壓六氟化硫斷路器技術數(shù)據表 型號 額定電壓（kV） 額定電流（kA） 額定開斷電流（kA） 額定關合電流(峰值)（kA） 3s熱穩(wěn)定電流（kA） 動穩(wěn)定電流(峰值)（kA） 全開斷時間（s） LW11-110 110 1.6 31.5 80 31.5 80 0.05 (2)校

43、驗： ①開斷電流校驗： kA ∴滿足要求。 ②熱穩(wěn)定校驗： 短路電流計算時間 即： =0.15=5.074() 得 ∴滿足熱穩(wěn)定要求。 ③動穩(wěn)定校驗: ∴滿足動穩(wěn)定要求。 因此，所選斷路器符合要求。 3.10kV主變壓器側及10kV母線分段斷路器的選擇 (1)由原始資料知： 選擇西門子3AH3187-4型斷路器，其具體參數(shù)見表4-2-3。 表4-2-3 3AH3187-4型斷路器技術數(shù)據表 型號 額定電壓（kV） 額定電流

44、（kA） 額定開斷電流（kA） 額定短路關合電流（kA） 3s熱穩(wěn)定電流（kA） 動穩(wěn)定電流(峰值)（kA） 開斷時間（s） 3AH3187-4 12 2 50 125 50 125 <0.075 (2)校驗： ①開斷電流校驗： =45.957 ∴滿足要求。 ②熱穩(wěn)定校驗： 短路電流計算時間 即：=0.52+0.075=1.075s =() 3=7500() 得 ∴滿足熱穩(wěn)定要求。 ③動穩(wěn)定校驗: ∴滿足動穩(wěn)定要求。 因此，所選斷

45、路器符合要求。 4.10kV出線側斷路器選擇 (1)由原始資料知： 選擇西門子3AH3187-2型斷路器，其具體參數(shù)見表4-2-4。 表4-2-4 3AH3187-2型斷路器技術數(shù)據表 型號 額定電壓（kV） 額定電流（kA） 額定開斷電流（kA） 額定短路關合電流（kA） 3s熱穩(wěn)定電流（kA） 動穩(wěn)定電流(峰值)（kA） 開斷時間（s） 3AH3187-2 12 1.25 50 125 50 125 <0.075 (2)校驗： ①開斷電流校驗： =45.957 ∴滿足要求。 ②熱穩(wěn)定校驗： 短路電流計算時間

46、 即：=0.5+0.075=0.575s =() 3=7500() 得 ∴滿足熱穩(wěn)定要求。 ③動穩(wěn)定校驗: ∴滿足動穩(wěn)定要求。 因此，所選斷路器符合要求。 5.本變電所斷路器的選擇結果如表4-2-5所示。 表4-2-5斷路器選擇結果表 器件 電壓等級（kV） 型號 額定電壓（kV） 額定電流（kA） 額定開斷電流（kA） 額定短路關合電流（kA） 熱穩(wěn)定電流（kA） 動穩(wěn)定電流(峰值)（kA） 開斷時間（s） 斷路器 220 LW2-220 220 2.5

47、 40 100 40（4s） 100 0.05 110 LW11-110 110 1.6 31.5 80 31.5（3s） 80 0.05 10 3AH3187-4 12 2 50 125 50（3s） 125 <0.075 10出線側 3AH3187-2 12 1.25 50 125 50（3s） 125 <0.075 4.3隔離開關的選擇 4.3.1隔離開關的選擇原則 本變電所的隔離開關，是根據DL/T 5222 《導體和電器選擇設計技術規(guī)定》中的高壓隔離開關選擇原則確定的。 1.隔離開關選擇的具體技術條件簡述如下：

48、(1)電壓： ≤ —隔離開關安裝處線路工作電壓 —隔離開關額定電壓 (2)電流：≤ —隔離開關安裝處線路最大工作電流 —隔離開關額定電流 (3)熱穩(wěn)定電流： —穩(wěn)態(tài)三相短路電流 —短路電流等值發(fā)熱時間 隔離開關t秒熱穩(wěn)定電流 (4)動穩(wěn)定電流：≤ —短路沖擊電流 —隔離開關動穩(wěn)定電流峰值

49、 對隔離開關的型式選擇應根據配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合技術經濟比較后確定。 2.隔離開關的配置： (1)斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口，與電源側隔離； (2)中性點直接接地的普通型變壓器均應通過隔離開關接地； (3)接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關，為了保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設12組接地刀閘或接地器。63kV及以上斷路器兩側的隔離開關和線路的隔離開關，宜裝設接地刀閘。應盡量選用一側或兩側帶接地刀閘的隔離開關； (4)安在變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關； (5)一般情況下，一條線路上靠

50、近母線側的隔離開關選擇上伸式的，另一側選擇平伸式的。 4.3.2變電所隔離開關的選擇 1.220kV側隔離開關的選擇 由原始資料知： =220kV ==0.772（kA） (1)靠近220kV母線側的隔離開關選擇GW6-220（D.W），單柱剪刀式。其具體參數(shù)見表4-3-1。 表4-3-1 GW6-220（D.W）型隔離開關技術數(shù)據表 型號 額定電壓（kV） 額定電流（kA） 3s熱穩(wěn)定電流（kA） 動穩(wěn)定電流（峰值） （kA） GW6-220（D.W） 220 2 40 100 ①熱穩(wěn)定校驗： —短路電流產生的熱效應 t= 得 ∴滿足熱

51、穩(wěn)定要求。 ②動穩(wěn)定校驗： =13.05kA ∴滿足動穩(wěn)定要求。 因此，所選隔離開關符合要求。 (2)靠近變壓器及220kV進線側選用GW7-220（2D.W），三柱水平開啟。其具體參數(shù)見表4-3-2。 表4-3-2 GW7-220（2D.W）型隔離開關技術數(shù)據表 型號 額定電壓（kV） 額定電流（kA） 3s熱穩(wěn)定電流（kA） 動穩(wěn)定電流（峰值） （kA） GW7-220（2D.W） 220 1.25 31.5 80 ①熱穩(wěn)定校驗： = =3.732() t=3=2976.75() 得 ∴滿足熱穩(wěn)定要求。

52、②動穩(wěn)定校驗： =13.05kA ∴滿足動穩(wěn)定要求。 因此，所選隔離開關符合要求。 2.110kV側隔離開關的選擇 由原始資料知： =110kV (1)靠近110kV母線側的隔離開關選擇GW6-110(D.W)，單柱式上伸。其具體參數(shù)見表4-3-3。 表4-3-3 GW6-110(D.W)型隔離開關技術數(shù)據表 型號 額定電壓（kV） 額定電流（kA） 3S熱穩(wěn)定電流（kA） 動穩(wěn)定電流（峰值）（kA） GW6-110(D.W) 110 1000 40 100 ①熱穩(wěn)定校驗： t= 得 ∴滿足熱穩(wěn)定要求。

53、 ②動穩(wěn)定校驗： =14.805kA ∴滿足動穩(wěn)定要求。 因此，所選隔離開關符合要求。 (2)靠近變壓器及110kV出線側選用GW7-110 (2D.W)，三柱水平開啟式。其具體的參數(shù)見表4-3-4。 表4-3-4 GW7-110 (2D.W)型隔離開關技術數(shù)據表 型號 額定電壓（kV） 額定電流（kA） 3S熱穩(wěn)定電流（kA） 動穩(wěn)定電流（峰值） （kA） GW7-110（2D.W） 110 1.25 31.5 80 ①熱穩(wěn)定校驗： t= 得 ∴滿足熱穩(wěn)定要求。 ②動穩(wěn)定校驗： =14.805kA

54、 ∴滿足動穩(wěn)定要求。 因此，所選隔離開關符合要求。 3.10kV側隔離開關的選擇 因為10kV的配電裝置采用開關柜，手車的觸頭與柜體中的主電路觸頭相連接，相當于隔離開關。因此10kV側不需要再選單獨的隔離開關。 4.本變電所隔離開關的選擇結果如表4-3-5所示。 表4-3-5隔離開關選擇結果表 器件 電壓等級（kV） 型號 額定電壓（kV） 額定電流（kA） 3s熱穩(wěn)定電流（kA） 動穩(wěn)定電流 （峰值） （kA） 隔離開關 220 母線側 GW6-220（D.W） 220 2 40 100 變壓器及進線側 GW7

55、-220（2D.W） 220 1.25 31.5 80 110 母線側 GW6-110 (D.W) 110 1 40 100 變壓器及出線側 GW7-110（2D.W） 110 1.25 31.5 80 4.4 互感器的選擇 本變電所的互感器，是根據DL/T 5222 《導體和電器選擇設計技術規(guī)定》和DL/T 5136《火力發(fā)電廠、變電所二次接線設計技術規(guī)程》中的有關規(guī)定確定的。 4.4.1 電壓互感器的選擇 1.電壓互感器的選擇原則 (1)電壓互感器的準確級和容量。 電壓互感器的準確級是指在規(guī)定的一次電壓和二次負荷變化范圍內，功率負荷因數(shù)為

56、額定值時，電壓誤差的最大值。 由于電壓互感器本身有勵磁電流和內阻抗，導致測量結果的大小和相位有誤差，而電壓互感器的誤差與負荷有關，所以用一臺電壓互感器對于不同的準確級有不同的容量，通常額定容量是指對應于最高準確級的容量。 用于電度表準確級不應低于0.5級，用于電壓測量不應低于1級，用于繼電保護不應低于3級。 (2)電壓互感器的型式按下列使用條件選擇： ①(335)kV屋內配電裝置，宜采用油浸絕緣結構的電磁式電壓互感器，也可采用樹脂澆注絕緣結構的電壓互感器。 ②110kV及以上配電裝置，當容量和準確度等級滿足要求時，宜采用電容式電壓互感器。 (3)為了保證電壓互感器安全和在規(guī)定的

57、準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網電壓應在(1.10.9)范圍內變動，即應滿足：1. 1 > >0. 9。電壓互感器的二次側額定電壓應滿足保護和測量使用標準儀表的要求。 2. 本變電所設計中，110kV及220kV電壓等級均采用電容式電壓互感器，10kV電壓等級采用單相油浸絕緣式電壓互感器。 因此電壓互感器的選擇結果如表4-4-1。 表4-4-1 電壓互感器選擇結果表 安裝地點 設備型號 額定電容量（pF） 額定電壓(kV) 額定一次電壓 (kV) 額定二次電壓（kV） 額定電壓比（kV） 額定準確級組合 額定輸出組合（VA） 主二次繞組 剩余電壓繞組 2

58、20kV進線及出線 2CVT-T-5P 5000 220 220/ 0.1/ 0.1 //0.1 0.5/3P 100/100 220kV母線 2CVT-T-10P 10000 220 220/ 0.1/ 0.1 ////0.1 0.2/0.5/0.5/3P 100/100/100/100 110kV母線 1CVT-T-20P 20000 110 110/ 0.1/ 0.1 ///0.1 0.2/0.5/3P 100/100/100 110kV出線 1CVT-T-10P 10000 110 110/ 0.1/ 0.1

59、 //0.1 0.5/3P 100/100 10 kV母線及出線 JSJW-10 10 10 0.1 0.1/3 0.5 120 4.4.2 電流互感器的選擇 1. 電流互感器應按下列技術條件選擇和校驗： (1)一次額定電壓：≤ —電流互感器安裝處一次回路工作電壓 —電流互感器額定電壓 (2)一次額定電流：≤ —電流互感器安裝處一次回路最大工作電流 —電流互感器的原邊額定電流 (3)

60、二次額定電流 GB1208-1987規(guī)定標準的電流互感器二次電流為1A和5A。電流互感器的二次額定電流采用1A還是5A，需經技術經濟比較確定。采用1A時，電流互感器本身的投資略有增加，而電流互感器回路的控制電纜投資減少；相反，采用5A時，電流互感器本身的投資降低，而二次電纜的投資會增加。 (4)準確等級 電流互感器準確等級的確定與電壓互感器相同，需先知電流互感器二次回路接測量儀表的類型及對準確等級的要求，并按準確等級要求最高的表計來選擇。 (5)熱穩(wěn)定電流：t 或（t=1） —短路電流產生的熱效應 —短時熱穩(wěn)定電流 t —熱穩(wěn)定電流持續(xù)時間

61、 —1s熱穩(wěn)定倍數(shù) (6)內部動穩(wěn)定：≤ 或≤ —短路沖擊電流 —電流互感器動穩(wěn)定電流峰值 —電流互感器的動穩(wěn)定電流倍數(shù) 2.本變電所電流互感器的選擇 (1)220kV側電流互感器選擇： ①220kV母線及進線電流互感器的選擇： 由原始資料知： =220kV ==0.772KA=772A 選擇2TA-FV-5P瓷套式S電流互感器，其具體參數(shù)見表4-4-1。 表4-4-1 2TA-FV-5P S電流互感器技術參數(shù)表 型號 額定電壓（kV） 額定電流比（A） 3s熱穩(wěn)定電流（k

62、A） 額定動穩(wěn)定電流（kA） 2TA-FV-5P 220 2600/1 50 125 ②220kV靠近變壓器側電流互感器的選擇： 由原始資料知： =220kV =1.05=0.474kA=474A 選擇2TA-FV-5P瓷套式S電流互感器，其具體參數(shù)見表4-4-1。 ③校驗： a電壓： ∴滿足要求 b電流： <=2600=1200A ∴滿足要求 c熱穩(wěn)定： ==0.15 =3.732 t=3=7500 得

63、A ∴滿足動穩(wěn)定要求。 因此，所選電流互感器符合要求。 (2)110kV側電流互感器選擇： ①110kV靠近變壓器及母線側電流互感器的選擇： A由原始資料知： =110kV ==0.864kA=864A 選擇1TA-DA-1S有機復合絕緣干式電流互感器, 其具體參數(shù)見表4-4-2。 表4-4-2 1TA-DA-1S電流互感器技術參數(shù)表 型號 額定電壓（kV） 額定電流比（A） 3s熱穩(wěn)定電流（kA） 額定動穩(wěn)定電流（kA） 1TA-DA-1S 110 2600/1 40 100 B校驗： a電壓：

64、 ∴滿足要求 b電流： <=2600=1200A ∴滿足要求 c熱穩(wěn)定： ==0.15 =5.074 t=3=4800 得

65、合絕緣干式電流互感器，其具體參數(shù)見表4-4-3。 表4-4-3 1TA-DA-1S電流互感器技術參數(shù)表 型號 額定電壓（kV） 額定電流比（A） 3s熱穩(wěn)定電流（kA） 額定動穩(wěn)定電流（kA） 1TA-DA-1S 110 2300/1 40 100 ③校驗： a電壓： ∴滿足要求 b電流： =307A <=2300=600A ∴滿足要求 c熱穩(wěn)定： ==0.15 =5.074 得 ∴滿足熱穩(wěn)定要求 d動穩(wěn)定： =14.805kA<=100kA ∴滿足動穩(wěn)定要求

66、。 因此，所選電流互感器符合要求。 (3)10kV側電流互感器選擇： ①10kV主變壓器側及母線側電流互感器的選擇： A由原始資料知： =10kV ==1.858kA=1858A 選擇LAJ-10型電流互感器，其具體參數(shù)見表4-4-4。 表4-4-4 LAJ-10型電流互感器技術參數(shù)表 型號 額定電流比（A） 準確級次 次級組合 1s熱穩(wěn)定倍數(shù) 動穩(wěn)定倍數(shù) LAJ-10 3000/5 0.5 0.5/D 50 90 B校驗： a電壓： ∴滿足要求 b電流： =1858A <=3000A ∴滿足要求 c熱穩(wěn)定： ==1.075=2270 ==22500 得 ∴滿足熱穩(wěn)定要求 d動穩(wěn)定： =116.988kA = 300090=381.84