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220kV樞紐變電站電氣一次部分設(shè)計
摘要：
變電站對電力的生產(chǎn)和分配起到了關(guān)鍵作用，是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能，控制功率的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，作為電能輸送和控制的樞紐，設(shè)計是否合理，不僅直接影響了基建投資、運行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。本設(shè)計主要介紹了220kV變電站電氣部分的設(shè)計。首先對原始資料進(jìn)行分析，設(shè)計主接線形式，選擇主變壓器的臺數(shù)及容量，綜合比較各種接線形式的特點、優(yōu)缺點，根據(jù)實際情況選擇兩種較其他方案可靠地主接線形式。再對這兩種方案進(jìn)行具體的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，然后選擇其中一種最合理的方案。對此方案進(jìn)行短路電流計算，為該設(shè)計中需要的高壓電器設(shè)備的選擇、整定、校驗等方面做準(zhǔn)備；繼而進(jìn)行主要電氣設(shè)備的選擇與校驗，最后進(jìn)行配電裝置設(shè)計，防雷保護(hù)設(shè)計。
關(guān)鍵字：變電站 變壓器 電氣設(shè)備 配電裝置
Electric preliminary design is primarily designed for 220kV substation hub
Abstract
substation on the production and distribution of electricity plays a key role in converting the power system voltage, receiving and distributing power, control power flow and adjust the voltage of the power facilities, power transmission and control as a hub, the design is reasonable, not only directly affect the investment, operating costs and capital consumption of non-ferrous metals, will be reflected in the reliability and safety of power production, its economic benefits and business, it is closely related to personal safety equipment.This design introduces the 220kV substation electrical part of the design. First, the raw data were analyzed, the main connection form design, select the number of units and the capacity of the main transformer, a comprehensive comparison of the characteristics of various wire forms, advantages and disadvantages, choose two reliable forms of landlord wiring than other programs in accordance with the actual situation. Then these two programs specific economic, technical comparison, then choose one of the most reasonable option. This program short-circuit current calculation in preparation for the design of select high-voltage electrical equipment, tuning, calibration, etc; then select and check the main electrical equipment, the final distribution equipment design, lightning protection design.
Keywords: converting station, transformer, electrical equipment, distribution equipment
目 錄
摘要 I
Abstract II
引言 1
1 電氣主接線的選擇 1
1.1 主接線概述 1
1.2 電氣主接線設(shè)計的基本要求 2
1.3 主接線接線方式概述 2
1.4 主接線方案的初步比較 2
1.4.1 220kV側(cè)主接線選擇 2
1.4.2 110kV側(cè)主接線選擇 2
1.4.3 10kV側(cè)主接線選擇 3
1.5 主接線方案的選擇 3
2 主變壓器的選擇 5
2.1 主變壓器選擇的原則 5
2.2 變壓器臺數(shù)的選擇 5
2.3 變壓器容量的選擇 5
2.4 變壓器繞組數(shù)和連接組別的選擇 6
2.5 主變壓器的確定 6
2.6 電力變壓器的布置 6
3 短路電流計算 6
3.1 短路電流計算目的 6
3.2 短路電流計算時采用的假設(shè)與原則 6
3.3 各側(cè)短路電流計算 7
3.3.1 220kV側(cè)短路電流計算 7
3.3.2 110kV側(cè)短路電流計算 8
3.3.3 10kV側(cè)短路電流計算 8
4 電氣設(shè)備的選擇與校驗 11
4.1 一般規(guī)定 11
4.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇 12
4.2.1 220kV主變側(cè)和出線斷路器、隔離開關(guān)的選擇 12
4.2.2 110kV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗 14
4.2.3 10kV側(cè)電抗器、斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗 16
4.3 互感器的選擇 19
4.3.1 電流互感器的選擇與校驗 20
4.3.2 電壓互感器的選擇 24
4.4 母線和引下線的選擇 25
4.4.1 引下線的選擇 25
4.4.2 母線的選擇與校驗 27
4.5 支持絕緣子與10KV側(cè)穿墻套管的選擇 28
4.5.1 穿墻套管的選擇 28
4.5.2 支持絕緣子選擇 28
4.6 10kV側(cè)無功功率補償計算 28
5 所用電的設(shè)計 29
5.1 變電所的所用電系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選擇 29
5.2 該變電站所用電源及容量的確定 29
5.3 所用電源引接線的方式 29
6 電氣總平面圖的設(shè)計和配電裝置的選擇 29
6.1 配電裝置的選擇 29
6.1.1 配電裝置的概述 29
6.1.2 配電裝置的類型及應(yīng)用 30
6.1.3 配電裝置的確定 30
6.2 電氣總平面布置 30
6.2.1 電氣總平面布置的要求 30
6.2.2 電氣總平面布置的確定 30
7 防雷裝置保護(hù) 31
7.1 防雷保護(hù)的必要性 31
7.2 變電站防雷保護(hù)內(nèi)容 31
7.3 避雷針的配置 31
7.3.1 避雷針的配置原則 31
7.3.2 避雷針配置的確定 32
7.3.3 避雷針定位及針距 32
7.4 避雷器的選擇與校驗 32
7.4.1 閥式避雷器應(yīng)按下列條件選擇 32
7.4.2 各電壓等級避雷器的選擇與校驗 33
8 結(jié)論 35
參考文獻(xiàn) 36
致謝 37
Contents
Abstract II
introduction 1
1 Main electrical wiring selection 1
1.1 the main wiring overview 1
1.2 the basic requirement of the main electrical wiring design 2
1.3 summary of the main wiring connection mode 2
1.4 the main wiring scheme of preliminary comparison 2
1.4.1 220 kv side main wiring options 2
1.4.2 110 kv side main wiring options 2
1.4.3 10 kv side main wiring options 3
1.5 the main wiring scheme 3
2 The choice of the main transformer 5
2.1 Transformer selection principle 5
2.2 Select the number of transformer stations 5
2.3 Selection of Transformer Capacity 6
2.4 Select the number of windings of the transformer and connect groups 6
2.5 Determine the main transformer 6
2.6Arrangement of power transformers 7
3 Short circuit calculation 7
3.1 Short-circuit current calculation purposes 7
3.2 Short-circuit current assumptions and principles used in the calculations 7
3.3 Each side of the short-circuit current calculation 8
3.3.1 220kV side short-circuit current calculation 8
3.3.2 110kV side short-circuit current calculation 9
3.3.3 10kV side short-circuit current calculation 11
4 Select the check of electrical equipment 11
4.1 General provisions 11
4.2 Circuit breakers and disconnectors selection 12
4.2.1 220kV main transformer side and outgoing circuit breakers, disconnectors choice 14
4.2.2 110kV circuit breaker and isolation switch selection and validation 16
4.2.3 10kV side reactors, circuit breakers and disconnectors selection and validation 19
4.3 Transformer selection 19
4.3.1 Current transformer selection and validation 24
4.3.2 Voltage transformer selection 25
4.4 Bus and deflectors choice 25
4.4.1 Deflectors choice 25
4.4.2 Bus selection and validation 27
4.5 Support insulator with 10kV side wall bushing selection 28
4.5.1 Wall bushing selection 28
4.5.2 Support Insulator 28
5 The power of design 29
5.1 The electricity substation system design and equipment selection 29
5.2 The substation is determined by supply and capacity 29
5.3 The drawing power wiring manner 29
6 Select the electrical master plan design and distribution apparatus 30
6.1 Select Power Distribution Equipment 30
6.1.1 Overview Distribution Equipment 30
6.1.2 Types and application distribution equipment 30
6.1.3 Determining distribution equipment 30
6.2 Electric general layout 31
6.2.1 Electric General layout requirements 31
6.2.2 Electric determine the general layout 31
7 Lightning protection equipment 31
7.1 The need to protect the mine 31
7.2 Substation Lightning Protection Content 31
7.3 Lightning rod configuration 32
7.3.1 Configuration Guidelines lightning rod 32
7.3.2 OK lightning rod configuration 32
7.3.3Lightning location and pitch 32
7.4 Arrester selection and validation 33
7.4.1 Surge arresters according to the following condition selection 33
7.4.2 The voltage level of the arrester selection and correction 33
8 In conclusion 35
References 36
Acknowledgment 37
vi
引言
畢業(yè)設(shè)計是我們在校期間最后一次綜合訓(xùn)練，它將從思維、理論以及動手能力而給予我們嚴(yán)格的要求，使我們的綜合能力有一個整體的提高，它不但使我們鞏固了本專業(yè)的知識，還使我們了解和熟悉了國家能源開發(fā)戰(zhàn)略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)范以及各種圖形和符號，它將為我們以后的工作和學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。
電力是能源工業(yè)，基礎(chǔ)工業(yè)，在國家建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著不可替代的作用，是實現(xiàn)國家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點。電能也是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無形的，不能大量存儲的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在瞬間完成的，需隨時保持功率平衡。要滿足國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是我國也是世界其他國家發(fā)展的規(guī)律。而變電站在改變和調(diào)整電壓等方面在電力系統(tǒng)中起著重要的作用。220KV變電站設(shè)計將使我們對變電站有一定的了解。
本次的設(shè)計任務(wù)是：設(shè)計一座220/110/10kV變電站的電氣主接線和配電裝置，防雷保護(hù)和接地裝置等，設(shè)計的重點是對變電站主接線的擬定以及配電裝置的布置。該變電站設(shè)計包括以下內(nèi)容(1）主接線的設(shè)計(2）主變壓器的選擇(3）最優(yōu)方案的選擇(4）短路計算(5）導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇(6）配電裝置設(shè)計(7）防雷保護(hù)設(shè)計(8）設(shè)計計算書一份。
本設(shè)計已知的基本條件：
(1) 220kV出線6回（其中備用2回），110kV出線8回（其中備用2回），10kV出線10回（其中備用2回）。
(2) 110kV側(cè)有兩回出線供給遠(yuǎn)方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進(jìn)線，其他地區(qū)變電所進(jìn)線總負(fù)荷為100MVA。10kV側(cè)總負(fù)荷為24000kVA，三類用戶占60%以上，最大一回出線負(fù)荷為2500kVA，最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比為0.65。
通過對變電所原始資料的的分析，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，利用相關(guān)參考資料進(jìn)行電氣主接線的方案論證與經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，對可能引起系統(tǒng)短路故障的短路情況進(jìn)行計算，另外由電氣設(shè)備的選擇校驗技術(shù)條件和設(shè)計要求，用短路電流的計算結(jié)果，來選擇和校驗電氣設(shè)備，并根據(jù)變電站的類型和總體布置對選定的主接線方案來進(jìn)行高壓配電裝置設(shè)計，對主設(shè)備進(jìn)行保護(hù)規(guī)劃配置設(shè)計，進(jìn)行避雷器的選擇。
1 電氣主接線的選擇
1.1 主接線概述
電氣主接線是發(fā)電廠、變電站的主要部分，也是電力系統(tǒng)構(gòu)成的主要環(huán)節(jié)。電氣主接線又稱為電氣一次接線，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號，按照電能的生產(chǎn)、傳輸、分配順序及有關(guān)要求繪制的單相接線圖。主接線表示了發(fā)電廠和變電站高電壓、大電流的電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它對電力生產(chǎn)運行的可靠性、靈活性，對電氣設(shè)備的選擇，配電裝置布置，繼電保護(hù)，自動裝置和控制方式等起著決定性的關(guān)系。
1.2 電氣主接線設(shè)計的基本要求
對電氣主接線的基本要求概括的說包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個方面。
(1) 可靠性是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)。電氣主接線的可靠性包括以下幾個方面：斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電；線路、斷路器或母線故障時，盡量減少停電時間和出線回數(shù)，并保證一類負(fù)荷的供電；避免發(fā)電廠和變電站全部停電的可能性。
（2）電氣主接線應(yīng)能靈活的進(jìn)行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括操作的方便性、調(diào)度的方便性和擴(kuò)建的方便性。
（3）設(shè)計在滿足可靠性和靈活性的前提下應(yīng)盡量做到經(jīng)濟(jì)合理。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當(dāng)采取限流措施，以選用廉價的電氣設(shè)備，降低投資。主接線的設(shè)計方案應(yīng)盡可能地減少占地面積，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理的選擇變壓器的形式、容量和臺數(shù)。
1.3 主接線接線方式概述
主接線的接線形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，主要是以電源和出線為主。電氣主接線的基本形式分為有匯流母線和無匯流母線。有匯流母線又分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無匯流母線的接線形式主要有橋型接線、角型接線和單元接線。
1.4 主接線方案的初步比較
1.4.1 220kV側(cè)主接線選擇
(1)方案一單母線接線。該方案優(yōu)點：接線簡單，設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便。缺點是1）可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止運行；2）調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分裂運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流。該接線方式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負(fù)荷的發(fā)電廠和變電站中。母線故障時造成全站失壓，不滿住可靠性要求。
（2）方案二雙母線接線。該方案優(yōu)點1）供電可靠；2）調(diào)度靈活；3）擴(kuò)建方便；4）輪流檢修母線時，不會對用戶造成停電，工作母線發(fā)生故障時，能利用備用母線使無故障電路迅速恢復(fù)正常工作。缺點是1）增加一組每回路就要增加母線隔離開關(guān)；2）當(dāng)母線故障檢修，隔離開關(guān)作為倒換操作電器易誤操作。該接線方式適用于大中型變電站，110----220kV配電裝置出線回路數(shù)在五回及以上。適用于本站。
（3）方案三雙母線分段帶旁路接線。該方案優(yōu)點1）可以提高供電可靠性和靈活性；2）對總要用戶可以實現(xiàn)有兩個電源供電；3）當(dāng)一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器自動將鼓掌段隔離，保證正常段母線的不間斷供電。缺點是1）對重要負(fù)荷采用兩條出線供電時，常使架空線交叉交叉跨越；2）擴(kuò)建時需向兩條母線均衡擴(kuò)建。該接線方式適用于110kV出線在6回及以上、220kV出線4回及以上變電站中。適于本站。
1.4.2 110kV側(cè)主接線選擇
(1)方案一單母線分段帶旁路。該方案優(yōu)點1) 可以提高供電可靠性和靈活性；2)對總要用戶可以實現(xiàn)有兩個電源供電；3) 加裝旁路母線這可避免檢修斷路器時造成的短時停電。缺點是1) 增加了一臺旁路斷路器，大大增加了投資。適用范圍進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35—110kV的變電所。故110kV可采用單母線分段帶旁路接線。因出線為8回，可采用旁路斷路器做分段斷路器的接線。不適用于本站。
(2)方案二雙母線接線。該方案優(yōu)點1）供電可靠，輪流檢修母線時，不會停止對用戶的供電；2）工作母線發(fā)生故障時，能利用備用母線使無故障電路迅速恢復(fù)供電；3）調(diào)度靈活，便于擴(kuò)建。缺點是1）使用設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜，投資較多；2）易發(fā)生誤操作；3）設(shè)備檢修期間可靠性有所降低。該接線方案適用于110kV出線回數(shù)為5回及以上。適于本站出線。
(3)方案三單母線分段。該方案優(yōu)點1）可以提高供電可靠性和靈活性；2）對總要用戶可以實現(xiàn)有兩個電源供電；3）當(dāng)一段母線發(fā)生故障時，分段斷路器自動將鼓掌段隔離，保證正常段母線的不間斷供電。缺點是1)當(dāng)一段母線故障或檢修時，該段母線的所有回路將會停電；2）對重要負(fù)荷采用兩條出線供電時，常使架空線交叉交叉跨越；3）擴(kuò)建時需向兩條母線均衡擴(kuò)建。該接線方式適用于進(jìn)出線回路為3—4回中型變電站。不適于本站。
1.4.3 10kV側(cè)主接線選擇
(1)方案一單母線接線。該方案優(yōu)點1)接線簡單清晰，設(shè)備少，投資少；2）運行操作方便，有利于擴(kuò)建和采用成套設(shè)備。缺點是1）可靠性靈活性差，不利于設(shè)備檢修；2）不能滿足一、二類負(fù)荷供電可靠性要求。該接線方案適用于出線回數(shù)少，并且沒有重要負(fù)荷的變電站。不適于本站。
(2)方案二雙母線分段接線。該方案優(yōu)點1）可靠性更高；2）工作母線發(fā)生故障時能夠迅速恢復(fù)供電；3）調(diào)度靈活擴(kuò)建方便等。缺點是1）在倒母線的過程中，容易誤操作；2）所使用的設(shè)備多，并且配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜。雙母線分段接線主要用于大容量的、出線較多的配電裝置中。不適用于本站。
(3)方案三單母線分段。該方案優(yōu)點1）可以提高供電可靠性和靈活性；2）對總要用戶可以實現(xiàn)有兩個電源供電；3）加裝旁路母線這可避免檢修斷路器時造成的短時停電。缺點是1）增加了一臺旁路斷路器，增加了投資。適用于本站。
1.5 主接線方案的選擇
根據(jù)原始資料的分析，和對各個電壓等級的主接線的方案的初步比較，現(xiàn)出現(xiàn)以下兩種主接線方案。
方案一：220kV采用雙母線分段帶旁路，110kV采用雙母線接線，10kV采用單母線分段。方案一主接線如圖1-1所示。
圖1-1 方案一主接線
方案二：220kV和110kV均采用雙母線接線，10kV采用單母線分段。方案二主接線如圖1—2所示。
圖1-2 方案二主接線
兩種電氣主接線方案的比較：方案一和方案二的110kV側(cè)和10kV側(cè)采用的接線方案完全相同，兩種方案的不同主要在于220kV側(cè)，兩種方案都能滿足要求?？紤]到該變電站為樞紐變電站，在方案一中雖然供電可靠性更高，在對隔離開關(guān)和出線斷路器檢修時，不會對重要用戶造成長時間停電，但會增加該變電站的經(jīng)濟(jì)投資。
縱觀以上兩種主接線的優(yōu)缺點，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書原始資料的分析，辯證統(tǒng)一方案二為最優(yōu)方案。滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求。
2 主變壓器的選擇
2.1 主變壓器選擇的原則
(1)應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障和檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。
(2)對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜變動較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運行方式的變電所，也可考慮采用兩臺變壓器。
(3)一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負(fù)荷，也可用兩臺或多臺變壓器。
2.2 變壓器臺數(shù)的選擇
(1)在郊區(qū)一次變電所，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的條件下，變電所宜裝設(shè)兩臺變壓器。
(2)對地區(qū)孤立的一次變電所或大型工業(yè)用變電所，應(yīng)考慮裝設(shè)三臺變壓器的可能性。
(3)對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，以便負(fù)荷發(fā)展時，更換變壓器容量。
2.3 變壓器容量的選擇
(1)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展。變電所選用變壓器時應(yīng)適當(dāng)考慮今后5—10的電力負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。
(2)根據(jù)變電所帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器容量。對于有大量有一、二級的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在計其過負(fù)荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證一、二級負(fù)荷的供電；對一般性變電所，當(dāng)一臺變壓器停運時，其余變壓器應(yīng)保證該變電所全部負(fù)荷的70%—80%。
(3)同級電壓的的單臺降壓變壓器容量的級別不易太多。應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。
該地區(qū)110kV側(cè)有兩回出線供給遠(yuǎn)方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進(jìn)線，其他地區(qū)變電所進(jìn)線總負(fù)荷為100MVA。10kV側(cè)總負(fù)荷為24000kVA，三類用戶占60%以上，最大一回出線負(fù)荷為2500kVA，最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比為0.65。一臺故障時另一臺按過負(fù)荷30%，同時率取0.85，該地區(qū)年負(fù)荷增長率按5%，并考慮未來5年的發(fā)展需要。變壓器的選擇容量：
2.4 變壓器繞組數(shù)和連接組別的選擇
在電力系統(tǒng)中，三個及以上不同電壓等級需要互相連接時，或具有三種電壓的降壓變電站，需要有高壓向低壓和中壓供電時，或由高壓和中壓向低壓供電時，應(yīng)選用三繞組變壓器，故選用三繞組變壓器。
變壓器三相的接線組別必須和電力系統(tǒng)的相位一致，否者不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的采用的繞組連接方式只有星形和角型，高、中、低三側(cè)繞組如何結(jié)合要根據(jù)具體工作來確定。在我國110kV及以上電壓，變壓器繞組多采用星形連接，35kV及以下電壓采用角型連接。本設(shè)計變電所中有電壓等級為220kV，110kV，10kV，所以選擇變壓器的連接方式為Y/Y/Δ
2.5 主變壓器的確定
查《電力工程電氣設(shè)計手冊：電氣一次部分》，選定變壓器容量為150MVA，查《設(shè)計手冊》選定兩臺主變型號為：SSPSL—150000.主要技術(shù)參數(shù)如表2—1所示。
表2-1 主變壓器參數(shù)
額定容量
150000kVA
連接組別
YN/yn0/d11
額定電壓
高壓—220kV
中壓—121kV
低壓—10.5kV
空載電流（%）
1
空載損耗
123.1KW
短路損耗
高中—510KW
高低—165KW
中底—227KW
阻抗電壓（%）
高中—14.1
高低—24.4
中低—8.3
電抗標(biāo)幺值
高中—0.094
高低—0.163
中低—0.055
2.6 電力變壓器的布置
電力變壓器外殼不帶電，故采用落地布置，安裝在變壓器基礎(chǔ)上。
電力變壓器基礎(chǔ)做成雙梁形并鋪以鐵軌，軌距等于變壓器的滾輪中心距。為了防止變壓器發(fā)生事故時，燃油流失使事故擴(kuò)大，按照防火要求，在設(shè)備下面設(shè)置擋油墻，其尺寸應(yīng)比設(shè)備外廓大1米，儲油池內(nèi)鋪設(shè)厚度不小于0.25米的卵石層。
3. 短路電流計算
3.1 短路電流計算目的
（1） 電氣主接線的比較與選擇。
（2） 檢驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
（3） 檢驗開關(guān)的開斷容量。
（4） 進(jìn)行故障分析。
（5） 對隔離開關(guān)、斷路器等電氣設(shè)備的選擇與校驗。
3.2 短路電流計算時采用的假設(shè)與原則
（1） 所有電源的電勢相位角相同。
（2） 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行。
（3） 系統(tǒng)中同步電機(jī)和異步電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)的磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)的影響。
（4） 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵心的電氣設(shè)備電抗值不隨電流的大小發(fā)生改變。
（5） 輸電線路的電容略去不計。
3.3 各側(cè)短路電流計算
由確定的主接線圖作出等值電路圖如圖3—1，取基準(zhǔn)容量SB=100MVA，基準(zhǔn)電壓UB=Uav按已知條件作各元件的阻抗計算。
由選擇的主變壓器參數(shù)得各繞組的電抗標(biāo)幺值：
系統(tǒng)阻抗：220kV側(cè)電源近似為無窮大系統(tǒng)，歸算至本所220kV母線側(cè)阻抗為 (SB=100MVA)，110kV側(cè)電源容量為500MVA，歸算至本所110kV母線側(cè)阻抗為（SB= 100 MVA）。
3.3.1 220kV側(cè)短路電流計算
短路點K-1處短路時，示意圖如3-1
圖3-1 220kV側(cè)短路等效電路
則總的電抗標(biāo)幺值為:
所以短路電流標(biāo)幺值:
有名值為:
沖擊電流瞬時值為:
短路容量為:
3.3.2 110kV側(cè)短路電流計算
短路點K-2處短路時，示意圖如3-2
圖3-2 110KV側(cè)短路等效電路
則總的電抗標(biāo)幺值為:
所以短路電流標(biāo)幺值:
有名值為:
沖擊電流瞬時值為:
短路容量為:
3.3.3 10kV側(cè)短路電流計算
短路點K-3處短路時，示意圖如3-3
圖3-3 10kV側(cè)短路等效電路
簡化電路圖如圖3-4
圖3-4 星型化三角型后等效電路
則電抗標(biāo)幺值:
進(jìn)一步簡化電路圖，三角型化為星型得電路圖3-5
圖3-5 三角型化星型等效電路
則總的電抗標(biāo)幺值為:
所以短路電流標(biāo)幺值:
有名值為:
沖擊電流瞬時值為:
短路容量為:
綜上各個電壓側(cè)短路電流計算成果見表下表3-1
表3-1 各個電壓側(cè)短路電流計算成果表
短路點
基準(zhǔn)電壓(kV)
基準(zhǔn)電流(kA)
短路沖擊電流(kA)
短路電流(kA)
短路容量(MVA)
公式
K1
220
0.262
17.85
6802
K2
115
0.502
25.26
9.90
1887
K3
10.5
5.499
159.33
62.50
1136
4. 電氣設(shè)備的選擇與校驗
4.1 一般規(guī)定
導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計，同樣必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠，運行方便和適當(dāng)?shù)牧粲杏嗟?，以滿足電力系統(tǒng)安全運行的需要，對導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計規(guī)定簡述如下。
（1）應(yīng)滿足正常行，檢修，短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。
（2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件檢驗。
(3) 應(yīng)與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致，盡量使新老電器型號一致。
（4）選擇導(dǎo)線時應(yīng)盡量減少品種。
（5）選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)有可靠試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管部鑒定合格
選擇的電氣設(shè)備應(yīng)在正常工作條件下，發(fā)生過電壓、過電流的情況下應(yīng)能保持正常運行。同時，所選擇的電氣設(shè)備應(yīng)按短路條件下進(jìn)行熱穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度校驗。各種高壓電氣設(shè)備的一般技術(shù)條件見下表4-1。
表4-1 高壓電氣技術(shù)條件表格
序號
電氣名稱
額定電壓（kV）
額定電流（kA）
額定容量（kVA）
機(jī)械負(fù)荷（N）
額定開斷電流（A）
熱穩(wěn)定
動穩(wěn)定
絕緣水平
1
斷路器
——
——
——
——
——
——
——
2
隔離開關(guān)
——
——
——
——
——
——
3
組合開關(guān)
——
——
——
——
——
——
4
負(fù)荷開關(guān)
——
——
——
——
——
——
5
熔斷器
——
——
——
——
——
——
6
PT
——
——
——
7
CT
——
——
——
——
——
——
8
電抗器
——
——
——
——
——
——
9
避雷器
——
——
——
——
10
封閉電器
——
——
——
——
——
——
——
續(xù)表4-1
11
穿墻套管
——
——
——
——
——
——
12
絕緣子
——
說明：表中畫橫線的部分需要校驗內(nèi)容，空白表示不需要校驗
4.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇
高壓斷路器和高壓隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電站中重要的開關(guān)電器。高壓斷路器的功能是：（1）正常運行時倒換運行方式，把設(shè)備或運行線路退出或進(jìn)入運行方式；（2）當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切斷故障線路，保證非故障線路的正常運行。高壓斷路器的最大特點是能夠斷開設(shè)備的正常工作電流和短路電流。高壓隔離開關(guān)的主要的功能是高壓電氣及裝置在檢修時的安全。
高壓斷路器的選擇原則
(1)額定電壓和額定電流的條件選擇：
(2) 開斷電流條件選擇：
(3)短路熱穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度條件選擇:
同樣，隔離開關(guān)的選擇條件與斷路器相同。
4.2.1 220kV主變側(cè)和出線斷路器、隔離開關(guān)的選擇
(1)主變側(cè)斷路器的選擇與校驗
流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：
具體選擇與校驗如下：
1) 額定電壓、電流選擇：
3）開斷電流選擇：
選擇LW6-220/2500,其中LW6-220/2500技術(shù)參數(shù)見下表4-2。
表4-2 LW6—220/2500技術(shù)參數(shù)
型號
額定電壓（kV）
額定電流（A）
額定開斷電流(kA)
額定關(guān)合電流（峰值kA）
4S熱穩(wěn)定電流（kA）
額定動穩(wěn)定電流（峰值kA）
額定開短時間（S）
固有分閘時間（S）
LW6-220/2500
220
2500
40
100
40
100
0.06
0.036
4） 熱穩(wěn)定度校驗：
設(shè)主保護(hù)與后備保護(hù)的動作時間分別為0S和1.5S，熱穩(wěn)定動作時間tr：
可知滿足熱穩(wěn)定度要求。
5） 動穩(wěn)定度校驗：
滿足動穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參見下表4-2。
表4-2 計算數(shù)據(jù)與斷路器的數(shù)據(jù)比較
計算數(shù)據(jù)
LW6—220/2500數(shù)據(jù)
220kV
220kV
413.3A
2500A
45.52kA
100KA
17.85kA
40kA
有表知，該斷路器滿足要求。
（2）出線側(cè)斷路器的選擇與校驗
流過斷路器的最大持續(xù)電流：
由上表知LW6-220/2500滿足出線側(cè)斷路器的選擇，具體參數(shù)見下表4-3。
表4-3 計算數(shù)據(jù)與斷路器的數(shù)據(jù)比較
計算數(shù)據(jù)
LW6—220/2500數(shù)據(jù)
220kV
220kV
787.3A
2500A
45.52kA
100kA
17.85kA
40kA
（3）主變側(cè)隔離開關(guān)的選擇與校驗
具體選擇與校驗如下：
1） 額定電壓、電流選擇：
選擇GW6-220D/2000,技術(shù)參數(shù)見下表4-4。
表4-4 GW6-220D/2000數(shù)據(jù)參數(shù)
型號
額定電壓（kV）
額定電流（A）
3S熱穩(wěn)定電流(kA)
動穩(wěn)定電流峰值（kA）
GW6-220D/2500
220
2000
40
100
2) 熱穩(wěn)定校驗：
滿足熱穩(wěn)定校驗。
3）動穩(wěn)定校驗：
所以滿足動穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-5。
表4-5 計算數(shù)據(jù)與隔離開關(guān)的數(shù)據(jù)比較
計算數(shù)據(jù)
GW6—220D/2000數(shù)據(jù)
220kV
220kV
413.3A
2000A
45.52kA
100kA
由表知，該隔離開關(guān)滿足要求。
（4）出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇與校驗
流過出線側(cè)隔離開關(guān)的最大持續(xù)電流：
由上表知GW6-220D/2000同樣滿足出現(xiàn)側(cè)隔離開關(guān)的要求，它的熱穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度校驗與進(jìn)線側(cè)相同，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-6。
表4-6 計算數(shù)據(jù)與隔離開關(guān)的數(shù)據(jù)比較
計算數(shù)據(jù)
GW6-220D/2000數(shù)據(jù)
220kV
220kV
787.3A
2000A
45.52kA
100kA
所以所選隔離開關(guān)滿足要求.
4.2.2 110kV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗
（1）斷路器的選擇與校驗
流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：
具體選擇與校驗如下：
1） 額定電壓選擇、電流選擇：
2） 開斷電流選擇：
選擇LW6-110/2000,其中LW6-110/2000技術(shù)參數(shù)見下表4-7。
表4-7 LW6-110/2000技術(shù)參數(shù)
型號
額定電壓（kV）
額定電流（A）
額定開斷電流(kA)
額定關(guān)合電流（峰值kA）
3S熱穩(wěn)定電流（KA）
額定動穩(wěn)定電流（峰值kA）
額定開短時間（S）
固有分閘時間（S）
LW6-110/2000
110
2000
31.5
80
31.5
80
0.05
0.025
3）熱穩(wěn)定度校驗：
設(shè)主保護(hù)與后備保護(hù)的動作時間分別為0S和1.5S，熱穩(wěn)定動作時間tr：
，
可知滿足熱穩(wěn)定度要求。
4）動穩(wěn)定度校驗：
所以滿足動穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-8。
表4-8 計算數(shù)據(jù)與斷路器的數(shù)據(jù)比較
計算數(shù)據(jù)
LW6—220/2500數(shù)據(jù)
110kV
110kV
790.7A
2000A
25.25kA
80kA
9.90KA
31.5KA
有表知，該斷路器滿足要求
（2）隔離開關(guān)的選擇與校驗
具體選擇與校驗如下：
1）額定電壓選擇、電流選擇：
選擇GW4-110/1000,技術(shù)參數(shù)見下表4-9。
表4-9 GW4-110/1000技術(shù)參數(shù)
型號
額定電壓（kV）
額定電流（A）
5S熱穩(wěn)定電流(kA)
動穩(wěn)定電流峰值（kA）
GW4-110/10000
110
1000
21.5
80
2）熱穩(wěn)定校驗：
滿足熱穩(wěn)定校驗。
3）動穩(wěn)定校驗
滿足動穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-10。
表4-10 計算數(shù)據(jù)與隔離開關(guān)數(shù)據(jù)的比較
計算數(shù)據(jù)
GW4—110D/1000數(shù)據(jù)
110kV
110kV
790.9A
1000A
25.25kA
80kA
由表知，該隔離開關(guān)滿足要求。
110kV母聯(lián)斷路器和隔離開關(guān)的選擇條件與變低110kV側(cè)應(yīng)滿足相同的要求，故選用相同設(shè)備。即選用LW6-110/2000型斷路器和GW4-110D/1000型隔離開關(guān)。
4.2.3 10kV側(cè)電抗器、斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗
（1）10kV側(cè)電抗器的選擇與校驗
由于10kV側(cè)母線短路電流過大，所以在出線斷路器前串聯(lián)一個電抗器來限制短路電流。限流電抗器的額定電壓和額定電流需滿足條件:
10KV側(cè)最大工作持續(xù)電流為：
所以選型號為NKL-10-2000-8水泥柱式電抗器。設(shè)將電抗器后的短路電流限制為
則電源到電抗器后總的電抗標(biāo)幺值為：
在裝設(shè)限流電抗器前電源到短路點的電抗標(biāo)幺值，應(yīng)選擇電抗器的電抗百分值：
選用的電抗器滿足要求，技術(shù)參數(shù)見下表4-11。
表 4-11 NKL-10-2000-8水泥柱式限流電抗器的數(shù)據(jù)參數(shù)
型號
額定電壓（kV）
額定電流（A）
額定電抗（%）
動穩(wěn)定電流峰（A）
1S熱穩(wěn)定電流（A）
電抗標(biāo)幺值
NKL-10-2000-8
10
2000
8
63750
56800
0.209
選用電抗器的電壓損失和殘壓校驗：
串聯(lián)電抗器后10KV側(cè)母線短路電流為：
電壓損失為：
殘壓為 ：
選用電抗器的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗
動穩(wěn)定度校驗：
熱穩(wěn)定校驗，設(shè)10KV側(cè)變壓器出口斷路器斷開電路時間為1.8S，則：
由以上知該電抗器滿足要求。
（2）10KV側(cè)斷路器的選擇與校驗
流過斷路器的最大持續(xù)工作電流：
具體選擇與校驗如下：
1） 額定電壓、電流選擇：
2） 開斷電流選擇：
選擇LN-10/2000,其中LN-10/2000技術(shù)參數(shù)見下表4-12。
表4-12 LN-10/2000技術(shù)參數(shù)
型號
額定電壓（kV）
額定電流（A）
額定開斷電流(kA)
額定關(guān)合電流（峰值kA）
3S熱穩(wěn)定電流（KA）
額定動穩(wěn)定電流（峰值kA）
額定開短時間（S）
固有分閘時間（S）
LN-10/2000
10
2000
40
110
43.5
110
0.06
0.06
3）熱穩(wěn)定度校驗：
設(shè)主保護(hù)與后備保護(hù)的動作時間分別為0S和1.5S，熱穩(wěn)定動作時間tr：
滿足熱穩(wěn)定度要求。
4）動穩(wěn)定度校驗：
所以滿足動穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-13。
表4-13 計算數(shù)據(jù)與斷路器數(shù)據(jù)的比較
計算數(shù)據(jù)
數(shù)據(jù)
10kV
10kV
1385.6A
2000A
47.18kA
110kA
18.5kA
40kA
有表知，該斷路器滿足要求。
（3）10KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇
具體選擇與校驗如下：
1）額定電壓、電流選擇：
選擇GN10-10T/2000，技術(shù)參數(shù)見下表4-14。
表4-14 GN10-10T/5000技術(shù)參數(shù)
型號
額定電壓（kV）
額定電流（A）
5S熱穩(wěn)定電流(kA)
動穩(wěn)定電流峰值（kA）
GN10-10T/2000
10
2000
51
85
2）熱穩(wěn)定校驗 ：
滿足熱穩(wěn)定校驗。
3)動穩(wěn)定校驗：
滿足動穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-15。
表4-15 計算數(shù)據(jù)與隔離開關(guān)數(shù)據(jù)的比較
計算數(shù)據(jù)
GN10-10T/2000數(shù)據(jù)
10kV
10kV
1385.6A
5000A
47.18kA
200kA
由表知，該隔離開關(guān)滿足要求。10kV母聯(lián)斷路器和隔離開關(guān)的選擇條件與變低10kV側(cè)應(yīng)滿足相同的要求，故選用相同設(shè)備。即選用LN-10/2000型斷路器和GN10-10T/5000型隔離開關(guān)。
4.3 互感器的選擇
互感器時電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅鲗⒏唠妷?、大電流按比例變成低電壓（100、100/√3V）和小電流（5、1A），其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表與繼電保護(hù)裝置等。
電流互感器按以下技術(shù)條件進(jìn)行選擇：
（1）按一次回路額定電壓和電流選擇
電流互感器的一次回路額定電壓和電流必須滿足：
（2）電流互感器種類和型式的選擇
在選擇時，應(yīng)根據(jù)安裝地點（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇型式。
35kV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器，常用L(C)系列。35kV屋內(nèi)配電裝置常采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)，如LZ系列的樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)只適用于屋內(nèi)配電裝置。
（3）準(zhǔn)確級的選擇
互感器的準(zhǔn)確級不得低于所供測量儀表的準(zhǔn)確級，0.5～1級的電流互感器用于變電所的測量儀表，電能表必須用0.5級的電流互感器。
4.3.1 電流互感器的選擇與校驗
（1）主變220kV側(cè)電流互感器的選擇
1）按一次回路額定電壓和電流選擇
電流互感器一次回路最大持續(xù)工作電流：
電流互感器的一次回路額定電壓和電流必須滿足：
2）電流互感器種類和型式選擇
采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器，安裝地點是屋外。
3）準(zhǔn)確級的選擇
作電流、電能測量及繼電保護(hù)用，準(zhǔn)確級選擇0.5級。
根據(jù)以上三項，初選戶外獨立式電流互感器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見下表4-16。
表4-16 LCW-220(4×300/5)技術(shù)參數(shù)
型號
額定電流比（A）
級次組合
準(zhǔn)確級次
二次負(fù)荷（Ω）
10%倍數(shù)
1S熱穩(wěn)定
動穩(wěn)定
0.5級
1級
3級
LCW-220(4×300/5)
4×300/5
0.5
2
4
60
60
D
1.2
1.2
30
4）熱穩(wěn)定校驗：
滿足熱穩(wěn)定校驗。
5）動穩(wěn)定校驗：
動穩(wěn)定校驗：
，
滿足內(nèi)部動穩(wěn)定校驗。
綜上，LCW-220（4×300/5）滿足要求。
具體數(shù)據(jù)見下表4-17。
表4-17 計算數(shù)據(jù)與電流互感器參數(shù)的比較
數(shù)據(jù)
項目
LCW-220（4×300/5）
計算數(shù)據(jù)
220kV
220kV
1200A
413.3A
497.05
101.82kA
45.52kA
220kV母聯(lián)及旁路電流互感器的選擇
由于220kV母聯(lián)及旁路電流互感器與主變220kV側(cè)的運行條件相同，故選用相同的電流互感器，即LCW-220（4×300/5）型電流互感器。
（2）110kV側(cè)電流互感器的選擇
主變110kV側(cè)電流互感器的選擇
1）按一次回路額定電壓和電流選擇
電流互感器一次回路最大持續(xù)工作電：
電流互感器的一次回路額定電壓和電流必須滿足：
2）電流互感器種類和型式選擇
采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器，安裝地點是屋外。
3）準(zhǔn)確級的選擇
作電流、電能測量及繼電保護(hù)用，準(zhǔn)確級選擇0.5級。
綜上，初選LCWD2-110/ (2×600/5)型電流互感器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見下表4-18。
表4-18 LCWD2-110/(2×600/5)型電流互感器技術(shù)參數(shù)
型號
額定電流比（A）
次級
組合
準(zhǔn)確級次
二次負(fù)荷（Ω）
10%倍數(shù)
1S熱穩(wěn)定倍數(shù)（倍）
動穩(wěn)定倍數(shù)（倍）
0.5級
1級
3級
二次負(fù)荷（Ω）
倍數(shù)（倍）
LCWD-110
2×600/5
0.5/B/B
0.5/B
2
2
15
35
2.5×35
4）熱穩(wěn)定校驗：
所以，滿足熱穩(wěn)定校驗。
5）動穩(wěn)定校驗：
動穩(wěn)定校驗：
，
所以，滿足動穩(wěn)定