220kv變電所畢業(yè)論文

1、 摘 要變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶(hù)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(guān)系著變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。本次所設(shè)計(jì)的課題是某220kv變電所電氣初步設(shè)計(jì)，該變電所是一個(gè)地區(qū)性重要的降壓樞紐變電所，它主要擔(dān)任220kv及100kv兩電壓等級(jí)功率交換，把接受功率全部送往110kv側(cè)線路。本所位于市中部，所址工程情況良好，處于地區(qū)網(wǎng)絡(luò)樞紐點(diǎn)上，具有220kv、110k兩個(gè)電壓等級(jí)，220kv側(cè)以接受功率為主

2、，110kv主要用于所用電以及變電站近區(qū)負(fù)荷。為保證正常的供配電要求，各地都在興建一系列的供配電裝置。本文針對(duì)220kv降壓變電所的特點(diǎn)，闡述了220kv降壓變電所的設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)步驟，并進(jìn)行了相關(guān)的計(jì)算和校驗(yàn)。文中介紹的220kv降壓變電所的設(shè)計(jì)方法、思路及新技術(shù)的應(yīng)用可以作為相關(guān)設(shè)計(jì)的理論指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：變電站 ，主接線，主變壓器，電氣設(shè)備，配電裝置abstractelectricity substation is an important component of the system, it has a direct impact on the entire power systems

3、security and economy, users are connected power plants and the intermediate links, transformation and distribution of electric energy to play the role. electrical wiring is the main power plants in the main link in substations, the main electrical wiring directly related to the development of the el

4、ectrical substation equipment selection and distribution equipment layout, protection devices and automatic identification, electrical substation is part ofthe investment size the decisive factor.this topic is designed by a 220 kv electrical substation preliminarydesign, the substation is an importa

5、nt regional hub for the buck substation, as its main 220 kv and 100 kv two voltage power exchange, to acceptdelivery of all power 110 kv line to the side. by the city in the central part of the site works well, a regional network hub points, with 220kv,110k two voltage levels, 220 kv side to accept

6、the power-based, 110 kv and mainly used by the electricity substation near load. to ensure a normal power supply requirements, are built around a series of power supplydevices. in this paper, 220 kv substation buck to the characteristics ofrelief on the 220 kv substation design, design steps, and th

7、e relevantcalculation and validation. in this paper, the buck 220 kv substation design, ideas and new technology applications related to the design can beused as the theoretical guidance.keywords： substation, the main connection, the main transformers, electrical equipment, power distribution equipm

8、ent目 錄1 緒論1.1 建設(shè)本變電所的意義1.1.1 建設(shè)本變電所的必要性1.1.2 建設(shè)本變電所的可能性及特點(diǎn)1.2 本變所電源與負(fù)荷的調(diào)查與統(tǒng)計(jì)1.2.1 設(shè)計(jì)的原始資料及任務(wù)1.2.2 變電所的電源情況1.2.3 變電所的負(fù)荷情況2 主變壓器的選擇2.1 主變壓器概述2.2 主變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇2.2.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇2.2.2 主變壓器容量的選擇2.3 主變壓器型式的選擇2.3.1 主變壓器相數(shù)及繞組數(shù)的選擇2.3.2 主變調(diào)壓方式的選擇2.3.3 連接組別的選擇2.4 主變壓器容量的確定計(jì)算3 變電所所址選擇3.1 所址選擇的總體要求3.2 所址選擇的具體條件3.2.1

9、 位置的確定3.2.2 位置條件的選擇4 變電所電氣主接線選擇4.1 電氣主接線的選擇4.1.1 概述4.1.2 設(shè)計(jì)主接線的原則4.2 方案的擬訂5 變電所短路電流計(jì)算5.1 概述5.2 短路計(jì)算的目的及假設(shè)5.2.1 短路電流計(jì)算目的5.2.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定5.2.3 短路電流計(jì)算基準(zhǔn)值5.2.4 短路電流計(jì)算的步驟5.3 短路電流計(jì)算5.3.1 短路計(jì)算的基本假設(shè)5.3.2 計(jì)算參數(shù)5.4 等值網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化及計(jì)算5.4.1 220kv母線發(fā)生三相短路5.4.2 110kv母線上發(fā)生三相短路5.4.3 10kv母線值發(fā)生三相短路6 變電所電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)6.1 概述6.1.1 電

10、氣設(shè)備的選擇原則6.1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件6.2 斷路器的選擇6.2.1 斷路器的選擇方法6.2.2 220kv側(cè)斷路器6.2.3 110kv側(cè)斷路器6.2.4 10kv側(cè)斷路器6.3 隔離開(kāi)關(guān)的選擇6.3.1 220kv側(cè)隔離開(kāi)關(guān)6.3.2 110kv側(cè)隔離開(kāi)關(guān)6.3.3 10kv側(cè)隔離開(kāi)關(guān)6.4 高壓熔斷器的選擇6.5 互感器的選擇6.5.1 電流互感器的選擇依據(jù)6.5.2 220kv側(cè)電流互感器6.5.3 110kv側(cè)電流互感器6.5.4 10kv側(cè)電流互感器6.6 電壓互感器的選擇6.6.1 220kv側(cè)電壓互感器6.6.2 110kv側(cè)電壓互感器6.6.3 10kv側(cè)電壓互感

11、器6.7 避雷器的選擇6.7.1 避雷器的選擇的具體技術(shù)條件6.7.2 220kv避雷器6.7.3 110kv避雷器6.7.4 10kv避雷器6.8 母線的選擇6.8.1 母線及電纜截面的選擇6.8.2 220kv側(cè)母線的選擇6.8.3 110kv側(cè)主母線選擇6.8.4 10kv側(cè)母線選擇6.9 無(wú)功補(bǔ)償及補(bǔ)償裝置的選擇6.9.1 概述6.9.2 補(bǔ)償裝置容量的選擇7 變電所配電裝置的選擇7.1 配電裝置概述7.2 高壓配電裝置的選擇7.3 電氣總平面布置7.3.1 電氣總平面布置的要求7.3.2 電氣總平面布置8 變電所主變壓器繼電保護(hù)8.1 主變壓器保護(hù)8.1.1 概述8.1.2 主變壓器

12、的主保護(hù)8.1.3 主變壓器的后備保護(hù)8.1.4 過(guò)負(fù)荷保護(hù)8.2 限流電抗器的選擇8.2.1 額定電壓和額定電流的選擇8.2.2 電抗器百分?jǐn)?shù)的選擇8.2.3 熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定的檢驗(yàn)9 變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)9.1 變電所的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的意義9.2 綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)10 變電所的防雷與接地10.1 概述10.2 本220kv變電站基本情況10.3 避雷針的裝設(shè)方案10.3.1 按內(nèi)部面積全保護(hù)條件確定避雷針的高度10.3.2 校驗(yàn)避雷針的外保護(hù)范圍10.3.3 校驗(yàn)避雷針高度11 結(jié)束語(yǔ)12 謝 辭13 參考文獻(xiàn)附 錄1 變電所主接線圖2 變電所平面布局圖3 變電所防雷圖1 緒論1.1 建

13、設(shè)本變電所的意義1.1.1 建設(shè)本變電所的必要性近年來(lái)，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，用電也成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，各地都在興建一系列的用配電裝置。變電所的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)行的根本任務(wù)，是在國(guó)家發(fā)展計(jì)劃的統(tǒng)籌規(guī)劃下，合理的開(kāi)發(fā)和利用動(dòng)力資源，用最少的支出(含投資和運(yùn)行成本)為國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)與人民生活提供充足、可靠和質(zhì)量合格的電能。這里所指的“充足”，從國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體來(lái)說(shuō)，是要求變電所的供電能力必須能夠滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和與其相適應(yīng)的人民物質(zhì)和文化生活增長(zhǎng)的需要，并留有適當(dāng)?shù)膫溆?。變電所由發(fā)、送、變、配等不同環(huán)節(jié)以及相應(yīng)的通信、安全自動(dòng)、繼電保護(hù)和調(diào)度自動(dòng)化等系統(tǒng)組成，它的形成和發(fā)展，又經(jīng)歷了

14、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行等不同階段。各個(gè)環(huán)節(jié)和各個(gè)階段都有各自不同的特點(diǎn)和要求，按照專(zhuān)業(yè)劃分和任務(wù)分工，在有關(guān)的專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)和各個(gè)有關(guān)階段，都要制訂相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)規(guī)程和一些技術(shù)規(guī)定。但現(xiàn)代變電所是一個(gè)十分龐大而又高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，在各個(gè)專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)之間和各個(gè)環(huán)節(jié)之間，既相互制約又能在一定條件下相互支持和互為補(bǔ)充。為了適應(yīng)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，需要密切結(jié)合我國(guó)的實(shí)際條件，從電力系統(tǒng)的全局著眼，瞻前顧后，需要設(shè)計(jì)出一系列的符合我國(guó)各個(gè)地區(qū)的用以供電的220kv/110kv變電所，用以協(xié)調(diào)各專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)和各階段有關(guān)的各項(xiàng)工作，以求取得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合效益。1.1.2 建設(shè)本變電所的可能性及特點(diǎn)隨著現(xiàn)代科技

15、的發(fā)展及人們對(duì)能源資源的需求，建設(shè)一座既先進(jìn)又節(jié)能的220kv大型變電所已成為可能。此次設(shè)計(jì)具有如下的特點(diǎn)：（1）采用了最新的工程實(shí)際中運(yùn)用的電力成套設(shè)備， 使整個(gè)變電站的設(shè)計(jì)，安裝和維護(hù)變得更加簡(jiǎn)單。（2）在設(shè)計(jì)重統(tǒng)籌兼顧了無(wú)人值班和有人值班兩種方式，為的是提高變電站的安全性；一旦遠(yuǎn)程控制失敗，工程師可以就地采取措施。（3）設(shè)置了視頻監(jiān)控系統(tǒng)，增強(qiáng)了變電站的安全性。視頻監(jiān)控的信息一般傳送到集控中心，當(dāng)需要就地處理時(shí)也可以在本地觀察到整個(gè)變電站的設(shè)備運(yùn)行情況。1.2 本變所電源與負(fù)荷的調(diào)查與統(tǒng)計(jì)1.2.1 設(shè)計(jì)的原始資料及任務(wù)本設(shè)計(jì)為220kv變電所的初步設(shè)計(jì)，要求220kv側(cè)為電源側(cè)，有四路

16、進(jìn)線，其中有兩路電源進(jìn)線，兩路聯(lián)絡(luò)線。110kv側(cè)，10kv側(cè)為負(fù)載側(cè)，有六路出線，其中2路到下級(jí)變電所，2路到大型企業(yè)配電，還有2路備用。另外，變電所能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，達(dá)到最大可能的自動(dòng)化，本變電所為樞紐變電所，要盡量建在負(fù)荷中心附近。1.2.2 變電所的電源情況該220kv樞紐變電的電源來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同的發(fā)電廠a、b，還有來(lái)自c,d的兩路進(jìn)線作為聯(lián)絡(luò)線。變電所電源采用單回線的供電方式，輸電距離為150km，電源為無(wú)窮大系統(tǒng)，每個(gè)電源容量都能達(dá)到500mva，在最大運(yùn)行方式下阻抗看似為零。1.2.3 變電所的負(fù)荷情況經(jīng)原始資料分析，220kv降壓站有六路出線，其中110kv側(cè)有6路，10kv側(cè)主要

17、用于變電所用電。所用電主要負(fù)荷表1-1所示：表1-1變電所主要負(fù)荷分布表名稱(chēng)容量功率因數(shù)備注110kv側(cè)下級(jí)變電所（一）80mva0.85經(jīng)常性下級(jí)變電所（二）60mva0.85經(jīng)常性大型企業(yè)（一）900kva0.85周期性大型企業(yè)（二）600kva0.85周期性備用20mva0.85特殊備用200kva0.85特殊10kv側(cè)照明20kva0.8經(jīng)常性變電所無(wú)功補(bǔ)償及其他用電20kva0.8經(jīng)常性2 主變壓器的選擇2.1 主變壓器概述在各電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，它擔(dān)任著向用戶(hù)輸送功率，或者在兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，并根據(jù)

18、電力系統(tǒng)510年的發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇。否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量過(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且還會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來(lái)不便，設(shè)備也未必能充分發(fā)揮效益；若容量選得過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過(guò)負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。選擇主變壓器的容量，同時(shí)要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來(lái)選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量1。2.2 主變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇2.2.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇由原始資料可知，本次所設(shè)計(jì)的是220kv降壓變電所，它是以220kv輸出功率為主。把所受的功率通過(guò)

19、主變傳輸至110kv及10kv母線上。若全所停電后，將引起下一級(jí)變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個(gè)市區(qū)的供電，因此選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，要確保供電的可靠性。根據(jù)以上準(zhǔn)則和現(xiàn)有的條件確定選用2臺(tái)主變?yōu)橐?。選擇的條件2sesjs(mva) n=22.2.2 主變壓器容量的選擇變壓器的確定條件：（1）主變壓器容量一般按變電所建成近期負(fù)荷，510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定，所以應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總的負(fù)荷來(lái)選擇主變壓器的容量，根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量。（2）對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮

20、當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過(guò)負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi)，保證用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般性能的變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的70%80%。（3） 同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。該變電所是按70%全部負(fù)荷來(lái)選擇。因此裝設(shè)兩臺(tái)變壓器以供變電所用。當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì)60%負(fù)荷的供電 。2.3 主變壓器型式的選擇2.3.1 主變壓器相數(shù)及繞組數(shù)的選擇(1) 相數(shù)的確定當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330kv以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。而選擇主變壓器的相數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)變電所的基本數(shù)據(jù)以及所設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況來(lái)選擇。單

21、相變壓器組，相對(duì)來(lái)講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，同時(shí)配電裝置以及繼電保護(hù)和二次接線的復(fù)雜化，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。本次設(shè)計(jì)的變電所，位于市郊區(qū)，交通便利，不受運(yùn)輸?shù)葪l件限制，所址建在平原地區(qū)，故本次設(shè)計(jì)的變電所應(yīng)選用三相變壓器。(2)繞組數(shù)的確定在具有三種電壓等級(jí)的變電所，如通過(guò)主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，主變壓器宜采用三繞組變壓器。一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對(duì)的兩臺(tái)雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級(jí)，考慮到運(yùn)行維護(hù)中安裝調(diào)試靈活，操作上滿足各種繼電保護(hù)的需求，

22、工作量少及占地面積小，價(jià)格適宜等因素，故本次設(shè)計(jì)的變電所選擇三繞組變壓器1。2.3.2 主變調(diào)壓方式的選擇為了滿足用戶(hù)的用電質(zhì)量和供電的可靠性，220kv及以上網(wǎng)絡(luò)電壓應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：（1）樞紐變電所二次側(cè)母線的運(yùn)行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)電壓降而定，可為電網(wǎng)額定電壓的11.3倍，在日負(fù)荷最大、最小的情況下，其運(yùn)行電壓控制在水平的波動(dòng)范圍不超過(guò)10%，事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%。（2）電網(wǎng)中任一點(diǎn)的運(yùn)行電壓，在任何情況下嚴(yán)禁超過(guò)電網(wǎng)最高電壓，變電所一次側(cè)母線的運(yùn)行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%100%。調(diào)壓方式分為兩種，一種是不帶負(fù)荷切換,稱(chēng)為無(wú)載調(diào)壓，調(diào)整

23、范圍通常在5%以?xún)?nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換,稱(chēng)為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。由于該變電所的電壓波動(dòng)較大，故選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。2.3.3 連接組別的選擇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(yùn)行。全星形接線雖然有利于并網(wǎng)時(shí)相位一致的優(yōu)點(diǎn)，而且全星形接法，零序電流沒(méi)有通路，相當(dāng)于與外電路斷開(kāi)，即零序阻抗相當(dāng)于無(wú)窮大，對(duì)限制單相及兩相接地短路都有利，同時(shí)便于接消弧線圈限制短路電流。但是三次諧波無(wú)通路，將引起正弦波的電壓畸變，對(duì)通訊造成干擾，也影響保護(hù)整定的準(zhǔn)確度和靈敏度。如果影響較大，還必須綜合考慮系統(tǒng)發(fā)展才能選用。我國(guó)規(guī)定110kv以上的電壓等級(jí)的變壓器繞組常選用中性

24、點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，而且還要考慮到三次諧波的影響，會(huì)使電流、電壓畸變。采用三角形接法可以消除三次諧波的影響。所以應(yīng)選擇yn/yn0/接線方式，即ynynod11。2.4 主變壓器容量的確定計(jì)算根據(jù)變電所的基本數(shù)據(jù)可得：110kv側(cè)最大負(fù)荷：近期為200mw，同時(shí)率為0.9，其中一臺(tái)事故停用后，其余主變壓器的容量應(yīng)保持該所全部負(fù)荷的70以上。由以下公式： （21）其中：p各部分負(fù)載容量； 負(fù)載同時(shí)率系數(shù)； 主變壓器的負(fù)荷率。因選擇兩臺(tái)主變壓器，選擇型號(hào)為：sfp10 150000/220 w2, 其主要技術(shù)參數(shù)如下：表2-1主變壓器技術(shù)參數(shù)主變額定電壓連接組別空載電流空載損耗 負(fù)載損耗短路阻抗sfp

25、10 150000/220 w2231/121/10.5ynynod110.13%99.9kw485kw高-中8-10%高-低28-34%外形尺寸：9200mm*6300mm*7000mm中-低18-24% 3 變電所所址選擇3.1 所址選擇的總體要求首先考慮變電所所址的標(biāo)高，歷史上有無(wú)被洪水浸淹歷史；進(jìn)出線走廊應(yīng)便于架空線路的引入和引出，盡量少占地并考慮發(fā)展余地；其次列出變電所所在地的氣象條件：年均最高、最低氣溫、最大風(fēng)速、覆冰厚度、地震強(qiáng)度、年平均雷暴日、污穢等級(jí)，把這些作為設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。3.2 所址選擇的具體條件3.2.1 位置的確定本220kv樞紐變電所的位置必須要選在離負(fù)荷中心最接

26、近的地方，才能達(dá)到最理想的效果，降低損耗。3.2.2 位置條件的選擇 （1）節(jié)約用地，不占或少占耕地及經(jīng)濟(jì)效益高的土地；（2）與城鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，便于架空和電纜線路的引入和引出；（3）交通運(yùn)輸方便；（4）周?chē)h(huán)境宜無(wú)明顯污穢，如空氣污穢時(shí)，所址宜設(shè)在受污源影響最小處；（5）具有適宜的地質(zhì)、地形和地貌條件（例如避開(kāi)斷層、滑坡、塌陷區(qū)、溶洞地帶、山區(qū)風(fēng)口和有危巖或易發(fā)生滾石的場(chǎng)所），所址宜避免選在有重要文物或開(kāi)采后對(duì)變電所有影響，的礦藏地點(diǎn)，否則應(yīng)征得有關(guān)部門(mén)的同意；（6）所址標(biāo)高宜在50年一遇高水位之上，否則，所區(qū)應(yīng)有可靠的防洪措施或與地區(qū)（工業(yè)企業(yè)）的防洪標(biāo)準(zhǔn)相一致，但仍應(yīng)高于內(nèi)澇水位

27、；（7）應(yīng)考慮職工生活上的方便及水源條件；（8）應(yīng)考慮變電所與周?chē)h(huán)境、鄰近設(shè)施的相互影響2。4 變電所電氣主接線選擇4.1 電氣主接線的選擇4.1.1 概述主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過(guò)連接線組成的匯集和分配電能的電氣主回路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方式的選定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。我國(guó)變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程sdj279規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且滿足運(yùn)行可靠

28、，簡(jiǎn)單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴(kuò)建2。（1）可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對(duì)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。（2）靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。（3）經(jīng)濟(jì)性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理3。投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)不過(guò)復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)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(jiǎn)單電器；占地面積小：主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以

29、節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。在不受運(yùn)輸條件許可下，都采用三相變壓器，以簡(jiǎn)化布置。 電能損失少：經(jīng)濟(jì)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的損失8。4.1.2 設(shè)計(jì)主接線的原則采用分段單母線或雙母線的110220kv配電裝置，當(dāng)斷路點(diǎn)不允許停電檢修時(shí)，一般需設(shè)置旁路母線。對(duì)于屋內(nèi)配電裝置或采用sf6全封閉電器的配電裝置，可不設(shè)旁母。擬定可行的主接線方案23種，內(nèi)容包括主變的形式，臺(tái)數(shù)以及各級(jí)電壓配電裝置的接線方式等，并依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，淘汰差的方案，保留一種較好的方案1。主接線的方案有：?jiǎn)文妇€接線 , 單母線分段, 單母線分

30、段帶旁路, 橋式接線, 3/2斷路器接線, 雙母線接線, 雙母線分段接線.雙母線分段，可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可以完全分別接到不同的母線上，對(duì)大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的1。綜上幾種主接線的優(yōu)缺點(diǎn)和可靠性及經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)設(shè)計(jì)的原始資料可知該變電所選擇雙母線接線方式。4.2 方案的擬訂主接線應(yīng)通過(guò)原始資料分析結(jié)合實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)，主接線的設(shè)計(jì)還應(yīng)該滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)各電壓等級(jí)可有如下接線形式:（1）對(duì)于220kv可采用單母線分段形式；當(dāng)可靠性要求高時(shí)可采用雙母線形式；出線為2回時(shí)還可采用橋形。（2）對(duì)于110kv一般采用單母分段或者雙母線；對(duì)

31、于本題有重要負(fù)荷的還可采用帶旁路的形式。（3）對(duì)于10kv一般采用單母線分段形式。通過(guò)個(gè)電壓等級(jí)的可能接線形式，我對(duì)本變電所的主接線形式初定兩個(gè)方案對(duì)本變電所的主接線形式初定兩個(gè)方案方案一:220kv:單母分段 110kv：雙母帶旁路 10kv:單母分段其中220kv側(cè)的單母線分段帶旁路示意圖如圖4-1：圖4-1 220kv側(cè)的單母線分段帶旁路示意圖方案二:220kv: 雙母帶旁路 110kv：雙母帶旁路 10kv:單母分段其中110kv主接線形式如圖4-2： wl1 wl2 wl3 wl4圖4-2 110kv主接線形式圖（雙母帶旁路）10kv接線形式圖4-3：圖4-3 10kv主接線形式圖(

32、單母分段)以上兩種方案的優(yōu)缺點(diǎn)如表4-1所示：表4-1兩個(gè)方案的比較方案一方案二比較結(jié)果可靠性220kv側(cè)采用單母分段可靠性較高。110kv側(cè)采用雙母帶旁路接線形式，保證了重要負(fù)荷供電的可靠性。10kv側(cè)采用單母分段可靠性較高。220kv側(cè)采用雙母接線可靠性進(jìn)一步提高。110kv側(cè)采用雙母帶旁路接線形式，保證了重要負(fù)荷供電的可靠性。10kv側(cè)采用單母分段可靠性較高。方案二略?xún)?yōu)于方案一靈活性220kv側(cè)采用單母分段檢修及維護(hù)時(shí)倒閘操作較為簡(jiǎn)單方便110kv側(cè)采用雙母帶旁路接線形式，可靠性提高但倒閘操作較為復(fù)雜。10kv側(cè)采用單母分段倒閘操作較為簡(jiǎn)單。220kv側(cè)采用雙母接線檢修及維護(hù)時(shí)倒閘操作較

33、為簡(jiǎn)單方便。110kv側(cè)采用雙母帶旁路接線形式，可靠性提高但倒閘操作較為復(fù)雜。10kv側(cè)采用單母分段倒閘操作較為簡(jiǎn)單。方案一明顯高于方案二經(jīng)濟(jì)性通過(guò)接線形式分析，方案一所用斷路器隔離開(kāi)關(guān)等設(shè)備較方案二少，更經(jīng)濟(jì)。由于方案二的220kv側(cè)采用雙母接線，雖然提高了可靠性，但是所用斷路器和隔離開(kāi)關(guān)明顯增多，不經(jīng)濟(jì)。方案一明顯高于方案二綜上所述，方案一在總體上優(yōu)于方案二，故選用方案一為本變電所的主接線形式。5 變電所短路電流計(jì)算5.1 概述電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見(jiàn)同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路，因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞用戶(hù)的正常供電和電氣設(shè)備的

34、正常運(yùn)行。短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相接地短路。其中，三相短路是對(duì)稱(chēng)短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱(chēng)狀態(tài)，其他類(lèi)型的短路都是不對(duì)稱(chēng)短路。電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類(lèi)型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機(jī)會(huì)最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重，應(yīng)給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來(lái)計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。5.2 短路計(jì)算的目的及假設(shè)5.2.1 短路電流計(jì)算目的短路電流計(jì)算目的是：（1）在選擇電

35、氣主接線時(shí)，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計(jì)算。（2）在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。（3）在設(shè)計(jì)屋外高壓配電裝置時(shí)，需按短路條件檢驗(yàn)軟導(dǎo)線的相間和相對(duì)地的安全距離。（4）在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，需以各種短路時(shí)的短路電流為依據(jù)。（5）按接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。5.2.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定短路電流計(jì)算的一般規(guī)定是：（1）驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開(kāi)斷電流，應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)

36、劃（一般為本期工程建成后510年）。確定短路電流計(jì)算時(shí)，應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不應(yīng)按只在切換過(guò)程中可能并列運(yùn)行的接線方式。（2）選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流，在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中，應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠惒诫妱?dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。（3）選擇導(dǎo)體和電器時(shí)，對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)時(shí)，應(yīng)按選擇在正常接線方式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn)。（4）導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開(kāi)斷電流一般按三相短路驗(yàn)算。5.2.3 短路電流計(jì)算基準(zhǔn)值高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便由公式5-1選取如下基準(zhǔn)值： （5-1）表5-1系統(tǒng)標(biāo)幺值的選取

37、基準(zhǔn)容量（mva）基準(zhǔn)電壓（kv）/基準(zhǔn)電流（ka）10010.51152305.4990.5020.2515.2.4 短路電流計(jì)算的步驟（1）計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值，并折算到同一基準(zhǔn)容量下；（2）給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；（3）選擇短路點(diǎn)；（4）對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn)，把供電系統(tǒng)看成為無(wú)限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，并計(jì)算短路電流的標(biāo)幺值、有名值；標(biāo)幺值： （5-2）有名值： （5-3）(5)計(jì)算短路容量、短路電流沖擊值；短路容量： （5-4）短路電流沖擊值： （5-5）(6)列出短路電流計(jì)算并得出結(jié)果4。5.3 短路電流計(jì)算5.3.1 短路計(jì)算的基本假設(shè)110kv1

38、0kv220kv圖5-1 系統(tǒng)阻抗圖選取=100mva， = 230kv，系統(tǒng)阻抗歸算到基準(zhǔn)容量：= 100mva，由變電所的基本數(shù)據(jù)及短路點(diǎn)的開(kāi)斷能力取220kv側(cè)系統(tǒng)阻抗為0.0328，110kv側(cè)系統(tǒng)阻抗為0.0502，即系統(tǒng)如圖5-1：5.3.2 計(jì)算參數(shù)所選擇變壓器的參數(shù)如表5-2:表5-2 變壓器的參數(shù)阻抗電壓高一中中一低高一低%81018242834各繞組等值電抗取10，取20，取30其中1代表高壓端，2代表中壓端。3代表低壓端。則：= （10+3020）= 10= （10+ 2030）=0= （20 + 3010）=20各繞組等值電抗標(biāo)么值為：0.08300.1675.4 等值

39、網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化及計(jì)算5.4.1 220kv母線發(fā)生三相短路當(dāng)220kv母線發(fā)生三相短路時(shí)，即d1點(diǎn)短路時(shí)10kv母線側(cè)因沒(méi)有電源，無(wú)法向220kv側(cè)提供短路電流，即可略去不計(jì)。網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化如圖5-3：把計(jì)為，即：=0.083/0.083/0.083=0.028把計(jì)為，即：圖5-3 220kv母線發(fā)生三相短路網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖換算到220kv短路電流有名值為：取 短路電流全電流最大有效值為：1.5110.39=16.29ka當(dāng)不計(jì)周期分量衰減時(shí)沖擊電流為： = 2.55 = 2.5510.86 = 27.69（ka）短路容量為：= 23010.86 = 4326.2（mva）5.4.2 110kv母線上發(fā)生三相短

40、路當(dāng)110kv母線上發(fā)生三相短路時(shí)，即d2的等值網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化如圖5-4:把,即：0.0328+0.028=0.0608=52.16換算到110kv的短路電流有名值為：短路電流全電流最大有效值為：短路電流的沖擊值為：短路容量為： 圖5-4 110kv母線發(fā)生三相短路網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖5.4.3 10kv母線值發(fā)生三相短路當(dāng)10kv母線值發(fā)生三相短路，即d3的等值網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化如圖5-5:把 ， 把,星形變換成三角形，即：圖5-5 10kv母線發(fā)生三相短路網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化圖換算到10kv側(cè)有名值：短路電流全電流最大有效值及沖擊值：短路容量：則系統(tǒng)短路點(diǎn)的各個(gè)值如表5-3:表5-3 短路電流短路點(diǎn)的編 號(hào)基準(zhǔn)電壓（kv）基準(zhǔn)

41、電流（ka）額定電流（ka）短路電流標(biāo)幺值(ka)短路電流有名值(ka)穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)幺值d12300.250.2543.2810.8643.28d21150.50.552.1626.1852.16d310.55.55.512.0166.0412.01續(xù)： 表5-3 短路電流短 路點(diǎn) 的編 號(hào)穩(wěn)態(tài)短路電流有名值短路電流沖擊值 短路全電流最大有效值(ka)d110.8627.6916.29d226.1866.7639.53d366.04168.499.726 變電所電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)6.1 概述導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重

42、要條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定后選擇的高壓電器，應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過(guò)電壓、過(guò)電流的情況下都能保持正常運(yùn)行。6.1.1 電氣設(shè)備的選擇原則電氣設(shè)備選擇的一般原則是：（1）應(yīng)滿足導(dǎo)體和電器正常運(yùn)行、檢修、短路和過(guò)電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要；（2

43、）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗(yàn)；（3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；（4）選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種；（5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號(hào)一致；（6）選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格【6】。6.1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件（1）按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓,即： (6-1)電流：導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周?chē)h(huán)境溫度下，導(dǎo)體和電器的長(zhǎng)期允許電流應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流,即： (6-2)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核：當(dāng)周?chē)h(huán)境溫度和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度不等時(shí)，其長(zhǎng)期允許電流可按下式修正：= （6-3）（2）按短路情況校驗(yàn)

44、電器在選定后應(yīng)按最大可能通過(guò)的短路電流進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般校驗(yàn)取三相短路時(shí)的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí)，可不驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗(yàn)算動(dòng)、熱穩(wěn)定【9】。短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)滿足熱穩(wěn)定條件為： (6-4) (6-5)短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)短路時(shí)導(dǎo)體和電器允許的熱效應(yīng)t秒內(nèi)允許通過(guò)的短時(shí)熱電流驗(yàn)算熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間： = + (6-6)tb 斷電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tol 相應(yīng)斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間。短路的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)滿足動(dòng)穩(wěn)定條件為： , (6-7) 短路沖擊直流峰值（ka） 短路沖擊電流有效值（ka）、 電器允許的極限通過(guò)電流峰值及有效值（ka）

45、6.2 斷路器的選擇6.2.1 斷路器的選擇方法變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時(shí)，用來(lái)接通和開(kāi)斷負(fù)荷電流，在變電所電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式的任務(wù)，故障時(shí)，斷路器通常以繼電保護(hù)的方式配合使用，斷開(kāi)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）按開(kāi)斷電流選擇高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流應(yīng)不小于其觸頭開(kāi)始分離瞬間（）的短路電流的有效值，即： (6-8) 高壓斷路器額定開(kāi)斷電流（ka） 短路電流的有效值（ka）（2） 短路分?jǐn)嚯娏鞯倪x擇斷路器額定開(kāi)斷電流不應(yīng)小于短路電流的最大沖擊值，即：或 (6-9)（3） 開(kāi)斷時(shí)間的選擇對(duì)

46、于110kv及以上的電網(wǎng)，當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快速切除故障時(shí)，分閘時(shí)間不宜大于0.045s，用于電氣制動(dòng)回路的斷路器，其合閘時(shí)間應(yīng)大于0.04 0.06s。考慮到檢修、維護(hù)方便，220kv及110kv均選同類(lèi)型產(chǎn)品【1】。6.2.2 220kv側(cè)斷路器（1）額定電壓選擇： （2）額定電流選擇： 考慮到變壓器在電壓降低5%時(shí)其出力保持不變，所以相應(yīng)回路的 ，即：= =0.826ka（3）按開(kāi)斷電流選擇： = 10.86（ka） 即10.86（ka）（4）按短路開(kāi)斷電流選擇： = 27.69（ka） 即27.69（ka）（5）校驗(yàn)熱穩(wěn)定，取后備保護(hù)為5s，則：= 0.075 + 5 = 5.07（s

47、） 因?yàn)?，故不考慮非周期分量，查周期分量等值時(shí)間曲線，查得= 4.3s=（5.075）+ 4.3 = 4.37（s）（ka2s）（ka2s）即滿足要求；(ka)40(ka)滿足要求。（6）檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：,= 27.69(ka) 727mva164.59mva6.3 隔離開(kāi)關(guān)的選擇6.3.1 220kv側(cè)隔離開(kāi)關(guān)（1）額定電壓: , = 1.15即: = 1.15220 = 253（kv）（2）額定電流： = = 0.661（ka）根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇戶(hù)外gw7220dw型隔離開(kāi)關(guān)。表6-4 gw7220dw型隔離開(kāi)關(guān)數(shù)據(jù) 設(shè)備項(xiàng)目gw7220dw產(chǎn)品數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)252kv253kv1600a661a3072ka2.s515.40ka2.s80ka27.69ka（3）校驗(yàn)熱穩(wěn)定： = 0.07 + 5 = 5.07（s）跟斷路器一樣： = 4.37s= 10.8624.37 = 515.40（ka2.s）= 3223 = 3072（ka2.s）滿足要求（4）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：icjidw icj = 27.69（ka） idw = 80（ka） 即：