電氣專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)220KV降壓變電所電氣一次部分初步設(shè)計(jì)

本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）220KV降壓變電所電氣一次部分初步設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)老師：目錄摘要Abstract緒論………………………….PAGE1第一部分設(shè)計(jì)說明書…..……………11.總體分析…………..…………………...11.1變電所總體分析…………………….11.2負(fù)荷分析…………….11.3主變壓器的選擇…………………….12.電氣主接線設(shè)計(jì)…………………….…..32.1電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求和基本原則………….32.2各電壓等級(jí)電氣主接線設(shè)計(jì)……….53.短路電流計(jì)算…………….83.1短路電流計(jì)算的目的與系統(tǒng)運(yùn)行方式的確定……..83.2短路形式的確定與短路計(jì)算點(diǎn)的確定…………….93.3短路電流的計(jì)算…………………...94.電氣設(shè)備選擇…………..124.1選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的一般條件………………..124.2電氣設(shè)備的型式選擇……………..134.3電氣設(shè)備和導(dǎo)體選擇結(jié)果覽表……………………145.配電裝置及總平面布置設(shè)計(jì)………...155.1配電裝置設(shè)計(jì)原則………………..155.2型式選擇與配電裝置選擇…………165.3總平面設(shè)計(jì)…………16防雷設(shè)計(jì)……………….176.1防雷設(shè)計(jì)原則………………………177.繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)……………….…187.1變壓器主保護(hù)……………………..187.2變壓器后備保護(hù)……………….………………….187.3母線保護(hù)…………..…..19結(jié)論……………20第二部分計(jì)算書…………….21短路電流的計(jì)算………….21電氣設(shè)備的選擇………….29參考文獻(xiàn)……..……………………40附錄1文獻(xiàn)翻譯附錄2電氣主接線圖附錄3繼電保護(hù)規(guī)劃圖附錄4配電裝置平面圖220KV降壓變電所電氣一次部分初步設(shè)計(jì)摘要：本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是變電站設(shè)計(jì)，作為電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，它是本專業(yè)學(xué)生畢業(yè)前的最后一次綜合性課程設(shè)計(jì)，同時(shí)，由于其深度和廣度，又成為課程設(shè)計(jì)中最重要的一次設(shè)計(jì)。變電站設(shè)計(jì)以實(shí)際工程技術(shù)水平為基礎(chǔ)，以虛擬的變電站資料為背景，從原始資料的分析做起，內(nèi)容涵蓋《發(fā)電廠電氣部分》、《電力系統(tǒng)分析》、《繼電保護(hù)原理》等電氣工程及其自動(dòng)化本科教育期間的主要專業(yè)課。通過設(shè)計(jì)，使學(xué)生將書本上的知識(shí)融入到工程設(shè)計(jì)的實(shí)際運(yùn)用之中。拉近了理論與實(shí)際的距離，同時(shí)也為今后走向工作崗位奠定了夯實(shí)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過程中，初步體現(xiàn)了工程設(shè)計(jì)的精髓內(nèi)容，如根據(jù)規(guī)程選擇方案、用對(duì)比的方法對(duì)方案評(píng)價(jià)等。教會(huì)了我們?cè)诠こ讨羞\(yùn)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，鍛煉了我們用實(shí)際工程的思維方法去分析和解決問題的能力。關(guān)鍵字：負(fù)荷分析、短路電流計(jì)算。Abstract:Thecontentofthisdesignisaboutan110KVSubstationinZYarea.AstheGraduationDesignforBachelor’sDegreeofElectricEngineering(E.E),withitsdepthandwidth,itisconsideredtobethemostsyntheticdesignandwhichisofgreatimportance.Thedesignofthissubstationbasedontheactualengineeringtechnicalstandard,andsettledinafabricatedsubstation.ItcoveredmanymainspecializedsubjectinthecoursesofE.E,suchas:‘TheElectricPartofGeneratingPlant’、‘AnalysisofElectricPowerSystem’、‘ThePrincipleoftheRelayProtection’,etc.Studentsareabletotietheknowledgethey’velearnedtothepracticeengineeringwork.Theprocessofdesigning,showstheessenceoftheengineeringtechnologyonthewhole.Likechoosingtheschemeobeythetechnicalrules，andevaluatingtheschemebycomparingwithoneormoreotherscheme.Thedesignshortensthedistancebetweentheoryandpractice,andsettlesasoundbaseforourfutureworkaswell.KeyWords:LoadAnalysis,Short-circuitCalculation.緒論電能具有輸送方便、控制靈活、轉(zhuǎn)換容易、清潔經(jīng)濟(jì)、便于自動(dòng)化等諸多優(yōu)點(diǎn)，是廠礦企業(yè)最主要的動(dòng)力和社會(huì)生活中不可缺少的能源。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力已成為我國(guó)至關(guān)重要的能源，大到國(guó)家，小到家庭，都離不開電。供電的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備安全，形成十分嚴(yán)重的后果。停電給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求。我國(guó)目前電力工業(yè)的發(fā)展方針是：1.在發(fā)展能源工業(yè)的基本方針指導(dǎo)下發(fā)展電力工業(yè)。2.電力工業(yè)發(fā)展速度必須與國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度相適應(yīng)。3.發(fā)揮水電優(yōu)勢(shì)，加快水電建設(shè)。4.建設(shè)大型礦口電廠，搞好煤，電，運(yùn)平衡。5.在煤，水能源缺乏地區(qū)，有重點(diǎn)有步驟地建設(shè)核電廠。6.政企分開，省為實(shí)體，聯(lián)合電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度，集資辦電。7.因地制宜，多能互補(bǔ)，綜合利用，講求利益。8.節(jié)約能源，降低消耗9.重視環(huán)境保護(hù)，積極防止對(duì)環(huán)境的污染。變電所是聯(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。變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類：1.樞紐變電所位于電力系統(tǒng)的樞紐點(diǎn)，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個(gè)部分，匯集多個(gè)電源，電壓為330~500KV的變電所，稱為樞紐變電所。全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱瘓。2.中間變電所高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長(zhǎng)距離輸電線路分段，一般匯集2~3個(gè)電源，電壓為220~330KV，同時(shí)又降壓供當(dāng)?shù)赜秒姡@樣的變電所起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電所。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。3.地區(qū)變電所高壓側(cè)一般為110~220KV，向地區(qū)用戶供電為主的變電所，這是一個(gè)地區(qū)或城市的主要變電所。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。4.終端變電所在輸電線路的終端，接近負(fù)荷點(diǎn)，高壓側(cè)電壓為110KV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電所，即為終端變電所。全所停電后，只是用戶受到損失。我國(guó)電力工業(yè)自動(dòng)化水平正在逐年提高。20萬MW及以上大型機(jī)組以采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，許多變電所以裝設(shè)微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，有些已實(shí)現(xiàn)無人值班，電力系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化。迄今，我國(guó)電力工業(yè)已進(jìn)入了大機(jī)組，大電廠，大電力系統(tǒng)，高電壓和高自動(dòng)化的新階段。本次設(shè)計(jì)為220KV降壓變電所電氣一次部分的設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容有：短流的計(jì)算、電氣主接線的設(shè)計(jì)、導(dǎo)體和主要電氣設(shè)備的選擇等。本次設(shè)計(jì)中主要參考了《發(fā)電廠電氣部分》等和設(shè)計(jì)有關(guān)的一些資料，設(shè)計(jì)主要分為說明書和計(jì)算書兩大部分，并附帶變電所電氣主接線圖等一些和設(shè)計(jì)相關(guān)的內(nèi)容。設(shè)計(jì)中有錯(cuò)誤之處，望批評(píng)指正。第一次部分設(shè)計(jì)說明書1.總體分析1.1變電所總體分析今欲組建的220KV降壓變電所位于Xx中型城市近郊，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，且附近還有地區(qū)負(fù)荷。因而，該地區(qū)工農(nóng)業(yè)負(fù)荷集中，需電量大。而原有的220KV變電所XX、XH和火電廠對(duì)某些大型電力用戶供電距離過大，使電壓質(zhì)量不能很好地滿足要求，供電可靠性達(dá)不到預(yù)期要求。所以這些條件為組建220KV變電所提供了必要性，也正是建所的主要目的。220KV降壓變電所位于該地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的樞紐點(diǎn)上，高壓側(cè)以接受系統(tǒng)電能為主，降壓后供電給本地區(qū)的110KV變電所用戶。因此它屬于地區(qū)變電所，對(duì)本地區(qū)的正常供電起到了重要作用。若全所停電，造成重要經(jīng)濟(jì)損失，甚至危及生命。本所電壓等級(jí)為220/110/10KV。其中220KV電壓等級(jí)母線有3回輸出線路；110KV電壓等級(jí)送出2回線路；在低壓側(cè)10KV送出10回線路。1.2負(fù)荷分析變電所綜合最大負(fù)荷是選擇主變壓器容量及臺(tái)數(shù)配置的依據(jù)。將變電所供電范圍內(nèi)所有用戶的負(fù)荷相加乘以同時(shí)系統(tǒng)，并考慮網(wǎng)損后即可得變電所的最大綜合負(fù)荷。其中，各電力用戶的最大綜合負(fù)荷不一定出現(xiàn)在同一時(shí)間。因此，變電所的綜合最大負(fù)荷不是各用戶最大負(fù)荷的直接相加，而是比它們的總和要小些。這些差別，在計(jì)算中是用同時(shí)系統(tǒng)來表示的。且考慮電力網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗，通常，用網(wǎng)損率（2%）來表示。本次設(shè)計(jì)中已經(jīng)出變壓器的容量和臺(tái)數(shù)，因此，不用再計(jì)算最大綜合負(fù)荷。1.3主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電所中，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。根據(jù)有關(guān)《220-500KV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2-88中的規(guī)定，便可選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)、容量和形式。該規(guī)程有關(guān)內(nèi)容如下：第條：主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇。凡裝有兩臺(tái)（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)（組）事故，停運(yùn)后，其余主變壓器應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的70%，在計(jì)及過負(fù)荷能力的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)負(fù)荷。第條：與電力系統(tǒng)連接的220~330KV變壓器，若不受運(yùn)輸條件的限制，應(yīng)選用三相變壓器。第條：220~330KV具有三種電壓的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器額定容量的15%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，均采用三繞組變壓器。注：本次設(shè)計(jì)已經(jīng)給出主變壓器的容量與臺(tái)數(shù)，故這里不必選擇其容量與臺(tái)數(shù)。主變壓器形式的選擇選擇主變壓器時(shí)應(yīng)從相數(shù)、繞組數(shù)、冷卻方式、接線組別等方面選擇。(1)相數(shù)的確定：主變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的容量制造水平、可靠性要求以及運(yùn)輸條件等因素。當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330KV及以下的變電所中一般都應(yīng)選用三相變壓器。(2)繞組數(shù)的確定：主變壓器按其繞組數(shù)分類有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式及低壓繞組分裂式等形式。由于本次設(shè)計(jì)已給出變壓器為三繞組電力變壓器，所以無須再選擇。(3)冷卻形式的確定：變壓器的冷卻形式主要有自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫循環(huán)水（風(fēng)）冷、強(qiáng)迫空氣冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻等。大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫型的冷卻方式。本所變壓器容量為12000KVA，屬于大容量變壓器，故本所采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。(4)調(diào)壓方式：為了保證發(fā)電廠或變電所的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。調(diào)壓方式主要有無載調(diào)壓和有載調(diào)壓。根據(jù)本設(shè)計(jì)的原始資料知本所變壓器采用的是有載調(diào)壓方式。(5)繞組接線組別確定：變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組接線方式只有星型“Y”和三角形“”兩種。我國(guó)110KV及以上電壓變壓器都采用連接；35KV采用連接，其中性點(diǎn)多通過消弧線圈接地；35KV以下高電壓變壓器三相繞組都采用連接。因連接具有消除或限制三次諧波，對(duì)電流和電壓質(zhì)量波形等的不良影響。因此，本所主變壓器采用常規(guī)接線組別，即：Ynynod11(6)線圈種類的確定：變壓器線圈通常有鋁制和銅制兩種。鋁線圈價(jià)格便宜，但銅線圈導(dǎo)電能力高，線損小。在此選用銅制線圈。(7)主變壓器中性點(diǎn)絕緣子水平的選擇：主變壓器中性點(diǎn)絕緣水平有兩種情況：全絕緣和分級(jí)絕緣。①全絕緣：即中性點(diǎn)的絕緣水平與繞組首端的絕緣水平相同。②分級(jí)絕緣：即中性點(diǎn)的絕緣水平低于繞組首端的絕緣水平。在220KV及更高的變壓器中采用分級(jí)絕緣的經(jīng)濟(jì)效益是比較顯著的。而且運(yùn)輸、安裝方便。但必須采用主變中性點(diǎn)（高中壓側(cè)）裝設(shè)專用避雷器加以絕緣保護(hù)，并且所選的中性點(diǎn)避雷器必須與中性點(diǎn)絕緣等級(jí)相當(dāng)。所以，本所主變壓選用中性點(diǎn)半絕緣（分級(jí)絕緣中的一種）?，F(xiàn)將所選的主變壓器容量、臺(tái)數(shù)及形式等參數(shù)列于下表中，如下：表1-1主變型號(hào)臺(tái)數(shù)繞組連接組別電壓體積(長(zhǎng)寬高)備注高壓中壓低壓SFPS7-1200002Ynynod1122011010120006000700沈變注：型號(hào)含義S—三相F—風(fēng)冷P-強(qiáng)迫S—三繞組2.電氣主接線設(shè)計(jì)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(qiáng)電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主接線。用規(guī)定的設(shè)備、文字和圖形等符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。電氣主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，并對(duì)電氣選擇、配電裝置、布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計(jì)，必須綜合處理各個(gè)方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證比較后方可確定。2.1電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求和基本原則接線設(shè)計(jì)的基本要求根據(jù)我國(guó)能源部關(guān)于《220~330KV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2-88規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量，負(fù)荷性質(zhì)，線路，變壓器連接元件總數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴(kuò)建等要求?！睂?duì)電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求，概括地說應(yīng)包括可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性及可擴(kuò)建性四方面。(1)可靠性所謂可靠性是指電氣主接線能可靠地工作，以保證對(duì)用戶不間斷地供電。評(píng)價(jià)主接線的指標(biāo)是：斷路器檢修時(shí)是否影響供電。線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。變電所全部停電的可靠性。(2)靈活性主接線的靈活性有以下幾點(diǎn)要求：①調(diào)度時(shí)，應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器與線路，電度配電源和負(fù)荷，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。②檢修時(shí)，可方便地停運(yùn)斷路器、母線及其幾許電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不至于影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對(duì)用戶的供電。③擴(kuò)建時(shí)，可以容易地從初期接線過度到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝機(jī)組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對(duì)一次和二次部分的改建工作量最少。(3)經(jīng)濟(jì)性接線在滿足可靠性、磷火性要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。①投資?、谡嫉孛娣e少③電能損失少。電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則(1)考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用：變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定電氣主接線的主要因素。本所是環(huán)網(wǎng)接入系統(tǒng)中220/110/10KV三個(gè)電壓等級(jí)的地區(qū)變電所，對(duì)于地區(qū)負(fù)荷具有重要意義和作用。考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模：變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)5~10年電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行，本所(3)考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響：對(duì)重要的Ⅰ級(jí)和Ⅱ級(jí)負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，主接線在回?cái)?shù)較多的條件采用旁母接線。(4)考慮主變臺(tái)數(shù)及容量對(duì)主接線的影響：本所有兩臺(tái)120MVA的主變壓器，屬大型變壓器，故其要求有很高的接線形式，如：雙母線形式等。2.2各電壓等級(jí)電氣主接線設(shè)計(jì)根據(jù)我國(guó)能源部有關(guān)《220~330KV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2-88規(guī)定：第條：220KV變電所中的110KV配電裝置，當(dāng)出線回?cái)?shù)在6回以上時(shí)，宜采用雙木锨接線。220KV變電所中的220KV配電裝置出線在4回及以上時(shí)采用雙母線或其它接線，220KV變電所中的110KV出線回?cái)?shù)為6回及以上，220KV出線回?cái)?shù)4回以上時(shí)，可裝設(shè)專用旁母。第條：凡設(shè)有旁路母線的63~500KV配電裝置，主變壓器回?cái)?shù)中的斷路器均宜接入旁路母線。根據(jù)有關(guān)《35-110KV變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：第條：當(dāng)變電所裝有兩臺(tái)主變壓器時(shí)，6-10KV側(cè)采用分段單母線。各電壓等級(jí)電氣主接線設(shè)計(jì)根據(jù)原始資料，現(xiàn)分別分析各電壓等級(jí)可能采用的最佳方案列出，以篩選組合的方法組成最佳可比方案，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。（1）220KV側(cè)電氣主接線設(shè)計(jì)本所220KV電壓級(jí)母線有3回輸出線路，根據(jù)有關(guān)規(guī)程和經(jīng)驗(yàn)，列出2個(gè)可比性方案進(jìn)行比較，如下表所示表2-1方案要求Ⅰ：雙母線接線Ⅱ：?jiǎn)文妇€帶旁路接線可靠性①通過隔離開關(guān)的倒換操作可以輪流檢修一組母線而不使供電中斷。②一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。③檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開所連的母線，閉合另一對(duì)應(yīng)的隔離開關(guān)不使回路斷電。①該接線簡(jiǎn)單清晰投資略小。檢修任一出險(xiǎn)斷路器時(shí)，由旁路斷路器代替被檢修的出險(xiǎn)斷路器工作，不需停電。②母線檢修或故障時(shí)，其220KV配電裝置則全部停電。靈活性①各個(gè)電源和回路負(fù)荷可以任意分配到某一母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式、調(diào)度和潮流變化的需要。②通過倒換操作可組成各種運(yùn)行方式：?jiǎn)文妇€分段（帶旁母）運(yùn)行/單母線（帶旁母）運(yùn)行/固定連接方式運(yùn)行等。③擴(kuò)建方便，向雙母線左右任一方向擴(kuò)建，在施工中不會(huì)造成原有回路停電。①該接線方式只有一條母線，檢修母線時(shí)會(huì)造成整個(gè)回路停電。②檢修任一出線斷路器時(shí)，該回路必須停電才能檢修。設(shè)置旁路母線的目的就是可以不停電地檢修任一出線斷路器。此接線方式?jīng)]有雙母線接線方式靈活、方便。經(jīng)濟(jì)性此方式與方案Ⅱ相比停電的機(jī)會(huì)減少了，必須停電的時(shí)間縮短了，減小了經(jīng)濟(jì)損失，也利用其靈活性，方便施工，減少投資。旁路母線系統(tǒng)增加了許多設(shè)備，造價(jià)昂貴，運(yùn)行復(fù)雜，增加了投資。經(jīng)過兩個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案Ⅰ比方案Ⅱ更可靠，更靈活，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。（2）110KV側(cè)電氣主接線設(shè)計(jì)由于此電壓級(jí)的出線僅為2回，按照規(guī)程要求，采用橋形接線形式。同樣列出兩個(gè)方案。方案Ⅰ：內(nèi)橋接線；方案Ⅱ：角形接線。兩個(gè)方案的比較列于下表中：表2-2方案要求Ⅰ：內(nèi)橋接線Ⅱ：角形接線可靠性當(dāng)檢修橋斷路器時(shí)，為不使系統(tǒng)開環(huán)運(yùn)行，可增設(shè)“外跨條”，靠跨條維持兩臺(tái)主變并列運(yùn)行。跨條上串聯(lián)兩組隔離開關(guān)，是為了在檢修跨條隔離開關(guān)時(shí)，不必為了安全而全部停電，增加了可靠性。開環(huán)運(yùn)行時(shí)某一線路或斷路器故障，將造成供電絮亂，使相鄰?fù)旰玫脑荒馨l(fā)揮作用，被迫停運(yùn)，降低了可靠性。靈活性①當(dāng)輸電線路較長(zhǎng)，故障機(jī)會(huì)較多，而變壓器有不需經(jīng)常切換時(shí)，采用此接線形式比較方便、靈活。②經(jīng)適當(dāng)布置可較容易經(jīng)適當(dāng)布置可較容易過度成單母線分段或雙母線分段開換運(yùn)行與閉環(huán)運(yùn)行時(shí)工作電流相差很大，且每一回路連接兩臺(tái)斷路器，每一斷路器又連接兩個(gè)回路，使繼電保護(hù)整定和控制都比較復(fù)雜經(jīng)濟(jì)性高壓電阻少，布置簡(jiǎn)單，造價(jià)低。此接線方式建成后擴(kuò)建比較困難，增加投資。經(jīng)過兩個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案Ⅰ比方案Ⅱ更可靠、靈活，經(jīng)濟(jì)性較好。（3）10KV側(cè)電氣主接線設(shè)計(jì)鑒于出線回路多，且為直饋線，電壓又較低，宜采用屋內(nèi)配電，其負(fù)荷也較低。用樣，此電壓級(jí)的電氣主接線也采用兩個(gè)方案。方案Ⅰ：?jiǎn)文妇€分段接線；方案Ⅱ：?jiǎn)文妇€接線。兩個(gè)方案優(yōu)缺點(diǎn)的比較列于下表中：表2-3方案優(yōu)缺點(diǎn)Ⅰ：?jiǎn)文妇€分段接線Ⅱ：?jiǎn)文妇€接線優(yōu)缺點(diǎn)①當(dāng)任一母線或某一臺(tái)母線隔離開關(guān)故障及檢修時(shí)，自動(dòng)或手動(dòng)跳開分段斷路器，僅為一半線路停電，另一母線上的各回路仍可正常運(yùn)行。②對(duì)重要回路，均以雙回路供電，保證供電的可靠性。接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建，也便于采用成套配電裝置，隔離開關(guān)僅用于檢修，不作為操作電器，不易發(fā)生誤操作?？煽啃圆桓?，不夠靈活。斷路器檢修時(shí)該回路需停電，母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)則需全部停電。經(jīng)過兩個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，方案Ⅰ比方案Ⅱ更可靠、更靈活。兩個(gè)方案的電氣主接線如圖一和圖二所示：圖一方案Ⅰ圖二方案Ⅱ綜上所述，根據(jù)每個(gè)電壓級(jí)電氣主接線的兩個(gè)方案的比較，在技術(shù)上、優(yōu)缺點(diǎn)上，每個(gè)電壓級(jí)電氣主接線的方案Ⅰ比方案Ⅱ明顯合理，且更可靠，更靈活；在經(jīng)濟(jì)上也比較占優(yōu)勢(shì)。鑒于該變電所為地區(qū)變電所，應(yīng)以可靠性和靈活性為主。所以經(jīng)綜合分析，選用方案Ⅰ為最終設(shè)計(jì)方案。即：220KV側(cè)電氣主接線為雙母線分段形式；110KV側(cè)電氣主接線為內(nèi)橋接線形式；10KV側(cè)電氣主接線為單母線分段接線形式。3.短路電流計(jì)算3.1短路電流計(jì)算的目的與系統(tǒng)運(yùn)行方式的確定短路電流計(jì)算的目的：本設(shè)計(jì)中計(jì)算短路電流另成一章，可知其具有一定的意義。其目的主要是為了進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)。系統(tǒng)運(yùn)行方式的確定；由電力系統(tǒng)相關(guān)教材可知，系統(tǒng)運(yùn)行方式主要有三種，即：最大運(yùn)行方式、正常運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式。本次設(shè)計(jì)中不采用正常運(yùn)行方式，故僅介紹其它兩種運(yùn)行方式。系統(tǒng)最大運(yùn)行方式：根據(jù)系統(tǒng)最大負(fù)荷的需要，電力系統(tǒng)中的所有可以投入的發(fā)電設(shè)備都投入運(yùn)行（全部或絕大部分運(yùn)行），以及所有線路和規(guī)定接地的中性點(diǎn)全部投入運(yùn)行的方式。該運(yùn)行方式是考慮了系統(tǒng)5~10年的發(fā)展，對(duì)于本次設(shè)計(jì)要考慮兩臺(tái)主變投入運(yùn)行，該運(yùn)行方式主要用在電氣設(shè)備的選擇、校驗(yàn)和繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)中。系統(tǒng)最小運(yùn)行方式：根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷為最小，投入與之相適應(yīng)的發(fā)電設(shè)備，且系統(tǒng)中性點(diǎn)有少部分接地的運(yùn)行方式。此方式主要針對(duì)近期系統(tǒng)規(guī)模而言（一臺(tái)主變投入運(yùn)行）主要用在保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)中.3.2短路形式的確定與短路計(jì)算點(diǎn)的確定短路形式的確定：三相系統(tǒng)中短路的基本類型有四種，分別為：①三相短路，②兩相短路，③兩相接地短路，④單相接地短路。電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)與熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般按三相短路計(jì)算，這主要使用于變電所中。因?yàn)樽冸娝嚯娫措姎饩嚯x較遠(yuǎn)，三相短路時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重。發(fā)電廠附近，當(dāng)計(jì)算電抗較?。╔JS≤0.6）時(shí)，電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定校驗(yàn)按兩相短路來驗(yàn)算。因?yàn)閮上喽搪窌r(shí)發(fā)熱最嚴(yán)重。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，穩(wěn)定校驗(yàn)均采用三相短路的條件來分析。短路計(jì)算點(diǎn)的確定：選取短路點(diǎn)的個(gè)數(shù)，主要依據(jù)變電所的電壓等級(jí)數(shù)，本所有三個(gè)電壓等級(jí)，故應(yīng)至少選擇三個(gè)短路電流計(jì)算點(diǎn),分別代表220KV、110KV和10KV工作母線上的短路點(diǎn)。即（K1、K2和K3）然后根據(jù)這三個(gè)短路點(diǎn)來依次計(jì)算對(duì)應(yīng)點(diǎn)的短路電流值，并利用這三個(gè)短路電流值來分別校驗(yàn)對(duì)應(yīng)電壓等級(jí)母線上的電氣設(shè)備，及與母線相連的進(jìn)出線上的電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。若滿足要求，則不需要再計(jì)算。否則，若某個(gè)（些）電氣設(shè)備經(jīng)校驗(yàn)不滿足，則要針對(duì)這個(gè)（些）電氣設(shè)備重新確定一個(gè)（些）短路點(diǎn)再進(jìn)行短路電流計(jì)算，然后再校驗(yàn)，或者改用性能更好的電氣開關(guān)設(shè)備。3.3短路電流的計(jì)算高壓短路電流的計(jì)算一般只計(jì)及各元件（即發(fā)電機(jī)、變壓器、線路）等的電抗，采用標(biāo)么制中各物理量均用標(biāo)么制來表示，使運(yùn)算步驟簡(jiǎn)單，數(shù)值簡(jiǎn)明，便于分析。標(biāo)么制一般數(shù)學(xué)表達(dá)式為；標(biāo)么制（相對(duì)值）=基準(zhǔn)值的選取基準(zhǔn)值有四個(gè)：分別為基準(zhǔn)容量（S），基準(zhǔn)電壓（），基準(zhǔn)電流（）和基準(zhǔn)電抗（）。其選取有一定的隨意，不過，為了計(jì)算方便，對(duì)于本設(shè)計(jì)中通常選取基準(zhǔn)容量S=100MVA，基準(zhǔn)電壓=各電壓級(jí)的平均額定電壓，即對(duì)本變電所有：S=230KV，115KV和10.5KV。當(dāng)基準(zhǔn)容量（MVA）與基準(zhǔn)電壓（KV）選定后，基準(zhǔn)電流（KV）與基準(zhǔn)阻抗（）便已決定。基準(zhǔn)電流=，基準(zhǔn)阻抗=（近似計(jì)算法）各元件電抗標(biāo)么值的計(jì)算1）系統(tǒng)S或發(fā)電廠T的等效電抗標(biāo)么值：式中：、為系統(tǒng)或發(fā)電廠以其本身容量為基準(zhǔn)值等效電抗標(biāo)么值。2）線路電抗標(biāo)么值：式中：為線路單位長(zhǎng)度電抗值，其中單導(dǎo)線/KM兩分裂導(dǎo)線/KM。3）電抗器標(biāo)么值：式中：%為電抗器銘牌上的電抗百分?jǐn)?shù)、為其額定電壓與額定電流4）變壓器電抗標(biāo)么值：本設(shè)計(jì)中主變?yōu)槿@組且已給出了各繞組兩兩之間的短路電壓百分?jǐn)?shù)，即：%、%、%，則可求出各繞組的短路電壓百分?jǐn)?shù)分別為：=[%+%-%]=[%+%-%]=[%+%-%]然后按各雙繞組變壓器相似的計(jì)算公式求出變壓器各繞組電抗的標(biāo)么值：各短路點(diǎn)短路電流的計(jì)算：①網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)，得到各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗（）。②求各電源的計(jì)算電抗。（將各轉(zhuǎn)移電抗按各電源歸算）=③查運(yùn)算曲線，得到以電源容量為基準(zhǔn)容量的各電源送至短路點(diǎn)電流的標(biāo)么值，即：、、。④求③中各電流的有名值之和，即為短路點(diǎn)的短路電流。（求出各電流有名值、、、沖擊值）本設(shè)計(jì)中有電源、和系統(tǒng)3個(gè)電源，現(xiàn)將各短路電流計(jì)算值列于下表中，計(jì)算過程詳見《計(jì)算書》短路電流計(jì)算值（KA）短路點(diǎn)220KV側(cè)（K1點(diǎn)）110KV側(cè)（K2點(diǎn)）10KV側(cè)（K3點(diǎn)）表3-1短路電流計(jì)算值4.電氣設(shè)備選擇本次設(shè)計(jì)中電氣選擇的主要任務(wù)：選擇各電壓級(jí)的斷路器，相應(yīng)的隔離開關(guān)，用于保護(hù)和測(cè)量用的電流互感器，將高壓變成低壓的電壓互感器，以及各電壓級(jí)的母線，支柱絕緣子與穿墻套管等。高壓斷路器的主要功能是:正常運(yùn)行時(shí),用它來倒換運(yùn)行方式,把設(shè)備或線路接入電路或退出運(yùn)行,起著控制作用;當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí),能快速切除故障回路,保證無故障部分能正常運(yùn)行,其保護(hù)作用。隔離開關(guān),在檢修電氣設(shè)備時(shí),用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離.在倒閘操作時(shí),,投入備用母線或旁路母線以改變運(yùn)行方式,配合斷路器完成操作,同時(shí)隔離開關(guān)還可以用來分合小電流。電流互感器與電壓互感器,是將一次回路的大電流或大電壓轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的二次測(cè)的低電流和低電壓,以保證設(shè)備和人身安全。穿墻套管有瓷絕緣和油紙電容式絕緣兩種，前者用于6—35KV系統(tǒng)，后者用于60—500KV中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。4.1選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的一般條件(1)按照正常工作電壓選擇設(shè)備額定電壓所選設(shè)備的最高允許電壓必須高于或等于所在電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。設(shè)備允許長(zhǎng)期承受的最高工作電壓，廠家一般規(guī)定為相應(yīng)電網(wǎng)額定電壓的1.1~4.15倍，而電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行的最高工作電壓也在此范圍內(nèi)，可用下式表示：≥式中 —設(shè)備所在電網(wǎng)的額定電壓，KV?！O(shè)備的額定電壓，KV。(2)按工作電流選擇設(shè)備額定電流所選設(shè)備的額定電流應(yīng)大于或等于所在回路的最高長(zhǎng)期工作電流：≥應(yīng)當(dāng)注意，有關(guān)手冊(cè)中給出的各種電器的額定電流，均是按標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件確定的。當(dāng)設(shè)備實(shí)際使用環(huán)境不同時(shí)，應(yīng)對(duì)其額定電流進(jìn)行修正。(3)按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面可使得年計(jì)算費(fèi)用最低。對(duì)應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，將有一個(gè)年計(jì)算費(fèi)用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度J，導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面S=/J。上式中—正常工作時(shí)的最大持續(xù)電流。根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程》第條規(guī)定，除配電裝置的匯流母線以外較長(zhǎng)導(dǎo)體的截面應(yīng)按照經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇，選擇后應(yīng)按照長(zhǎng)期發(fā)熱來校驗(yàn)。根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程》第條規(guī)定20KV及以下回路的正常工作電流在4000A及以下時(shí)，宜選用矩形導(dǎo)體，在4000—8000A時(shí)，宜選用槽形導(dǎo)體。110KV及以上高壓配電裝置，當(dāng)采用硬導(dǎo)體時(shí)，宜用鋁合金管形導(dǎo)體，也可選用軟導(dǎo)體，如鋼芯鋁鉸線，組合導(dǎo)線等。4.2電氣設(shè)備的型式選擇主母線的選擇根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程》第條規(guī)定載流導(dǎo)體宜采用鋁質(zhì)材料。斷路器的選擇按照《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》中高壓斷路器選擇規(guī)定：斷路器型式的選擇除應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定選擇斷路器。隔離開關(guān)的選擇根據(jù)《發(fā)電廠電氣部分》附錄三選擇隔離開關(guān)。電壓互感器的選擇根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程》第條的規(guī)定，電壓互感器的型式應(yīng)按下列使用條件選擇：①3~20KV屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。②35KV配電裝置宜采用電磁式電壓互感器。③110KV及以上配電裝置，當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級(jí)滿足要求時(shí)，宜采用電容式電壓互感器。絕緣子的選擇根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程》第條的規(guī)定，屋外絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子，屋外支柱絕緣子需倒裝時(shí)，采用懸掛式支柱絕緣子。屋內(nèi)支柱絕緣子宜采用聯(lián)合膠裝的多棱式支柱絕緣子。穿墻套管的選擇根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程》第條的規(guī)定，屋內(nèi)配電裝置宜采用鋁導(dǎo)體穿墻套管，對(duì)于母線型穿墻套管應(yīng)校核窗口允許穿過的母線尺寸。4.3電氣設(shè)備和導(dǎo)體選擇結(jié)果覽表表4-1高壓斷哭器選擇結(jié)果電壓等級(jí)型號(hào)計(jì)算數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)KVAKAKAKASKVAKAKAKAS220KVSW6-220/1200220220120021551764110KVSW4-110/100011011010002155102410KVSN4-10G/80001072751514210800010530029929表4-2隔離開關(guān)選擇結(jié)果電壓等級(jí)型號(hào)計(jì)算數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)KVAKAKAKASKVAKAKAKAS220KVGW7-220、220D/600220220600—552205110KVGW5-110GK1101101000—83250010KVGN10-10T/900010727515142109000—30050000表4-3電壓互感器選擇結(jié)果電壓等級(jí)安裝地點(diǎn)型號(hào)220220KV進(jìn)線YDR-220220KV母線JCC2-220110110KV母線JCC2-1101010KV母線JSJW-10表4-4電流互感器選擇結(jié)果電壓等級(jí)安裝地點(diǎn)型號(hào)220220KV進(jìn)線LCW-220220KV母線LCW-220110110KV母線LCWD-1101010KV母線LMZ-15表4-5母線選擇結(jié)果電壓等級(jí)型號(hào)選擇結(jié)果計(jì)算結(jié)果Smm放置方式Amm220KVLWY-220-10-505（矩形）250平放7010LWY-10-6870（槽型）6870Y-Y彎曲7072751500表4-6支柱絕緣子、穿墻套管選擇結(jié)果電壓等級(jí)設(shè)備名稱類型型號(hào)220KV支柱絕緣子戶外ZS-220穿墻套管戶外CR-220-60010KV支柱絕緣子戶外ZPD-10-35穿墻套管戶外ZPD-10-35注：電氣設(shè)備選擇具體計(jì)算見計(jì)算書。5.配電裝置及總平面布置設(shè)計(jì)5.1配電裝置設(shè)計(jì)原則(1)高壓配電裝置的設(shè)計(jì)必須認(rèn)真貫徹國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，并應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點(diǎn)和運(yùn)行、檢修等要求，合理地制訂布置方案和選用設(shè)備，并積極慎重地采用新布置、新設(shè)備和新材料，使設(shè)計(jì)做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便。(2)配電裝置中相鄰帶電部分的額定電壓不同時(shí)，應(yīng)按較高的額定電壓確定其安全凈距。(3)屋外配電裝置帶電部分的上面或下面不應(yīng)有照明、通信和信號(hào)線路架空跨越或穿過；屋內(nèi)配電裝置帶電部分的上面不應(yīng)有明敷或動(dòng)力線路跨越。(4）考慮地理情況的環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地。35KV及以下宜采用屋內(nèi)布置。5.2型式選擇與配電裝置選擇形式的選擇配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關(guān)電器、保護(hù)和測(cè)量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。按電器裝設(shè)地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)和屋外；按組裝方式，又可分為裝配式和成套式。配電裝置的型式選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，逼供結(jié)合運(yùn)行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。一般情況下，在大、中型發(fā)電廠和變電所中，35KV及以下的配電裝置宜采用屋內(nèi)式；110KV及以上多為屋外式。當(dāng)在污穢地區(qū)或市區(qū)建110KV屋內(nèi)和屋外配電裝置的造價(jià)相近時(shí)，宜采用屋內(nèi)型。配電裝置設(shè)計(jì)的基本步驟：(1)根據(jù)配電裝置的電壓等級(jí)、電器的型式、出線多少和方式，有無電抗器，地形、環(huán)境條件等因素選擇配電裝置的型式。(2)擬定配電裝置的配置圖。按照所選設(shè)備的外形尺寸、運(yùn)輸方法、檢修及巡視的安全和方便等要求，遵照規(guī)程參考典型設(shè)計(jì)繪制圖。220KV電壓級(jí)配電裝置選擇選擇配電裝置的型式，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運(yùn)行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。分相中型配置與普通中型配置不同的是將一組母線隔離開關(guān)分解為A、B、C三相，每相隔離開關(guān)布置在該母線之下，可取消復(fù)雜的雙層結(jié)構(gòu)，布置清晰，可節(jié)約用地20%~30%。屋外配電裝置的型式除與主接線有關(guān)，還與場(chǎng)地位置、面積、地質(zhì)、地形條件及總體布置有關(guān)，并受材料供應(yīng)、施工、運(yùn)行和檢修要求等因素的影響和限制。普通中型配電裝置國(guó)內(nèi)采用較多，施工、檢修和運(yùn)行都比較方便，抗震能力較好，造價(jià)比較低。缺點(diǎn)是占地面積較大。一般110~220KV很少采用。高型配電裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是占地面積少，一般比普通中型節(jié)約用地50%左右。根據(jù)以上原則220KV配電裝置宜采用屋外式、高型配置。5.3總平面設(shè)計(jì)在變電所中電氣設(shè)施是總平面布置的主體，布置時(shí)應(yīng)考慮電氣設(shè)施之間的有機(jī)聯(lián)系和與外界出線方向、出線走廊和市政設(shè)施的配合。降壓變電所主要由屋內(nèi)、外配電裝置、主變壓器、主控制室及輔助設(shè)施等組成。總體布置應(yīng)根據(jù)外界條件，依據(jù)配電裝置的電壓等級(jí)和型式、出線方向和方式、出線走廊的條件、地形情況等因素，并滿足防火及環(huán)境保護(hù)要求，因地制宜進(jìn)行設(shè)計(jì)。6.防雷設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)中雷害來源有兩種：1、直擊雷2、雷電侵入波，其中直擊雷造成的損失最大，可采用避雷針，避雷器等防雷措施來防止直擊雷。避雷針保護(hù)根據(jù)《電力設(shè)備過電壓保護(hù)技術(shù)規(guī)程》SDJ7—79中的規(guī)定：110KV線路，一般沿全線架設(shè)避雷線，在雷擊特別強(qiáng)烈的地方，宜架設(shè)雙避雷線。10KV線路一般不設(shè)全線避雷線。6.1防雷設(shè)計(jì)原則根據(jù)《高壓配電裝置技術(shù)規(guī)程》SDJ7—79的規(guī)定第70條：獨(dú)立避雷針（線）宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置，獨(dú)立避雷針不應(yīng)設(shè)在人經(jīng)常通行的地方，避雷針及其接地裝置與道路或出入口等的距離不宜超過3m，否則應(yīng)采取均壓措施，或鋪設(shè)礫石或?yàn)r青地面第72條：110KV及以上配電裝置，可將線路的避雷線引接到出線門型架構(gòu)上，35—60KV配電裝置，在土壤電阻率不大于500Ω?m的地區(qū)，允許將線路的避雷線引接到出線門型架構(gòu)上，但應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。第78條：變電站的每相母線上都應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器,應(yīng)以最短的接地線與配電裝置的主接地網(wǎng)連接，同時(shí)應(yīng)在其附近架設(shè)集中接地裝置。第83條：連接的三繞組變壓器的10KV繞組，如有開路運(yùn)行的可能，應(yīng)采用防止靜電感應(yīng)電壓危害該繞組絕緣的措施。在其一相出線上裝設(shè)一只閥型避雷器。下列情況的變壓器中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)避雷器：1）直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為分級(jí)絕緣且裝有隔離開關(guān)時(shí)。2）直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)為全絕緣，但變電所為單進(jìn)線且為單臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)（因多路進(jìn)線可以分流雷電流）。3）不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的中性點(diǎn)一般不必裝設(shè)，但多雷區(qū)且單進(jìn)線變壓器中性點(diǎn)需裝設(shè)。根據(jù)以上原則本次設(shè)計(jì)中避雷器的選擇結(jié)果如下：設(shè)備名稱安裝地點(diǎn)型號(hào)避雷器220KV母線Y10W5-220110KV進(jìn)線側(cè)Y10W5-11010KV母線FZ-1010KV出線FZ-10主變中性點(diǎn)FZ-407.繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)根據(jù)《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》SDJ6—83對(duì)繼電保護(hù)有如下要求：(1)電力系統(tǒng)的電力設(shè)備和線路應(yīng)裝設(shè)短路故障和異步運(yùn)行的保護(hù)裝置，電力設(shè)備和線路的保護(hù)應(yīng)有主保護(hù)和后備保護(hù)，必要時(shí)增設(shè)輔助保護(hù)。主保護(hù)應(yīng)滿足系統(tǒng)穩(wěn)定及設(shè)備安全要求，有選擇地切除被保護(hù)設(shè)備和安全線路故障的保護(hù)。后備保護(hù)是主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，用以切除故障的保護(hù)。后備保護(hù)可分為近后備和遠(yuǎn)后備兩種方式。①進(jìn)后備是當(dāng)主保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備，當(dāng)斷路器拒動(dòng)時(shí)由斷路器失靈保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。②遠(yuǎn)后備是當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護(hù)實(shí)現(xiàn)后備。③輔助保護(hù)是為補(bǔ)充主保護(hù)和后備保護(hù)的不足而增設(shè)的簡(jiǎn)單保護(hù)，電力設(shè)備和線路的異常運(yùn)行保護(hù)，是反應(yīng)被保護(hù)電力設(shè)備或線路異常運(yùn)行狀態(tài)的保護(hù)。(2)繼電保護(hù)裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的要求。7.1變壓器主保護(hù)保護(hù)配置(1)差動(dòng)保護(hù)(2)瓦斯保護(hù)(3)后備保護(hù)：由接地故障后備（零序）和相間故障后備。(4)過負(fù)荷保護(hù)：動(dòng)作于信號(hào)。7.2變壓器后備保護(hù)為了防止變壓器外部故障引起的過電流及作為變壓器之后備保護(hù)，在變壓器上裝設(shè)帶低電壓或不帶低電壓閉鎖的過電流保護(hù)裝置。若其靈敏度不夠或?yàn)榱撕?jiǎn)化保護(hù)接線，也可裝設(shè)帶復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)。零序過電流保護(hù)①降壓所一般只裝設(shè)兩臺(tái)主變（分級(jí)絕緣），一臺(tái)中性點(diǎn)直接接地，一臺(tái)不接地，為了防止在單相接地故障時(shí)中性點(diǎn)不接地的變壓器遭受到過電壓的危害，保護(hù)裝置以第一時(shí)限跳開中性點(diǎn)不接地的變壓器各側(cè)，以第二段時(shí)限跳開本變壓器。②零序閉鎖。變壓器過負(fù)荷保護(hù)，單側(cè)電源的三卷變，過負(fù)荷保護(hù)裝于電源側(cè)及線圈容量較小的一側(cè)。7.3母線保護(hù)中阻抗母線差動(dòng)保護(hù)準(zhǔn)則：(1)在電流互感器不發(fā)生飽和現(xiàn)象時(shí)，測(cè)量回路測(cè)量到的各單元電流之和在正常運(yùn)行及母線外部發(fā)生故障時(shí)為零，在母線內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)為各短路電流之和。(2)電流互感器因暫態(tài)分量中的直流分量或很大的短路電流造成飽和時(shí)，其二次回路阻抗將下降，全飽和時(shí)二次輸出電流為零，此時(shí)，電流互感器二次回路的總阻抗可以用一總的直流電阻來代替。(3)對(duì)母線內(nèi)部故障而言，空載線路的電流互感器二次回路阻抗可以用相當(dāng)大的勵(lì)磁電抗來代替。(4)無論一次流過多大的電流，線路電流互感器在故障的最初瞬間不會(huì)發(fā)生飽和，在1/4—1/2周波內(nèi)能正確傳變一次電流。結(jié)論畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是在大學(xué)期間最后一個(gè)最重要是綜合性實(shí)踐環(huán)節(jié)，是在對(duì)大學(xué)四年找能夠所學(xué)的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)、和對(duì)解決實(shí)際問題進(jìn)行設(shè)計(jì)（或研究）的綜合性訓(xùn)練。歷時(shí)兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在老師們的辛勤指導(dǎo)下，通過查閱資料，分析和研究，終于完成了一份滿意的畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過此次設(shè)計(jì)，鍛煉了我解決實(shí)際問題的能力，漸漸培了我嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和務(wù)實(shí)的學(xué)習(xí)作風(fēng)，也為以后的工作和學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)過程中，得到了老師們的大力幫助，同時(shí)也得到了我的朋友和室友們的幫助和支持，在此一并致以最誠(chéng)摯的謝意！由于此次時(shí)間倉促，自己又對(duì)所學(xué)的知識(shí)不夠全面，設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤之處，望老師批評(píng)指正。第二部分計(jì)算書1.短路電流的計(jì)算1.1根據(jù)任務(wù)書提供的原始資料，此變電所與電力系統(tǒng)的連接電路圖，如圖1-1所示。圖1-11.2根據(jù)此電路圖畫出待建變電所的等值電路圖，如圖1-2所示。圖1-2圖1-21.3參數(shù)計(jì)算（均用標(biāo)么值，為方便省去*號(hào)）取=100MVA，=（本次計(jì)算中為230KV、115KV、10.5KV）=[%+%-%]/120=（24=[%+%-%]/120==[%+%-%]/120=（14.7+8.8-24.7）/120=01.4各短路點(diǎn)短路電流的計(jì)算1.4.1220KV側(cè)短路電流的計(jì)算（即K1點(diǎn)短路電流）（1）根據(jù)等值電路圖，電抗合并，畫出K1點(diǎn)的等值電路圖，如圖1-3所示。圖1-3圖1-4（2）Y→△變換，如圖1-4所示。因21號(hào)電抗是連接兩個(gè)電源的支路，與短路點(diǎn)電流無關(guān)，故可略去不畫。其中19、20、16號(hào)電抗即為各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。（3）將轉(zhuǎn)移電抗化為各電源到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗：=0.567（4）計(jì)算各電源共給的短路電流：根據(jù)計(jì)算電抗查運(yùn)算曲線（本設(shè)計(jì)中查汽輪發(fā)電機(jī)曲線），可求出各個(gè)時(shí)刻的短路電流標(biāo)么值，進(jìn)而求出有名值。①電源供給在短路點(diǎn)產(chǎn)生的短路電流，先以電源容量為基準(zhǔn)容量，以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=0.628KA查運(yùn)算曲線的0S曲線，對(duì)應(yīng)（）=3.368查運(yùn)算曲線的0.2S曲線，對(duì)應(yīng)（）=2.93查運(yùn)算曲線的4S曲線，對(duì)應(yīng)（）=2.32②電源供給在短路點(diǎn)產(chǎn)生的短路電流，先以電源容量為基準(zhǔn)容量，以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=0.118KA查運(yùn)算曲線的0S曲線，對(duì)應(yīng)（）=2.811查運(yùn)算曲線的0.2S曲線，對(duì)應(yīng)（）=2.14查運(yùn)算曲線的4S曲線，對(duì)應(yīng)（）=2.31③系統(tǒng)供給在短路點(diǎn)產(chǎn)生的短路電流，先以系統(tǒng)容量為基準(zhǔn)容量，以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=5.27KA查運(yùn)算曲線的0S曲線，對(duì)應(yīng)（）=1.85查運(yùn)算曲線的0.2S曲線，對(duì)應(yīng)（）=1.98查運(yùn)算曲線的4S曲線，對(duì)應(yīng)（）=1.88經(jīng)過以上計(jì)算得出220KV側(cè)（K1點(diǎn)）三相短路的短路總電流為：短路沖擊電流為： 1.4.2110KV側(cè)短路電流的計(jì)算（即K2點(diǎn)短路電流）（1）根據(jù)等值電路圖，電抗合并，畫出K2點(diǎn)的等值電路圖，如圖1-5所示。（2）Y→△變換，如圖1-6所示。圖1-6圖1-7因21號(hào)電抗是連接兩個(gè)電源的支路，與短路點(diǎn)電流無關(guān)，故可略去不畫。（3）并聯(lián)電抗合并，如圖1-7所示。（4）星→網(wǎng)變換求出各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗，如圖1-8所示。=4.68.（5）將轉(zhuǎn)移電抗化為各電源到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗==2.2圖1-8（6）計(jì)算各電源共給的短路電流：①電源供給在短路點(diǎn)產(chǎn)生的短路電流，先以電源容量為基準(zhǔn)容量，以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=1.255KA查運(yùn)算曲線的0S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.58查運(yùn)算曲線的0.2S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.55查運(yùn)算曲線的4S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.57②電源供給在短路點(diǎn)產(chǎn)生的短路電流，先以電源容量為基準(zhǔn)容量，以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=0.236KA查運(yùn)算曲線的0S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.48查運(yùn)算曲線的0.2S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.45查運(yùn)算曲線的4S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.46③系統(tǒng)供給在短路點(diǎn)產(chǎn)生的短路電流，先以系統(tǒng)容量為基準(zhǔn)容量，以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=10.54KA查運(yùn)算曲線的0S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.301查運(yùn)算曲線的0.2S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.294查運(yùn)算曲線的4S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.301經(jīng)過以上計(jì)算得出110KV側(cè)（K2點(diǎn)）三相短路的短路總電流為：短路沖擊電流為：=2551.4.310KV側(cè)短路電流的計(jì)算（即K3點(diǎn)短路電流）（1）根據(jù)等值電路圖，電抗合并，畫出K3點(diǎn)的等值電路圖，如圖1-9所示。圖1-9圖1-9(2)Y→△變換，如圖1-10所示。圖1-10圖1-11因21號(hào)電抗是連接兩個(gè)電源的支路，與短路點(diǎn)電流無關(guān)，故可略去不畫。(3)并聯(lián)電抗合并，如圖1-11所示。=0.064(因)(4)星→網(wǎng)變換求出各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗，如圖1-12所示。(5)將轉(zhuǎn)移電抗化為各電源到短路點(diǎn)的計(jì)算電抗=1.25=1.52圖1-12(6)計(jì)算各電源共給的短路電流：①電源供給在短路點(diǎn)產(chǎn)生的短路電流，先以電源容量為基準(zhǔn)容量，以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=13.75KA查運(yùn)算曲線的0S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.85查運(yùn)算曲線的0.2S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.78查運(yùn)算曲線的4S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.88②電源供給在短路點(diǎn)產(chǎn)生的短路電流，先以電源容量為基準(zhǔn)容量，以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=2.59KA查運(yùn)算曲線的0S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.68查運(yùn)算曲線的0.2S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.66查運(yùn)算曲線的4S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.69③系統(tǒng)供給在短路點(diǎn)產(chǎn)生的短路電流，先以系統(tǒng)容量為基準(zhǔn)容量，以短路點(diǎn)平均電壓為基準(zhǔn)電壓的電流基準(zhǔn)值：=115.47KA查運(yùn)算曲線的0S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.44查運(yùn)算曲線的0.2S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.43查運(yùn)算曲線的4S曲線，對(duì)應(yīng)（）=0.45經(jīng)過以上計(jì)算得出10KV側(cè)（K3點(diǎn)）三相短路的短路總電流為：短路沖擊電流為:2.電氣設(shè)備的選擇2.1220KV側(cè)電氣設(shè)備選擇高壓斷路器的選擇1）初選型號(hào)母線上最大持續(xù)工作電流：根據(jù)=330.67A，=220KV及布置要求，查表初選型號(hào)為：SW6-220/1200型斷路器。其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為：=220KV，=1200A，額定開斷電流=21KA，動(dòng)穩(wěn)定電流=55KA，熱穩(wěn)定電流（及時(shí)間）=21KA（4S），固有分閘時(shí)間=0.04s，燃弧時(shí)間=0.02S。2）確定短路計(jì)算點(diǎn)短路熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間：S]短路切斷計(jì)算時(shí)間：=0.05+0.04=0.09S3）校驗(yàn)開斷能力：因<0.1S所以=<21KA故滿足要求。4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：<55KA故滿足要求。5）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：因>1S故可不計(jì)非周期分量發(fā)熱影響。==（148.6+1217+139.71）<214=1764KA故滿足要求。以上計(jì)算表明：選SW6-220/1200型斷路器可滿足要求。隔離開關(guān)的選擇根據(jù)220KV側(cè)斷路器的選擇數(shù)據(jù)，=220KV，=396.4KAS，=31.08KA查有關(guān)手冊(cè)選用GW7-220、220D/600型隔離開關(guān)可滿足要求。其額定技術(shù)數(shù)據(jù)與電路計(jì)算數(shù)據(jù)列于下表中：電路計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目GW7-220、220D/600參數(shù)220KV220KV600A—55KAS215=2205KAS由上表可以看出選GW7-220、220D/600型隔離開關(guān)可滿足要求。電壓互感器（PT）的選擇由于電壓參數(shù)較高，電磁式電壓互感器體積較大，成本也過大。因此，電壓互感器采用電容式PT。根據(jù)安裝位置及電壓等級(jí)以及母線上最大長(zhǎng)期工作電流=330.67A等條件，可選用YDR-220型電壓互感器,母線上可選用JCC2-220型電壓互感器。電流互感器（CT）的選擇1）初選型號(hào)根據(jù)220KV側(cè)的最大長(zhǎng)期工作電流=330.67A查表初選型號(hào)為：LCW-220型電流互感器。其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為：電流比4300/5，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)=60熱穩(wěn)定倍數(shù)=602）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：==5184A故滿足要求。3）內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：>滿足要求。母線的選擇1）初選型號(hào)：根據(jù)=330.67A，初選型號(hào)為L(zhǎng)GJ-400型鋼芯鋁絞線。其計(jì)算數(shù)據(jù)為：集膚效應(yīng)系數(shù)=1，因載流量系數(shù)按最高允許溫度+70計(jì)算查表C=87，=31.08KA。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：=因可選用的母線截面積S=400mm>故滿足要求。以上計(jì)算表明選LWY-220-505型硬鋁母線可滿足要求。母線支柱絕緣子的選擇1）初選型號(hào)：根據(jù)=220KV和戶外配置要求，查表初選型號(hào)為：ZS-220型支柱絕緣子。其額抗彎破壞負(fù)荷=2509.8=2450N，計(jì)算跨距=1.2m，220KV側(cè)短路沖擊電流=31.08KA。2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：作用在絕緣子上的電動(dòng)力<2450=1470N故滿足要求。以上計(jì)算表明選ZS-220型支柱絕緣子可滿足要求穿墻套管的選擇：1）初選型號(hào)：根據(jù)=220KV和戶外配置要求，查表初選型號(hào)為：CR-220-600型鋁導(dǎo)體穿墻套管。其額抗彎破壞負(fù)荷=32509.8=31850N，計(jì)算跨距=1.2m，熱穩(wěn)定電流（及時(shí)間）=12KA（5S），220KV側(cè)短路沖擊電流=31.08KA。2）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：作用在穿墻套管上的電動(dòng)力<31850=19110N故滿足要求。3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：KA=396.4KA因>故滿足要求。以上計(jì)算表明：選CR-220-600型鋁導(dǎo)體穿墻套管滿足要求。2.2110KV側(cè)電氣設(shè)備選擇高壓斷路器的選擇1）初選型號(hào)母線上最大持續(xù)工作電流：根據(jù)=661.35A，=110KV及布置要求查表初選SW4-110/1000型號(hào)斷路器,其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為：=110KV,=1000A,額定開斷電流=21KA，動(dòng)穩(wěn)定電流=55KA，熱穩(wěn)定電流（及時(shí)間）=32KA（1S）。固有分閘時(shí)間=0.06S，燃弧時(shí)間2）確定短路計(jì)算點(diǎn)短路熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間：S]短路切斷計(jì)算時(shí)間：=0.05+0.06=0.11S3）校驗(yàn)開斷能力：因>0.1S故=<故滿足要求。4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：<55KA故滿足要求。5）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：因>1S故可不計(jì)非周期分量發(fā)熱影響。==（16.08+158.4+15.84）<321=1024KA故滿足要求。以上計(jì)算表明：選SW4-110/1000型斷路器可滿足要求。隔離開關(guān)的選擇根據(jù)110KV側(cè)斷路器的選擇數(shù)據(jù)，=110KV，=50.44KAS，=10.23KA，查有關(guān)手冊(cè)選用GW5-110GK型隔離開關(guān)可滿足要求。其額定技術(shù)數(shù)據(jù)與電路計(jì)算數(shù)據(jù)列于下表中：電路計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目GW5-110GK參數(shù)110KV110KA1000A—83KAS251=2500KAS由上表可以看出選GW5-110GK型隔離開關(guān)可滿足要求。電壓互感器（PT）的選擇由于電壓參數(shù)較高，電磁式電壓互感器體積較大，成本也過大。因此，電壓互感器采用電容式PT。根據(jù)安裝位置及電壓等級(jí)以及母線上最大長(zhǎng)期工作電流=661.35A等條件，可選用JCC2-110型電壓互感器。電流互感器（CT）的選擇1）初選型號(hào)根據(jù)110KV側(cè)的最大長(zhǎng)期工作電流=661.35A查表初選型號(hào)為：LCWD-110型電流互感器。其額定技術(shù)數(shù)據(jù)為：電流比2600/5，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)=130熱