220kv變壓器(修改)-畢設(shè)論文

PAGEPAGE13摘要隨著我國科學技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機技術(shù)的進步，電力系統(tǒng)對變電站的更要求也越來越高。本設(shè)計討論的是220KV變電站電氣部分的設(shè)計。首先對原始資料進行分析，選擇主變壓器，在此基礎(chǔ)上進行主接線設(shè)計，再進行短路計算，選擇設(shè)備，然后進行防雷接地以及保護、配電裝置設(shè)計。 關(guān)鍵字：變電站；短路計算；設(shè)備選擇；防雷保護。目錄摘要 2引言 5任務書 6第一章主變壓器的選擇 71.1主變壓器的選擇原則 71.1.1主變壓器容量和臺數(shù)的選擇原則 71.1.2主變壓器容量的選擇 71.1.3主變壓器型式的選擇 81.1.4繞組數(shù)量和連接形式的選擇 81.2主變壓器選擇結(jié)果 91.3所用變選擇 9第二章電氣主接線的設(shè)計 112.1主接線概述 112.2主接線設(shè)計原則 112.3主接線的選擇 11第三章220KV變電站電氣部分短路計算 153.1變壓器的各繞組電抗標幺值計算 153.210KV側(cè)短路計算 163.3220KV側(cè)短路計算 193.4110KV側(cè)短路計算 21第四章導體和電氣設(shè)備的選擇 234.1斷路器和隔離開關(guān)的選擇 244.1.1220KV出線、主變側(cè) 244.1.2主變110KV側(cè) 284.1.310KV斷路器隔離開關(guān)的選擇 304.2電流互感器的選擇 354.2.1220KV側(cè)電流互感器的選擇 354.2.2110KV側(cè)的電流互感器的選擇 374.2.310KV側(cè)電流互感器的選擇 384.3電壓互感器的選擇 394.3.1220KV側(cè)母線電壓互感器的選擇 394.3.2110KV母線設(shè)備PT的選擇 404.3.310KV母線設(shè)備電壓互感器的選擇 404.4導體的選擇與校驗 404.4.1220KV母線 404.4.2110KV母線 414.4.310KV母線的選擇 424.4.4變壓器220KV側(cè)引接線的選擇與校驗 444.4.5變壓器110KV側(cè)引接線的選擇與校驗 454.4.6變壓器10KV側(cè)引接線的選擇與校驗 46第五章防雷保護及接地 485.1防雷保護 485.1.1直擊雷過電壓保護 485.1.2雷電侵入波保護 49第六章電氣總平面布置及配電裝置的選擇 516.1配電裝置的確定 516.2電氣總平面布置 516.2.1電氣總平面布置的要求 516.2.2電氣總平面布置 51第七章繼電保護配置 537.1主變保護的配置 537.1.1主變壓器的主保護 537.1.2主變壓器的后備保護 537.2110KV線路相間保護整定計算 537.2.1參數(shù)計算： 537.2.2114開關(guān)相間保護整定計算 547.2.3111開關(guān)相間保護整定計算 55第八章結(jié)束語 58參考文獻 59致謝 60

引言電力事業(yè)的日益發(fā)展緊系著國計民生。它的發(fā)展水平和電氣的程度，是衡量一個國家的國民經(jīng)濟發(fā)展水平及其社會現(xiàn)代化水平高低的一個重要標志。全面建設(shè)小康社會的宏偉目標，從一定意義上講，實現(xiàn)這個宏偉目標，需要強有力的電力支撐，需要安全可靠的電力供應，需要優(yōu)質(zhì)高效的電力服務。本畢業(yè)設(shè)計是在完成本專業(yè)所有課程后進行的綜合能力考核。通過對原始資料的分析、主接線的選擇及比較、短路電流的計算、主要電器設(shè)備的選擇及校驗、線路圖的繪制以及避雷器針高度的選擇等步驟、最終確定了220kV變電站所需的主要電器設(shè)備、主接線圖以及變電站防雷保護方案。通過本次畢業(yè)設(shè)計，達到了鞏固“發(fā)電廠電氣部分”課程的理論知識，掌握變電站電氣部分和防雷保護設(shè)計的基本方法，體驗和鞏固我們所學的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)知識的水平和能力，培養(yǎng)我們運用所學知識去分析和解決與本專業(yè)相關(guān)的實際問題，培養(yǎng)我們獨立分析和解決問題的能力的目的。務求使我們更加熟悉電氣主接線，電力系統(tǒng)的潮流及短路計算以及各種電力手冊及其電力專業(yè)工具書的使用，掌握變電站電氣部分和防雷保護設(shè)計的基本方法，并在設(shè)計中增新、拓寬。提高專業(yè)知識，拓寬、提高專業(yè)知識，完善知識結(jié)構(gòu)，開發(fā)創(chuàng)造型思維，提高專業(yè)技術(shù)水平和管理，增強計算機應用能力，成為一專多能的高層次復合型人才。任務書本次設(shè)計任務新建一座220kV區(qū)域變電所。該所建成后與110kV和220kV電網(wǎng)相連，并供給近區(qū)用戶供電。原始資料該所有220kV、110kV和10kV三個電壓等級。220kV出線6回（其中備用2回），110kV出線10回（其中備用2回），10kV出線12回（其中備用2回）。110kV側(cè)有兩回出線供給大型廠用，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進線，其他地區(qū)變電所進線總負荷為100MVA。10kV側(cè)總負荷為35000kVA，ⅠⅡ類用戶占60%，最大一回出線負荷為2500kVA，最大負荷與最小負荷之比為0.65。本站選址條件較好，土地較為平整充裕，年平均最高溫度40℃，年平均最低氣溫-2℃，地震強度6級以下。第一章主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電站中，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。1.1主變壓器的選擇原則1.1.1主變壓器容量和臺數(shù)的選擇原則1、主變?nèi)萘窟x擇應考慮：（1）主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?～10年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期10～20年的負荷發(fā)展。（2）根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，保證用戶的Ⅰ級和Ⅱ級負荷，對于一般變電所，當一臺主變停運時，其他變壓器容量應能保證全部負荷的60%。（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(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標準化。2.主變臺數(shù)的考慮原則：（1）對大城市的一次變，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，裝兩臺主變?yōu)橐?。?）對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設(shè)計時應考慮裝三臺的可能性。（3）對規(guī)劃只裝兩臺的主變的變電所，其主變基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的1-2級設(shè)計，以便負荷發(fā)展時更換主變。1.1.2主變壓器容量的選擇臺數(shù)選擇又上分析可知應選兩臺主變。主變壓器容量Se的確定：Smax=80+100+35=215MVA同時率取0.85容量確定：Se=0.7×0.85×Smax×e5*0.05Se=0.7×0.85×215×e0.25≈164.3MVA1.1.3主變壓器型式的選擇選擇主變壓器，需考慮如下原則：（1）當不受運輸條件限制時，在330KV及以下的發(fā)電廠和變電站，均應選用三相變壓器。（2）當發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓為500KV時，已經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后，確定選用三相變壓器、兩臺50%容量三相變壓器或單相變壓器組。對于單機容量為300MW、并直接升到500KV的，宜選用三相變壓器。（3）對于500KV變電所，除需考慮運輸條件外，尚應根據(jù)所供負荷和系統(tǒng)情況，分析一臺（或一組）變壓器故障或停電檢修時對系統(tǒng)的影響。尤其在建所初期，若主變壓器為一組時，當一臺單相變壓器故障，會使整組變壓器退出，造成全網(wǎng)停電；如用總?cè)萘肯嗤亩嗯_三相變壓器，則不會造成所停電。為此要經(jīng)過經(jīng)濟論證，來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。在發(fā)電廠或變電站還要根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟性等，確定是否需要備用相。1.1.4繞組數(shù)量和連接形式的選擇具有三種電壓等級的變電所，如各側(cè)的功率均達到主變壓器額定容量的15%以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但需要裝設(shè)無功補償設(shè)備時，主變壓器一般選用三繞組變壓器[5]。1.2主變壓器選擇結(jié)果查《電力工程電氣設(shè)備手冊：電氣一次部分》，選定變壓器的容量為180MVA。由于升壓變壓器有兩個電壓等級，所以這里選擇三繞組變壓器，查《大型變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)》選定主變型號為：SFPS7-18000/220。主要技術(shù)參數(shù)如下：額定容量：180000（KVA）額定電壓：高壓—220±2×2.5%；中壓—121；低壓—10.5（KV）連接組標號：YN/yn0/d11空載損耗：178(KW)阻抗電壓（%）：高中：14.0；中低：7.0；高低：23.0空載電流（%）：0.7所以一次性選擇兩臺SFPS7-180000/220型變壓器為主變。1.3所用變選擇1.選擇原則：所用電負荷按1‰-5‰變電所容量計，這里按照主變?nèi)萘康?‰計算，設(shè)置2臺所用變相互備用。2.所用變?nèi)萘坑嬎?S=2‰Se=150500×2‰=301KVA所用變壓器參數(shù):型號：S9—315/10U1e=6.3±5%（KV）U2e=0.4（KV）連接組別：Y，yn0空載損耗：0.70（KW）阻抗電壓：4（%）空載電流：1.5（%）

第二章電氣主接線的設(shè)計2.1主接線概述電氣主接線是由電氣設(shè)備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡。用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號和文字符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設(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。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。2.2主接線設(shè)計原則電氣主接線的設(shè)計是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計的主題。它與電力系統(tǒng)、電廠動能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經(jīng)濟性的要求等密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大的影響。因此，主接線設(shè)計，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠和變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較，合理地選擇主接線方案。電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、實用、經(jīng)濟、美觀的原則[8]。2.3主接線的選擇根據(jù)主接線方式，并結(jié)合待建變電站的實際，現(xiàn)對各電壓等級采取的主接線方式作如下分述：一、220KV主接線形式的選擇擬定雙母線接線方式或雙母帶旁路接線方式。兩種方式比較：220kV出線6回，而雙母接線使用范圍是110～220KV出線數(shù)為5回及以上時。滿足主接線的要求。且具備供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等特點。220kV出線6回，而由于本回路為重要負荷停電對其影響很大，因而選用雙母帶旁路接線方式。雙母線帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。綜合所述，220KV電壓等級采用側(cè)雙母線帶旁路接線方式，220KV主接線形式如下所示：（圖2－4）圖2-4二、110KV主接線形式選擇擬定用雙母線接線方式或雙母帶旁路接線方式。兩種方式比較：110kV出線10回（其中備用2回），110kV側(cè)有兩回出線供給大型廠用，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進線，其他地區(qū)變電所進線總負荷為100MVA。根據(jù)條件選擇雙母接線方式。110kV出線10回（其中備用2回），母線故障后能聲速恢復供電，母線或母線設(shè)備檢修時不中斷對得要用戶的供電，因此要求其主接線具有較高的可靠性和快速的恢復送電能力，故采用雙母線接線方式。同時110KV側(cè)出線回路數(shù)較多，也需加裝專用旁路開這樣，110KV電壓等級的接線方式為雙母線帶旁路的接線方式（專用旁路斷路器）。但多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資。綜上比較，按母線的選用情況將選用雙母線的接線方式。如下圖2-5所示。圖2-5三、10KV接線形式選擇擬定單母分段接線或雙母線的接線方式。兩種方式比較：10kV出線12回（其中備用2回），10kV側(cè)總負荷為35000kVA，Ⅰ、Ⅱ類用戶占60%，最大一回出線負荷為2500kVA，最大負荷與最小負荷之比為0.65。選擇單母分段接線方式。由于10KV所傳輸?shù)墓β什淮?，而雙母線接線所需設(shè)備較多，投資較大，故從經(jīng)濟角度考慮，確定10KV采用單母線分段的主接線方式。具體接線圖如2-6所示：圖2-6綜上所述，待建變電站的主接線方式為：220KV采用雙母線帶旁路的接線方式，110KV采用側(cè)雙母接線方式，10KV采用單母線分段的接線方式。圖2-7

第三章220KV變電站電氣部分短路計算系統(tǒng)阻抗：220KV側(cè)電源近似為無窮大系統(tǒng)A，歸算至本所220KV母線側(cè)阻抗為0.015（Sj=100MVA）,110KV側(cè)電源容量為500MVA，歸算至本所110KV母線側(cè)阻抗為0.36（Sj=100MVA）。變壓器型號為SFPS7—180000/220。SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗電壓（%）分別為14，23，7。簡化圖如下圖所示：圖3-1系統(tǒng)圖的等值電路3.1變壓器的各繞組電抗標幺值計算設(shè)SB=100MVA，UB=Uav3.210KV側(cè)短路計算f(3)-1短路時,示意圖如下：圖3-2f(3)-1短路的等值電路圖=0.018=-0.241三角形變?yōu)樾切危簣D3-3f(3)-1短路的等值電路圖再次簡化因為所以：=0.015+0.042=0.057示意圖如下所示:圖3-4f(3)-1短路的等值電路圖再做三角形變換示意圖如下：圖3-5f(3)-1短路的等值電路圖計算電抗：汽輪發(fā)電機計算曲線，0s時標么值為IB0*=0.390因為A電源為無窮大系統(tǒng)所以提供的短路電流為：所以短路電流有名值為[11]：沖擊電流：短路容量：3.3220KV側(cè)短路計算f(3)-2短路時，示意圖如下圖所示。圖3-6f(3)-2短路的等值電路圖圖3-7f(3)-2短路的等值電路圖XB*=XT*=XBS*=0.039+0.36=0.399圖3-8f(3)-2短路的等值電路圖A電源（無窮大系統(tǒng)）的短路電流為：查汽輪發(fā)電機計算曲線有IB0=0.512所以短路電流有名值為沖擊電流[11]：短路容量：3.4110KV側(cè)短路計算f(3)-3短路時圖3-9f(3)-3短路的等值電路圖XA*=XT*+XAS*=0.039+0.015=0.054上圖簡化圖如下：圖3-10f(3)-3短路的等值電路圖A為無窮大系統(tǒng)所以有而查汽輪發(fā)電機的計算曲線得IB0=0.570所以短路電流有名值為沖擊電流：短路容量：短路計算結(jié)果列表于下：表3-1短路計算成果表短路點基準電壓短路電流沖擊電流短路容量S(K)(KA)(KA)(MVA)f-110.576.154194.193384.977f-223017.37644.3096922.106f-311510.77827.4842146.825

第四章導體和電氣設(shè)備的選擇正確選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應根據(jù)工程實際情況，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)省投資，選擇合適的電氣設(shè)備。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。本設(shè)計，電氣設(shè)備的選擇包括：斷路器和隔離開關(guān)的選擇，電流、電壓互感器的選擇、避雷器的選擇，導線的選擇。氣設(shè)備選擇的一般原則：應滿足正常運行、檢修、斷路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要。應按當?shù)丨h(huán)境條件校驗；應力求技術(shù)先進與經(jīng)濟合理；選擇導體時應盡量減少品種；擴建工程應盡量使新老電氣設(shè)備型號一致；選用新產(chǎn)品，均應具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。技術(shù)條件：選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。同時，所選擇導線和電氣設(shè)備應按短路條件下進行動、熱穩(wěn)定校驗。4.1斷路器和隔離開關(guān)的選擇斷路器的選擇，除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應考慮到要便于安裝調(diào)試和運行維護，并經(jīng)濟技術(shù)方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國斷路器的生產(chǎn)情況，電壓等級在10KV~220KV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，而當少油斷路器不能滿足要求時，可以選用SF6斷路器。斷路器選擇的具體技術(shù)條件如下：額定電壓校驗：UN≥UNs（4-1）額定電流校驗：IN＞Imax（4-2）開斷電流：INbr＞I″（4-3）動穩(wěn)定：ies＞ish（4-4）熱穩(wěn)定：It2t>Qk（4-5）4.1.1220KV出線、主變側(cè)（1）、主變斷路器的選擇與校驗流過斷路器的最大持續(xù)工作電流具體選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UN≥UNs=220KV2.額定電流選擇：IN＞Imax=496.01A3.開斷電流選擇：INbr＞I″=17.376KA選擇SW6—220/1200，其SW6—220/1200技術(shù)參數(shù)如下表：表4-2SW6—220/1200技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值4SSW6-220/1200220120060002155210.044.熱穩(wěn)定校驗：It2t>QkIt2t=212×4=1764[（KA）2S]電弧持續(xù)時間取0.06S，熱穩(wěn)定時間為：tk=1.5+0.04+0.06=1.6S查計算電抗并計算短路電流為所以，It2t>Qk滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=55kA＞ish=44.309KA滿足校驗要求具體參數(shù)如下表：表4-3具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW6-220/1200UNs220KVUN220KVImax496.01AIN1200AI″17.376KAINbr21KAish44.309KAINcl55KAQK120.252[（KA）2s]It2t212×4=1764[（KA）2s]ish44.309KAies55KA由表可知，所選斷路器滿足要求。（2）、出線斷路器的選擇與校驗由上表可知SW6-220/1200同樣滿足出線斷路器的選擇。其動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定計算與主變側(cè)相同。具體參數(shù)如下表所示：表4-4具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW6-220/1200UNs220KVUN220KVImax944.88AIN1200AI″17.376KAINbr21KAish44.309KAINcl55KAQK120.252[（KA）2s]It2t212×4=1764[（KA）2s]ish44.309KAies55KA（3）、主變側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UN≥UNs=220KV2.額定電流選擇：IN＞Imax=496.01A3.極限通過電流選擇：ies＞ish=44.309KAGW6—220D/1000—80，其技術(shù)參數(shù)如下表：表4-5GW6—220D/1000—80技術(shù)參數(shù)表型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值4SGW6—220D/1000—8022010008023.74.熱穩(wěn)定校驗：It2t>QkIt2t=23.72×4=2246.76[（KA）2S]所以，It2t>Qk滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=80KA＞ish=44.309kA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表4-6具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)GW4-220D/1000—80UNs220KVUN220KVImax496.01AIN1000AQK115.743[（KA）2S]It2t23.72×4=2246.76[（KA）2S]ish44.309KAies80KA由表可知，所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。（4）、出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下：由上表可知GW6—220D/1000—80同樣滿足出線隔離開關(guān)的選擇。其動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定計算與主變側(cè)相同。具體參數(shù)如下表：表4-7具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)GW4-220D/1000—80UNs220KVUN220KVImax944.88AIN1000AQK115.743[（KA）2S]It2t23.72×4=2246.76[（KA）2S]ish44.309KAies80KA由表可知，所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。4.1.2主變110KV側(cè)斷路器的選擇與校驗流過斷路器的最大持續(xù)工作電流具體選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UN≥UNs=110KV2.額定電流選擇：IN＞Imax=992.02A3.開斷電流選擇：INbr＞I″=10.778KA初選SW4—110/1000技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示：表4-8SW4—110/1000技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值5SSW4—110/10001101000350018.455210.064.熱穩(wěn)定校驗：It2t>QkIt2t=212×5=2205[（KA）2S]滅弧時間取0.06S，熱穩(wěn)定計算時間：tk=1.5+0.06+0.06=1.62S查轉(zhuǎn)移電抗并計算短路電流所以，It2t>Qk滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=55kA＞ish=27.484KA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表4-9具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW4-110/1000UNs110KVUN110KVImax992.02AIN1000AI″10.778KAINbr18.4KAish27.484KAINcl55KAQK186.747[（KA）2S]It2t212×5=2205[（KA）2S]ish44.309KAies55KA由表可知，所選斷路器滿足要求。隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UN≥UNs=110KV2．額定電流選擇：IN＞Imax=992.02A3．極限通過電流選擇：ies＞ish=27.484KA選擇GW4—110D/1000—80其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：表4-10GW4—110D/1000—80技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值4SGW4—110D/1000—8011010008021.54.熱穩(wěn)定校驗：It2t>QkIt2t=21.52×5=2311.25[（KA）2s]所以，It2t>Qk滿足熱穩(wěn)校驗5.動穩(wěn)定校驗：ies=55kA＞ish=27.484kA滿足校驗要求具體參數(shù)如下表表4-11具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)GW4-110D/1000—80UNs110KVUN110KVImax992.02AIN1000AQK186.747[（KA）2S]It2t21.52×5=2311.25[（KA）2S]ish27.484KAies55KA由表可知，所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。110KV母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)的最大工作條件與變中110KV側(cè)應滿足相同的要求，故選用相同設(shè)備。即選用SW4-110/1000型少油斷路器和GW4-110D/1000—80型隔離開關(guān)。4.1.310KV斷路器隔離開關(guān)的選擇（一）、限流電抗器的選擇設(shè)將電抗器后的短路電流限制到I″=20KA(1)初選型號根據(jù)以上條件初選XKK—10—4000—4電抗器標么值：X*∑=其中：KA(2)選擇電抗值電源至電抗器前的系統(tǒng)標么值：曾運用4%的電抗器，計算結(jié)果表明不滿足動穩(wěn)定要求，故改為XKK-10-4000-12。表4-12XKK—10—4000—12技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A電抗率動穩(wěn)定電流峰值KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S4SSW4—10—400010KV400012%204800.17（3）電壓損失和殘壓校驗當所選電抗值大于計算值時，應重算電抗器后短路電流，以供殘壓校驗。為計算短路電流，先計算電抗標么值為其中tk=2+0.17+0.05=2.22S，查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值：I″=76.154KAI2.22=76.23KAI1.11=76.23KA則電壓損失和殘壓分別為（4）動、熱穩(wěn)定校驗表4-13具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)XKK—10—4000—12UNs10KVUN10KVImax1347AIN4000AQK12898.306[（KA）2s]QK802×4=25600[（KA）2s]ish194KAies204KA根據(jù)以上校驗，選擇滿足要求。限流后I″=20KAish=2.55×20=51KA流過斷路器的最大工作電流：具體選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UN≥UNs=10KV2.額定電流選擇：IN＞Imax=1414.4A3.開斷電流選擇：INbr＞I″=20KA選擇SN4—10G/5000，其技術(shù)參數(shù)如下表所示：表4-14SN4—10G/5000技術(shù)參數(shù)型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值4SSW4-10G/500010500018001053001200.154.熱穩(wěn)定校驗It2t=1202×5=72000[（KA）2S]設(shè)后備保護時間為1.5S，滅弧時間為0.06S查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值：I″=20KAIt2t>Qk滿足要求。5.動穩(wěn)定校驗：ies=300kA＞ish=51kA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表4-15具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)SN4-10G/5000UNs10KVUN10KVImax1414.4AIN5000AI″20KAINbr105KAish194.193KAINcl300KAQK9123.9[（KA）2s]It2t1202×5=72000[（KA）2s]ish51KAies300KA由表可知，所選斷路器滿足要求。隔離開關(guān)的選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UN≥UNs=10KV2.額定電流選擇：IN＞Imax=1414.4A3.極限通過電流選擇：ies＞ish=51KA選擇GN10—10T/5000—200，其技術(shù)參數(shù)如下：表4-16GN10-10T/5000-200技術(shù)參數(shù)型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值5SGN10-110T/5000-2001050002001004.熱穩(wěn)定校驗：It2t>QkIt2t=1002×5=50000[（KA）2s]所以，It2t>Qk=9123.9[（KA）2s]，滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=200kA＞ish=51kA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表4-17具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)GN10-10T/5000-200UNs10KVUN10KVImax1414.4AIN5000AQK9123.9[（KA）2S]It2t1002×5=50000[（KA）2S]ish51KAies200KA由表可知，所選隔離開關(guān)各項均滿足要求。10KV母聯(lián)斷路器及隔離開關(guān)的最大工作條件與變低10KV側(cè)應滿足相同的要求，故選用相同設(shè)備。即選用SN4-10G/5000型少油斷路器和GN10-10T/5000—200型隔離開關(guān)。4.2電流互感器的選擇4.2.1220KV側(cè)電流互感器的選擇主變220KV側(cè)CT的選擇一次回路電壓：二次回路電流：根據(jù)以上兩項，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下：表4-18LCW-220（4×300/5）參數(shù)型號額定電流A級次組合準確級次二次負荷10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動穩(wěn)定準確等級0.2V.A0.5135P10P二次負荷倍數(shù)電流倍數(shù)電流倍數(shù)ΩV.ALCW-2204×300/5D/DD/0.5D0.51.2241.2306060動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定要求。綜上所述，所選滿足要求。表4-19LCW-220（4×300/5）參數(shù)設(shè)備項目LCW-220產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)un≥ug220KV220KV1200A496.01A＞518KAS115.743KAS＞101.81KA44.309KA220KV母聯(lián)CT：由于220KV母聯(lián)與變高220KV側(cè)的運行條件相應，故同樣選用型CT。4.2.2110KV側(cè)的電流互感器的選擇主變中110KV的CT的選擇：一次回路電壓：二次回路電流：根據(jù)以上兩項，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下：表4-20LCWDL-110/（2×600/5）參數(shù)型號額定電流A級次組合準確級次二次負荷10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動穩(wěn)定準確等級0.2V.A0.5135P10P二次負荷倍數(shù)電流倍數(shù)電流倍數(shù)ΩV.A0.5/D/D0.521.22075135動穩(wěn)定校驗：熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定性要求。綜上所述，所選的電流互感器滿足動熱穩(wěn)定性要求。表4-21LCWDL-110/（2×600/5）參數(shù)設(shè)備項目LCWDL-110（2×600/5）產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)un≥ug110KV110KV1200A992.02A＞8100KAS186.747KAS＞229.10KA24.484KA110KV母聯(lián)CT的選擇。母聯(lián)的工作條件與變中110KVCT應相同，所以同樣選擇型CT。4.2.310KV側(cè)電流互感器的選擇10KV主變進線回路CT的選擇1、一次回路電壓：2、二次回路電流：由此得，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下：表4-22LMZD-10（11000/5）參數(shù)型號額定電流A級次組合準確級次二次負荷10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動穩(wěn)定準確等級0.2V.A0.5135P10P二次負荷倍數(shù)電流倍數(shù)電流倍數(shù)ΩV.ALMZD-10（11000/5）0.5/D0.51.21.22040903、動穩(wěn)定校驗：4、熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定性要求。綜上所述，所選的電流互感器滿足動熱穩(wěn)定性要求。表4-23LMZD-10（11000/5）參數(shù)設(shè)備項目LMZD-10產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)un≥ug10KV10KV1100A10912.24A＞193600KAS12898.306KAS＞1399.86KA51KA10KV母聯(lián)CT的選擇：由于10KV母聯(lián)只在一臺主變停運時才有大電流通過，與10KV母線側(cè)電流互感器相同，所以同樣選擇戶戶外獨立式電流互感器。4.3電壓互感器的選擇4.3.1220KV側(cè)母線電壓互感器的選擇型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓，電能測量及繼電保護用。電壓：額定一次電壓：準確等級：用于保護、測量、計量用，其準確等級為0.5級，查相關(guān)設(shè)計手冊，選擇PT的型號：JCC2—220。額定變比：4.3.2110KV母線設(shè)備PT的選擇型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓、電能測量及繼電保護用。電壓：額定一次電壓：準確等級：用戶保護，測量、計量用，其準確等級為0.5級。查《發(fā)電廠電氣部分》，選定PT的型號為：JCC-110額定變比為：4.3.310KV母線設(shè)備電壓互感器的選擇型式：采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)PT，用于同步、測量儀表和保護裝置。電壓：額定一次電壓：準確等級：用于保護、測量、計量用，其準確等級為0.5級。查《發(fā)電廠電氣部分》選定PT型號：JDJ-10額定變比為：10/0.1KV4.4導體的選擇與校驗4.4.1220KV母線這里采用鋼芯鋁絞線導體按最大持續(xù)工作電流選擇查設(shè)備手冊選LGJ型鋼芯鋁絞線，其標稱截面為800/100，長期允許載流量為1402A。溫度修正系數(shù)熱穩(wěn)定校驗。正常運行時導體溫度查發(fā)電廠電氣部分表C=89，則滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面為滿足熱穩(wěn)定要求。電暈校驗：滿足要求。4.4.2110KV母線這里采用鋼芯鋁絞線導體按最大持續(xù)工作電流選擇查設(shè)備手冊選LGJ型鋼芯鋁絞線，其標稱截面為630/55，長期允許載流量為1211A，外徑為34.32mm。溫度修正系數(shù)熱穩(wěn)定校驗。正常運行時導體溫度查發(fā)電廠電氣部分表C=87，則滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面為滿足熱穩(wěn)定要求。電暈校驗：滿足要求。4.4.310KV母線的選擇1）按最大持續(xù)工作電流選擇按最大持續(xù)工作電流選擇2條矩形鋁導線平放，額定載流為2670A，集膚效應系數(shù)為1.4，修正后的載流量為：Ial=2670×0.82=2789.4>Imax。熱穩(wěn)定校驗。正常運行時導體溫度：查發(fā)電廠電氣部分表C=93，則滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面為：滿足熱穩(wěn)定要求。6)動穩(wěn)定校驗相間距a=0.25m沖擊電流ish=51KA單位長度上的相間電動力:母線同相條間作用應力計算如下：由導體形狀系數(shù)曲線查得K12=0.23由以上可知滿足要求。4.4.4變壓器220KV側(cè)引接線的選擇與校驗按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面積：查經(jīng)濟電流密度曲線，當Tmax=3600h時，經(jīng)濟電流密度，則查閱資料選取LJ-800鋁絞線。當環(huán)境溫度為40℃時（考慮日照影響：取80℃）按長期發(fā)熱允許電流校驗：滿足要求。2）熱穩(wěn)定校驗，正常運行時導體溫度查表得：滿足熱穩(wěn)定要求。選擇LG-800鋁絞線符合要求。4.4.5變壓器110KV側(cè)引接線的選擇與校驗按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面積：查經(jīng)濟電流密度曲線，當時，J=1.07A/mm2，則：查閱資料選取LGJK-1250/150擴徑鋼芯鋁絞線。長期允許載流量（考慮日照）：1430A當環(huán)境溫度40℃時（考慮日照影響：取80℃）按長期發(fā)熱允許電流校驗：滿足要求。2）熱穩(wěn)定校驗，正常運行時導體溫度查表得：滿足熱穩(wěn)定要求。選擇LGJK-1250/150鋼芯鋁絞線符合要求。4.4.6變壓器10KV側(cè)引接線的選擇與校驗10KV母線最大持續(xù)工作電流：查表：導體經(jīng)濟面積：查表選取二條矩形硬鋁導體平放：豎放允許電流：3152A集膚效應系數(shù)：Kf=1.45當環(huán)境溫度40℃，溫度修正系數(shù)：K=0.82熱穩(wěn)定校驗：正常運行時導體溫度：查表得：C=95。則滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面積：滿足條件。動穩(wěn)定校驗：相間距a=0.25m10KV側(cè)短路沖擊電流：ish=51KA母線相間應力：母線同相條間作用應力計算如下：由導體形狀系數(shù)曲線查得K12=0.24其中，滿足要求。所以選擇：2條矩形硬鋁導體滿足條件。

第五章防雷保護及接地5.1防雷保護 電氣設(shè)備在運行中承受的過電壓，主要有由于系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時電磁能產(chǎn)生振蕩引起的內(nèi)部過電壓和來自外部的雷電過電壓。5.1.1直擊雷過電壓保護 變電所的直擊雷過電壓保護可采用避雷針、避雷線、避雷帶和鋼筋焊成網(wǎng)狀。（一）直擊雷的保護范圍和措施：1、保護范圍：包括屋外配電裝置、主控樓、變壓器、構(gòu)架及高壓屋內(nèi)配電裝置等。2、保護措施：采樣設(shè)置避雷針和避雷線進行保護。具體見表6-1所示：表5-1變電站D進行防雷保護的對象和措施序號建筑物及構(gòu)筑名稱建筑物的結(jié)構(gòu)特點防雷措施1110KV及以上配電裝置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在構(gòu)架上裝設(shè)避雷針或裝設(shè)獨立避雷針2變壓器裝設(shè)獨立避雷針3屋外組合導線及母線橋裝設(shè)獨立避雷針4主控樓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋焊接成網(wǎng)并接地5屋內(nèi)配電裝置鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)（二）避雷針、避雷線的裝設(shè)原則及其接地裝置的要求1、為防止避雷針落雷而引起的反擊事故，獨立避雷針與配裝置架構(gòu)之間在空氣中的距離不宜小于5m，獨立避雷針的接地裝置與接地網(wǎng)之間的地中距離應大于3m。2、獨立避雷針（線）宜設(shè)獨立的接地裝置。獨立避雷針不應設(shè)在人經(jīng)黨通行的地方，避雷針及其接地裝置與道路或出入口待的距離不宜小于3m，否則應采取均壓措施，或鋪設(shè)卵石或瀝青地面。3、電壓110KV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的架構(gòu)或房頂上，裝在架構(gòu)上的避雷針應與接地網(wǎng)連接，并應有盡有其附近裝設(shè)集中接地裝置；35KV及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂上不宜裝避雷針，因其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊；在變壓器的門型架構(gòu)上，不應裝設(shè)避雷針、避雷線。4、110KV及以上配電裝置，可將線路的避雷線引到出線門型架構(gòu)上，土壤電阻率大于1000Ω.m的地區(qū)，應裝設(shè)集中接地裝置。5、獨立避雷針、避雷線與配電裝置帶電部分的空氣距離，以及獨立避雷針、避雷線的接地裝置與接地網(wǎng)間的地中距離，應符合規(guī)程的要求。5.1.2雷電侵入波保護 由于雷電侵入波在電氣設(shè)備上產(chǎn)生的過電壓很高，一般為電氣設(shè)備額定電壓的8-12倍，為防止雷電波產(chǎn)生的過電壓損壞電氣設(shè)備，本設(shè)計變電所配電裝置對雷電波的過電壓保護是采用氧化鋅避雷器及與其相配合的進線保護段待保護措施。1、進線段保護： 220KV及以下的配電裝置電氣設(shè)備絕緣與FCZ-220避雷器通過雷電流為5KA幅值的殘壓進行配合。進線保護段的作用，在于利用其阻抗來限制雷電流幅值和利用其電暈衰耗來降低雷電波陡度，并通過進線段上避雷器的作用，使之不超過絕緣配合所要求的數(shù)值。2、架空進線保護 對110KV和220KV架空送電線路采用全線架設(shè)避雷線措施。為防止或減少近區(qū)雷擊閃絡，對未沿全線架設(shè)避雷線的110K架空送電線路，應在變電所1-2km的時線段架設(shè)避雷線，避雷線的保護角為20?-30?的范圍內(nèi)。3、電纜進線保護 對電纜進線段，在電纜與架空線的連接處應裝設(shè)FCZ-110避雷器，其接地端應與電纜的金屬外皮連接。4、10KV配電裝置的保護 變電所的10KV配電裝置（包括電力變壓器），應在每組母線和每路架空進線上裝設(shè)FS—10型磁吹閥式避雷器。

第六章電氣總平面布置及配電裝置的選擇6.1配電裝置的確定本變電所三個電壓等級：即220KV、110KV、10KV根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計手冊》規(guī)定，110KV及以上多為屋外配電裝置，35KV及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，故本所220KV及110KV采用屋外配電裝置，10KV采用屋內(nèi)配電裝置。設(shè)計的變電站位于市郊區(qū)，地質(zhì)條件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以該變電所220KV及110KV電壓等級均采用普通中型配電裝置，具有運行維護、檢修且造價低、抗震性能好、耗鋼量少而且布置清晰，運行可靠，不易誤操作，各級電業(yè)部門無論在運行維護還是安裝檢修，方面都積累了比較豐富的經(jīng)驗。若采用半高型配電裝置，雖占地面積較少，但檢修不方便，操作條件差，耗鋼量多。選擇配電裝置，首先考慮可靠性、靈活性及經(jīng)濟性，所以，本次設(shè)計的變電所，適用普通中型屋外配電裝置，該變電所是最合適的。6.2電氣總平面布置6.2.1電氣總平面布置的要求1)充分利用地形，方便運輸、運行、監(jiān)視和巡視等；2)出線布局合理、布置力求緊湊，盡量縮短設(shè)備之間的連線；3)符合外部條件，安全距離要符合要求。6.2.2電氣總平面布置本變電所主要由屋外配電裝置，主變壓器、主控制室、及10KV屋內(nèi)配電裝置和輔助設(shè)施構(gòu)成，屋外配電裝置在整個變電所布置中占主導地位，占地面積大，本所有220KV、110KV各電壓等級集中布置，將220KV配電裝置布置在北側(cè)，110KV配電裝置布置在南側(cè)，這樣各配電裝置位置與出線方向相對應，可以保證出線順暢，避免出線交叉跨越，兩臺主變位于電壓等級配電中間，以便于高中低壓側(cè)引線的連接，便于運行人員監(jiān)視控制，主控制樓布置在10KV屋內(nèi)配電裝置并排在南側(cè)，有利于監(jiān)視220KV及主變。1)220KV高壓配電裝置220KV同樣采用屋外普通中型單列布置，它共有8個間隔，近期出線2個間隔，遠期沒有，兩臺主變進線各一個間隔，電流互感器及避雷器占一個間隔，母聯(lián)和旁路斷路器各占一個間隔，間隔寬度為8米。2)110KV高壓配電裝置采用屋外普通中型布置、斷路器單列布置，且共有10個間隔，間隔寬度為14米，近期出線5個間隔，兩個連線間隔，母聯(lián)和旁路斷路器各一個間隔，電壓互感器和避雷器共占一個間隔。3)10KV高壓配電裝置采用屋內(nèi)配電裝置,且采用兩層式。4)道路因設(shè)備運輸和消防的需要，主控樓、主變220KV、110KV側(cè)配電裝置處鋪設(shè)環(huán)形行車道路，路寬4米，“丁”型、“十”字路口弧形鋪設(shè)，各配電裝置主母線與旁母之間道路寬3米，為方便運行人員操作巡視檢修電器設(shè)備，屋外配電裝置內(nèi)設(shè)0.8～1米環(huán)形小道，電纜溝蓋板也可作為部分巡視小道，行車道路弧形處轉(zhuǎn)彎半徑不小于7米。

第七章繼電保護配置7.1主變保護的配置7.1.1主變壓器的主保護（1）瓦斯保護對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應裝設(shè)瓦斯保護，它反應于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器。（2）差動保護對變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時，其保護瞬時動作，跳開各側(cè)電源斷路器。7.1.2主變壓器的后備保護（1）過流保護為了反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設(shè)過電流保護。（2）過負荷保護變壓器的過負荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此只需裝設(shè)單相式過負荷保護，過負荷保護一般經(jīng)追時動作于信號，而且三繞組變壓器各側(cè)過負荷保護均經(jīng)同一個時間繼電器。（3）變壓器的零序過流保護對于大接地電流的電力變壓器，一般應裝設(shè)零序電流保護，用作變壓器主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護，一般變電所內(nèi)只有部分變壓器中性點接地運行，因此，每臺變壓器上需要裝設(shè)兩套零序電流保護，一套用于中性點接地運行方式，另一套用于中性點不接地運行方式。7.2110KV線路相間保護整定計算7.2.1參數(shù)計算：XT-1XT-1M315.2ΩXL1122.4Ω圖7-1XT-2XL12111113114112XL11=0.40*38=15.2ΩXL11=0.40*56=22.4Ω7.2.2114開關(guān)相間保護整定計算1、相間距離Ⅰ段阻抗按躲本線