畢業(yè)設計--220kv變電所電氣部分設計

1、<p>　　220KV變電所電氣部分設計</p><p>　　摘 要：本文闡述了設計建設一座220KV降壓變電所的方案。首先，通過分析原始資料確定主變形式。然后在對經濟和技術方面進行比較后制定出的主接線方案。再次，選取短路點，并對各短路點進行短路電流計算。最后，按各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行設備的選擇和校驗。</p><p>　　關鍵詞：變電所；電氣主接線；短路電

2、流；電氣設備選擇</p><p>　　The Design of 220KV Electrical Substation</p><p>　　Abstract: A program for the design of the building of a 220 KV antihypertensive transformer substation is described in this

3、 paper. Firstly, through the analysis of raw data the main form of change is determined. After the comparison in economy and technology the optimal program for main wiring is designed. Secondly, select the point of short

4、-circuit and calculate the current of these short-circuit points. Finally， according to the rated voltage and the maximum persistent current of differential</p><p>　　Key Words: substation; electric main wiri

5、ng; short-circuit current; the selection of electric equipment</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　本所位于市郊，地勢平坦，交通便利，具有220KV、110KV、及10KV三個電壓等級，110KV側以接受功率為主，10KV側主要用于所用電及無功補償。本次所設計的變電所是一般變電

6、所，采用兩臺OSFPS7-120000/220型三繞組有載調壓變壓器，容量為100/100/50，互為備用。220KV側共有8回，本期4回最終4回，110KV側也有11回，本期5回最終6回，10KV側本期12回最終16回。因此220KV及110KV主接線最后方案采用雙母線帶旁母接線方式，正常運行時旁母不帶電。</p><p>　　本變電所配電裝置采用普通中型配電裝置，220KV及110KV均采用斷路器單列布置，將

7、隔離開關放置母線下，使與另一級隔離開關電氣距離增大，縮短配電裝置的縱向距離。</p><p>　　主變中性點及出線均裝設避雷器，中性點經隔離開關直接接地，并裝設兩段零序保護及放電間隙保護。</p><p>　　本次論文設計是以我國現(xiàn)行的各有關規(guī)范規(guī)程等技術標準為依據，所設計是一次初步設計，根據任務書提供的原始資料，參照有關資料及書籍，對各種方案進行比較而得出 。</p>&l

8、t;p><b>　　2 設計任務書</b></p><p>　　一．原始資料：為滿足某地區(qū)經濟發(fā)展和人民生活對電力的需要，經系統(tǒng)規(guī)劃設計論證，新建一所220KV變電所，變電所與系統(tǒng)連接情況如圖1所示。</p><p>　　圖1 變電所與系統(tǒng)連接圖</p><p><b>　　1建設規(guī)模</b></p>

9、<p>　　1）本所安裝2臺120MVA 主變壓器，先期安裝1臺。</p><p>　　2）電壓等級220/110/10KV</p><p>　　3）各電壓側出線回路數(shù)：220KV側本期4回最終4回 ；110KV側本期5回最終6回；10KV側本期12回最終16回。</p><p><b>　　2各側負荷情況</b></p>

10、<p>　　110KV側有2回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量是60MVA，其他作為地區(qū)變電所進線。</p><p>　　10KV側總負荷為50MVA，最大一回出線負荷為5MVA</p><p>　　3各側功率因數(shù)與最大負荷利用小時數(shù)分別為Tmax</p><p>　　220KV側cos=0.9 Tmax =4800小時/年</p>

11、<p>　　110KV側cos=0.85 Tmax =4200小時/年</p><p>　　10KV側 cos=0.8 Tmax =4500小時/年</p><p><b>　　4系統(tǒng)阻抗</b></p><p>　　220KV側電源近似為無限大電源系統(tǒng)，以100MVA為基準容量，歸算至本所220KV母線阻抗為

12、0.021；110KV側電源也近似為無限大電源系統(tǒng)，以100MVA為基準容量，歸算至本所110KV母線阻抗為0.12。</p><p><b>　　5調壓要求</b></p><p>　　經規(guī)劃計算認為本所220KV側母線電壓波動較大，宜采用帶負荷調壓變壓器，10KV留兩回出線為本所無功補償用。</p><p><b>　　6氣象條件

13、</b></p><p>　　該地區(qū)最熱月平均氣溫為38.5℃，年平均氣溫16℃，絕對最高氣溫40℃，土壤最熱月平均氣溫18℃，風速為25m/s，微風風速小于5m/s。</p><p>　　7該所位于生荒土地上，地勢平坦，交通便利，空氣無污染。</p><p>　　8本期施工電源從5公里以外35KV變電所10KV母線引接。</p><

14、p>　　9線路的電抗為0.4。</p><p><b>　　二．設計內容及要求</b></p><p>　　1擬定主接線方案：分析原始資料，確定主變形式；技術經濟比較；確定最佳方案；選擇各側接線方式。</p><p>　　2計算短路電流：選擇計算短路點，計算各點短路電流并列出短路電流計算結果表。</p><p>　

15、　3選擇主要電器設備：選擇110KV、220KV主接線；選擇主變三側短路器和隔離開關；選擇限流電抗器；選擇10KV出線電流互感器；選擇10KV側主母線電壓互感器；選擇各電壓等級的避雷器。</p><p>　　4配置主要電器設備：配置各級電壓的電壓互感器和防雷裝置；配置各支路的電流互感器。</p><p>　　5各級電壓等級的配電裝置的選型與布置。</p><p>　

16、　3 主變壓器容量，臺數(shù)及形式的選擇</p><p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　在各級電壓等級的變電所中，變壓器是變電所中主要的電氣設備之一，其擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間的交換功率的重要任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長情況。必須要根據電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則將造成經濟技術上的不合理。如果主變壓器容量造

17、的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大了占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選的過小，可能使變壓器長期過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網絡經濟運行的保證。</p><p>　　選擇主變壓器的容量，同時要考慮到該變電所以后的擴建情況來選擇主變壓器的臺數(shù)及容量。</p><p>　　3

18、.2 主變壓器臺數(shù)的選擇</p><p>　　由原始資料可知，我們本次所設計的變電所是使市郊220KV降壓變電所，它是以220KV受功率為主。把所受功率通過主變傳輸至110KV及10KV母線上，若全所停電，將引起下一級變電所與地區(qū)電網的瓦解，影響整個市區(qū)的供電，因此選擇主變臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。</p><p>　　為了保證供電的可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中

19、一般裝設兩臺主變壓器。根據原始資料可以得知要選擇兩臺主變壓器，再考慮到兩臺主變同時發(fā)生故障的機率較小，適用于遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或檢修時，另一臺主變壓器可承擔70%的負荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺主變壓器，提高供電的可靠性。</p><p>　　3.3 主變壓器容量的選擇[4]</p><p>　　主變容量一般按變電所建成近期負荷，5-10年規(guī)劃負荷選擇，并

20、適當考慮遠期10-20年的負荷發(fā)展，對于城郊變電所主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合，該所近期和遠期負荷都已給定，所以應按近期和遠期總負荷來選擇主變壓器的容量，根據變電所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量，對于重要負荷的變電所，應考慮當一臺停運時其余變壓器容量負荷能力后允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷，對一般性能的變電所，當一臺停運時，其余變壓器容量應保證全部負荷的70%-80%。本次設計任務書已給定，選擇兩臺120MVA的主

21、變壓器。</p><p>　　3.4 主變壓器形式的選擇</p><p>　　一．主變壓器相數(shù)的選擇</p><p>　　當不受運輸條件限制時，在330KV以下的變電所均應選擇三相變壓器。而選擇主變壓器相數(shù)時，應根據原始資料以及設計變電所的實際情況來選擇。</p><p>　　本次設計的變電所位于生荒土地，地勢平坦，交通便利，不受運輸?shù)臈l件限

22、制，而應盡量少占用稻田，丘陵。故本次設計的變電所選用三相變壓器。</p><p><b>　　二．繞組數(shù)的選擇</b></p><p>　　在具有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器的各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上，或低壓側雖無負荷，但在變電所內需裝無功補償設備，主變宜采用三繞組變壓器。</p><p>　　一臺三繞組變壓器的價格

23、及所用的控制和輔助設備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設計的變電所具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。</p><p>　　在生產及制造中三繞組變壓器有：自耦變壓器，分裂變壓器以及普通三繞組變壓器。</p><p>　　普通三繞組變壓器在價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間，安裝以及調試靈活，滿足各種繼電保護的需要。又能滿足調度的

24、靈活性，它還分為無激磁調壓和有載調壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。它的供電可靠性也高。所以本次設計的變電所，選擇普通三繞組變壓器。</p><p>　　三．主變調壓方式的選擇</p><p>　　調壓方式分為兩種，一種為不帶電切換，稱為無激磁調壓，但是調壓范圍僅在±5%以內，而且當調壓要求的變化趨勢與實際相反（如逆調壓）時，僅靠調整普通變壓器的分接頭方法就無法滿足要求。

25、另外，普通變壓器的調整很不方便。另一種時帶負荷切換稱為有載調壓，調整范圍可達30%。由于該變電所的電壓波動較大，故選擇有載調壓方式，才能滿足要求。</p><p><b>　　四．容量比的選擇</b></p><p>　　由始資料可知，110KV中壓側為主要受功率繞組，而10KV側主要用于所用電及無功補償裝置，所以容量比選擇為：100/100/50。</p>

26、;<p>　　五．主變器冷卻方式的選擇</p><p>　　主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷卻，強迫油循環(huán)風冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。</p><p>　　自然風冷卻一般只適用于小容量變壓器。</p><p>　　強迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關附件，冷卻器的密封性能要求高，維護工作

27、量大。所以選擇強迫油循環(huán)風冷卻。</p><p>　　3.5 所用變壓器容量的選擇計算</p><p>　　名稱 第一段母線容量（KW） 第二段母線容量（KW）</p><p>　　變壓器修理動力 P1 34.29 </p><p>

28、;　　其他動力 P2 42.6 46.9</p><p>　　變電所空調動車 P3 15 15</p><p>　　電熱 P4 43.8

29、 43.92</p><p>　　照明 P5 27.13 25.57</p><p>　　調相機拖動設備 P6</p><p><b>　　由于</b></p><p>　　即：第一段母線總容量： </p>

30、<p><b>　　第二段母線總容量：</b></p><p>　　故變電所所用變壓器總容量為：S總=</p><p>　　所以選兩臺Sq-315/10型號的所用變壓器互為備用</p><p>　　額定電壓為：10KV</p><p><b>　　阻抗電壓（%） 4</b></p

31、><p><b>　　連接組標號：</b></p><p>　　4 電氣主接線的選擇[3][1]</p><p><b>　　4.1 概述</b></p><p>　　主接線是變電所電氣設計的首要部分，它是由高壓電器設備通過連接組成的接受和分配電能的電路，也構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)

32、整體及變電所本體運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關， 并且對電器設備選擇、配電裝置、繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關系。</p><p>　　我國《變電所設計技術規(guī)程》SDJ2-79規(guī)定：變電所的主接線應根據變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設備特點及負荷性質等條件確定，并且滿足運行可靠，簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴建。</p><p>　

33、　1．可靠性：安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電可靠和電能質量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產和分配的首要要求。</p><p>　　2．靈活性：主接線應滿足在調度、檢修及擴建時的靈活性。</p><p>　　3．經濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經濟合理。</p><p>　　4.2 主接線接線方式的選擇</p><p

34、>　　電氣主接線是根據電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便、有利于安裝和擴建。而本所各電壓等級進出線均超過四回，采用有母線連接。</p><p><b>　　1.單母線接線</b></p><p>　　單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方

35、便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關）等故障檢修時，均固需整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。</p><p>　　單母接線適用于：110KV-220KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，35KV-63

36、KV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，6-10KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回，才采用單母線接線方式，故不選擇單母接線。</p><p><b>　　2.單母線分段</b></p><p>　　用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段

37、母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建，單母線分段適用于：</p><p>　　110KV-220KV配電裝置的出線回路數(shù)為3-4回，35KV-63KV配電裝置的出線回路數(shù)為4-8回，6KV-10KV配電裝置出線為6回及以上，則采用單母線分段接線。這種接線方式適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35-110K

38、V的變電所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。</p><p><b>　　3．雙母線接線</b></p><p>　　它具有供電可靠、調度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于110KV-220KV輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路

39、器檢修時間較長，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110KV-220KV雙母線接線配電裝置中，當出線回路數(shù)達7回，（110KV）或5回（220KV）時，一般應裝設專用的旁路斷路器和旁路母線。</p><p><b>　　4.雙母線分段接地</b></p><p>　　雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接不通的母線上，對大容量且在需相互系的系

40、統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當連接的進出線回路數(shù)載11回及以下時，母線不分段。</p><p>　　綜上幾種主接線的優(yōu)缺點和可靠性，根據設計的原始資料可知該變電所選擇雙母線接線方式。</p><p>　　為了保證雙

41、母線的配電裝置，在進出線斷路器檢修時，不中斷對用戶的供電，可增設旁路母線，或旁路斷路器。</p><p>　　由任務書給定的負荷情況可以確定該變電所主接線采用以下幾種方案進行比較：</p><p><b>　　方案一</b></p><p>　　220KV采用雙母帶旁路母線接線方式，110KV也采用雙母線接線，根據《電力工程電氣設計手冊》第一冊

42、可知，220KV出線5回以上，裝設專用旁路斷路器，考慮到220KV8回出線，裝設專用母聯(lián)斷路器和旁路斷路器。</p><p>　　110KV母線上也裝設專用母聯(lián)斷路器和旁路斷路器。</p><p>　　10KV，因負荷不多也作無功補償用，可采用單母線接線方式。</p><p><b>　　其接線特點： </b></p><p

43、>　　1）220KV、110KV都采用雙母帶旁路，并且設計專用的旁路斷路器，使檢修或故障時，不致破壞雙母線的固有運行方式，及不致影響停電。</p><p>　　2）10KV雖然所用負荷少，但是有所用電及無功補償裝置，如采用單母線接線時，接線簡單清晰，設備少，操作方便等優(yōu)點。如果某一元件故障或檢修，均需使整個配電裝置停電，將影響全所的照明及操作電源、控制電源保護等。</p><p>&

44、lt;b>　　以上接線的缺點：</b></p><p>　　10KV采用單母線運行方式，操作不夠靈活、可靠，任一元件故障或檢修，均需整個配電裝置停電。</p><p><b>　　方案二</b></p><p>　　1）220KV、110KV都采用雙母帶旁路，并且設計專用的旁路斷路器，使檢修或故障時，不致破壞母線接線的固有運行

45、方式，及不致影響停電。</p><p>　　2）10KV雖然負荷少，但為了滿足所用電的可靠性，有裝設兩臺所用變壓器，為互備方式運行，其接線方式為單母分段接線方式。</p><p><b>　　其接線方式的特點：</b></p><p>　　1)雙母線帶旁路，并設有專用的旁路短路器，其經濟性相對來是提高了，但是保</p><p

46、>　　證了各段出線斷路器檢修和事故不影響供電的情況下，而且也不會坡壞雙 母線運行特性，繼電保護也比較容易配合，相對來說可靠性即提高了。</p><p>　　2）10KV為了保證所用電可以從不同段兩出線取得電源，同時一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線段不間斷供電。</p><p>　　以上兩種方案相比較，方案二的經濟性雖略遜色于方案一，但是其可靠性和操作靈活性都高

47、于方案一，根據原始資料，方案二滿足要求。</p><p><b>　　5 短路電流的計算</b></p><p><b>　　5.1 概述</b></p><p>　　電力系統(tǒng)的電氣設備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，在可能發(fā)生的各種不正常運行狀態(tài)和故障中最常見而且對電力系統(tǒng)影響最大的就是各種短

48、路故障，因為他們會破壞對用戶的正常供電和電氣設備的正常運行。</p><p>　　電力系統(tǒng)的運行經驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相電路的機會最少。但三相短路雖很少發(fā)生，其情況較嚴重，應給以足夠的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩(wěn)定性。</p><p>　　5.2 短路電流計算的步驟</p><p>　　一

49、．短路電流計算的步驟</p><p><b>　　基準值</b></p><p>　　高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標幺值進行計算，為了計算方便取如下基準值：</p><p>　　基準容量： SB=100MVA</p><p>　　基準電壓： Vg（KV） 10.5 115 230</p

50、><p>　　基準電流： IB （KA）</p><p><b>　　步驟：</b></p><p>　　1）計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量下；</p><p>　　2）給系統(tǒng)制定等值網絡圖；</p><p><b>　　3）選擇短路點；</b></p>

51、<p>　　4）對網絡進行簡化，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流標幺值、有名值。</p><p>　　標幺值： Id*=1/Xd* （1）</p><p>　　有名值： （2

52、）</p><p>　　5）計算短路容量，短路電流沖擊值</p><p>　　短路容量： （3）</p><p>　　短路電流沖擊值： （4）</p><p>　　6）列出短路電流計算結果</p><p>

53、;<b>　　二．計算過程</b></p><p>　　根據原始資料兩臺主變壓器，選擇型號為：OSFPS7-120000/220</p><p>　　額定電壓：高壓220±22.5%KV，中壓 121KV，低壓 10.5KV</p><p>　　阻抗電壓% 高—中：28-34% 高—低 ：8-10% 中—低： 18-24%<

54、/p><p>　　容量比為：100/100/50</p><p><b>　　連接組標號：//</b></p><p><b>　　載電流：0.8%</b></p><p><b>　　空載損耗：70KW</b></p><p>　　短路損耗：320KW&l

55、t;/p><p>　　1.在短路計算的基本假設前提下，選取，</p><p>　　系統(tǒng)阻抗歸算到基準容量：，由原始資料可知220KV側系統(tǒng)阻抗為0.021，110KV側為0.298，即系統(tǒng)圖2如下：</p><p><b>　　圖2 系統(tǒng)阻抗圖</b></p><p><b>　　2.計算參數(shù)</b>&

56、lt;/p><p>　　由所選變壓器的參數(shù)可得 </p><p>　　阻抗電壓為 高—中 中—低 高—低</p><p>　　% 8-10 18-24 28-34</p><p><b>　　各繞組等值電抗</b></p>&

57、lt;p>　　%取10%，%取20%，%取30%</p><p><b>　　==</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　各繞組等值電抗標幺值為：</p><p><b&g

58、t;　　=</b></p><p>　　3.根據系統(tǒng)圖可以制定系統(tǒng)網絡圖3如下：</p><p>　　圖3 系統(tǒng)等值網絡圖</p><p>　　4.根據等值網絡進行簡化及計算</p><p>　　1）當220KV母線發(fā)生三相短路時即點短路</p><p>　　10KV母線側因沒有電源，無法向220KV側提供

59、短路電流，即可略去不計。網絡簡化為圖4：</p><p>　　圖4 點短路系統(tǒng)等值網絡圖</p><p><b>　　網絡簡化圖為圖5</b></p><p>　　圖5 短路時網絡最終簡化圖</p><p>　　換算到220KV短路電流有名值</p><p><b>　　取</b&

60、gt;</p><p>　　短路電流全電流最大有效值</p><p>　　當不計周期分量衰減時</p><p><b>　　沖擊電流</b></p><p><b>　　短路容量</b></p><p>　　2）當110KV母線上發(fā)生三相短路時，即點短路，它的等值網絡為圖6：

61、</p><p>　　圖6 點短路系統(tǒng)等值網絡圖</p><p>　　圖7 點短路網絡最終簡化圖</p><p>　　換算到110KV的短路電流有名值</p><p>　　短路電流全電流最大有效值</p><p><b>　　短路電流沖擊值</b></p><p><

62、b>　　短路容量</b></p><p>　　3）10KV母線上發(fā)生三相短路，即點短路，它的等值網絡如圖8：</p><p>　　圖8 點短路系統(tǒng)等值網絡圖</p><p>　　經過對阻抗的簡化計算可得圖9，星形變換為三角形可得圖10。</p><p>　　圖9 系統(tǒng)最簡圖

63、 圖10 星形變三角形系統(tǒng)最簡圖</p><p>　　換算到10KV側有名值：</p><p>　　短路電流全電流最大有效值及沖擊值：</p><p><b>　　短路容量：</b></p><p>　　列出短路電流計算結果表：</p><p>　　表1 短路電流計算結果表</p>

64、<p><b>　　6 電氣設備的選擇</b></p><p><b>　　6.1 概述</b></p><p>　　導體和電器的選擇是變電所設計的主要內容之一，正確的選擇設備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟的重要條件。在進行設備選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)約投資，選擇合適

65、的電氣設備。</p><p>　　電氣設備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇高壓電器，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。</p><p><b>　　技術條件[3]：</b></p><p>　　1．按正常工作條件選擇導體和電器</p><p&

66、gt;<b>　　1）電壓 </b></p><p>　　所選電器和電纜允許最高工作電壓Vymax不得低于回路所接電網的最高運行電壓</p><p><b>　　。</b></p><p>　　即： Vymax≥Vgmax （5）</p&

67、gt;<p>　　一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當額定電壓220KV及以下時為1.15Ve，而實際電網運行的Vgmax一般不超過1.15。</p><p><b>　　電流</b></p><p>　　導體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度下，導體和電器的長期允許電流Iy應不小于該回路的最大持續(xù)工作電流Igmax。</p><

68、p>　　即： 　Iy≥Igmax　　　　　　　　　　　　　　 （6）</p><p>　　由于變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回路的Igmax=1.05Ie (Ie為電器額定電流)。</p><p>　　3）按當?shù)貤l件環(huán)境校驗</p><p>　　當周圍環(huán)境溫度和導體額定溫度不等時，其長期允許電流可按下式修正：<

69、/p><p>　　== （7）</p><p><b>　　其中K—修正系數(shù)</b></p><p>　　—導體或電器設備正常發(fā)熱允許最高溫度</p><p>　　我國目前生產電氣設備的額定環(huán)境溫度=40℃，裸導體的額定環(huán)境溫度為+25℃。</p

70、><p><b>　　1.按短路情況校驗</b></p><p>　　電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，一般校驗取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護電器可不驗算熱穩(wěn)定。當熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定，用熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。</p><p><b>　　滿足熱穩(wěn)定條件為：</

71、b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　—短路電流產生的熱效應</p><p>　　—短路時導體和電器允許的熱效應 </p><p>　　—t秒內允許通過的短路熱電流</p><p>　　驗算熱穩(wěn)定所用的計算時間：</p><p>&

72、lt;b>　　—斷電保護動作時間</b></p><p>　　110KV以下導體和電纜一般采用主保護時間</p><p>　　110KV以上導體電器和充油電纜采用后備保護時間</p><p>　　—相應斷路器的全開斷時間</p><p>　　2.短路的動穩(wěn)定校驗</p><p>　　滿足動穩(wěn)定條件為：

73、 （9）</p><p><b>　　—短路沖擊直流峰值</b></p><p>　　—短路沖擊電流有效值</p><p>　　、—電器允許的極限通過電流峰值及有效值（KA）</p><p>　　6.2 斷路器的選擇</p><p>

74、　　變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運行時，用來接通和開斷負荷電流，在某所電氣主接線中，還擔任改變主接線運行方式的任務，故障時，斷路器通常和繼電保護配合使用，斷開短路電流，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。</p><p>　　高壓斷路器應根據斷路器的安裝地點，環(huán)境和使用技術等要求選擇其種類及形式，由于真空斷路器、SF6斷路器比少油斷路器可靠性更好，維護工作

75、量少，滅弧性能高，目前得到普遍推廣，故35-220KV一般采用SF6斷路器。真空斷路器只需適用于10KV電壓等級。</p><p>　　一．考慮到檢修、維護方便，220KV及110KV均選同型產品</p><p>　　1.220KV側斷路器</p><p><b>　　1）額定電壓選擇：</b></p><p><

76、b>　　2）額定電流選擇：</b></p><p>　　考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的。</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　3）按開斷電流選擇： 即</p><p>　　4）按短路關合電流選擇： 即</p><p>　　根據

77、以上數(shù)據可以初步選擇型SF6[2]斷路器其參數(shù)如下：額定電壓220KV，最高工作電壓252KV，額定電流3150A，額定開斷電流為40KA，短路關合電流55KA，動穩(wěn)定電流峰值55KA，4S熱穩(wěn)定電流40KA，固有分閘時間0.036S，合閘時間0.2S，全開斷時間0.075S。</p><p>　　5）校驗熱穩(wěn)定，取后備保護為5S。</p><p>　　因，故不考慮非周期分量，查周期分量等

78、值時間曲線，查得。</p><p><b>　　即：滿足要求。</b></p><p>　　6）檢驗動穩(wěn)定： </p><p><b>　　即：滿足要求。</b></p><p>　　故選擇戶外型SF6斷路器能滿足要求，由上述可列出表2：</p><p>　　表2 220K

79、V側斷路器選擇校驗結果表</p><p>　　2.110KV側斷路器</p><p>　　考慮到兩臺主變及一定的交換功率</p><p>　　1）額定電壓： </p><p>　　2）額定電流： </p><p>　　3）按開斷電流選擇： 即</p><p>　　4）短路關合電流：

80、 即</p><p>　　根據以上數(shù)據可以初步選擇Ⅰ型少油斷路器，其參數(shù)為：最高工作電壓126KV，額定電流2000A，額定開斷電流31.5KA，短路關合電流80KA，動穩(wěn)定電流峰值80KA，4S熱穩(wěn)定電流31.5KA，固有分閘時間為0.035S，合閘時間0.2S，全開斷時間0.06S。</p><p>　　5）校驗熱穩(wěn)定，取后備保護為5S。</p><p>　　

81、因，故不考慮非周期分量，查周期分量等值時間曲線，查得。</p><p><b>　　即：滿足要求。</b></p><p>　　由以上計算表明選擇戶外Ⅰ少油斷路器能滿足要求，可列出下表3：</p><p>　　表3 110KV側斷路器選擇校驗結果表</p><p><b>　　3.10KV斷路器</b&

82、gt;</p><p>　　由于10KV側裝設了電抗器，則可以選擇輕型戶內真空斷路器</p><p><b>　　1）額定電壓：</b></p><p><b>　　2）額定電流：</b></p><p>　　因為裝設電抗器后，短路電流限制在9.05KA。</p><p>　

83、　3）按開斷電流選擇： 即</p><p>　　4）按短路關合電流選擇： 即</p><p>　　5）按短路容量選擇： </p><p>　　即：選擇斷路器的容量應大于164.59MVA。</p><p>　　根據以上數(shù)據可以初步選擇戶內ZMD11-12/2500-40KA型真空斷路器，其參數(shù)如下：額定電壓10KV，額定電流2500A，額定

84、開斷電流40KA，額定斷流容量727MVA，極限通過電流峰值80KA，2S熱穩(wěn)定電流31.5KA，固有分閘時間0.06S。</p><p>　　6）校驗熱穩(wěn)定，取后備保護為1S。</p><p>　　因，故不考慮非周期分量，查周期分量等值時間曲線，查得。</p><p>　　7）校驗動穩(wěn)定：，滿足要求。</p><p>　　故選擇戶內ZMD1

85、1-12/2500-40KA型真空斷路器能滿足要求，可列出表4：</p><p>　　表4 10KV側斷路器選擇校驗結果表4</p><p>　　6.3 隔離開關的選擇</p><p>　　隔離開關，配置在主接線上時，保證了線路及設備檢修形成明顯的斷口，與帶電部分隔離，由于隔離開關沒有滅弧裝置及開斷能力低，所以操作隔離開關時。必須遵倒閘操作順序。</p>

86、<p>　　選擇隔離開關跟選擇斷路器相同，其校驗有所不同，為了維護及操作方便，同理220KV、110KV、10KV都選同類型</p><p>　　1.220K側隔離開關</p><p><b>　　1） 即</b></p><p><b>　　2）額定電流：</b></p><p>

87、　　根據以上數(shù)據，可以初步選擇戶外型隔離開關，其參數(shù)如下：額定電壓220KV，最高工作電壓252KV，額定電流1600A，動穩(wěn)定電流80KA，熱穩(wěn)定電流3S為32KA，并帶接地刀閘。</p><p><b>　　3）校驗熱穩(wěn)定：</b></p><p><b>　　跟斷路器一樣，。</b></p><p><b>

88、;　　即：滿足要求。</b></p><p>　　4）校驗動穩(wěn)定：，，即 滿足要求。</p><p>　　由上述計算表明，選擇型隔離開關能滿足要求，列出表5：</p><p>　　表5 220KV側隔離開關選擇校驗結果表</p><p>　　2.110側隔離開關</p><p>　　1）額定電壓： 即&

89、lt;/p><p><b>　　2）額定電流：</b></p><p>　　根據以上計算數(shù)據可以初步選擇戶外型隔離開關，其參數(shù)如下：額定電壓110KV，最高工作電壓126KV，額定電流2000A，動穩(wěn)定電流100KA，4S熱穩(wěn)定電流有效值31.5KA。</p><p>　　3）檢驗熱穩(wěn)定，同110KV側斷路器相同，。</p><

90、p><b>　　即：滿足要求。</b></p><p>　　檢驗動穩(wěn)定： </p><p><b>　　即：滿足要求。</b></p><p>　　由于上述計算選擇型隔離開關能滿足要求，列出表6：</p><p>　　表6 110KV側隔離開關選擇校驗結果表</p><

91、;p>　　3.10KV側隔離開關</p><p>　　由于10KV側裝設了電抗器，即10KV側可以選擇輕型的戶內隔離開關。</p><p><b>　　1）額定電壓：</b></p><p><b>　　2）額定電流：</b></p><p>　　由上述計算數(shù)據可以初步選擇戶內隔離開關，其參數(shù)

92、如下：額定電壓10KV，額定電流2000A，動穩(wěn)態(tài)電流40KA，5S熱穩(wěn)定電流14KA。</p><p>　　3）校驗熱穩(wěn)定電流，同10KV斷路器一樣，。</p><p><b>　　即： </b></p><p><b>　　即：滿足要求。</b></p><p>　　4）校驗動穩(wěn)定：，。即滿足要

93、求。</p><p>　　故選擇型戶內隔離開關能滿足要求，列出表7：</p><p>　　表7 10KV側隔離開關選擇校驗結果表</p><p>　　6.4 互感器的選擇</p><p>　　1．互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡元件。用以分別向測量儀表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設備的正常運行和

94、故障情況，其作用是：</p><p>　　1）將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐藴实牡碗妷汉托‰娏鳎箿y量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結構輕巧、價格便宜，便于安裝。</p><p>　　2）使二次設備與高電壓部分隔離，且互感器二次側均接地，從而保證了設備和人身的安全。</p><p><b>　　2．互感器的配置：</b></

95、p><p>　　1）為滿足測量和保護裝置的需要，在變壓器、出線、母線分段及所有斷路器回路中均裝設電流互感器。</p><p>　　2）在未設斷路器的下列地點也應裝設電流互感器，如：發(fā)電機和變壓器的中性點。</p><p>　　3）對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對三相直接接地系統(tǒng)，依其要求按兩相或三相配置。</p><p>　　4）6-220KV

96、電壓等級的每組主母線的三相上應裝設電壓互感器。</p><p>　　3．按一次回路額定電壓和電流選擇</p><p>　　電流互感器用于測量時，其一次額定電流應盡量選擇的比回路中正常工作電流大1/3左右以保證測量儀表的最佳工作電流互感器的一次額定電壓和電流選擇必須滿足：，。為了確保所供儀表的準確度，互感器的一次工作電流應盡量接近額定電流。</p><p>　　—電流

97、互感器所在電網的額定電壓</p><p>　　、—電流互感器的一次額定電壓和電流</p><p>　　—電流互感器一次回路最大工作電流</p><p><b>　　4．熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1S允許通過一次額定電流的倍數(shù)來表示。</p><p>　?。ɑ颍?/p>

98、 （10） </p><p><b>　　5．動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　電流互感器常以允許通過一次額定電流最大值（）的倍數(shù)—動穩(wěn)定電流倍數(shù)，表示其內部動穩(wěn)定能力，故內部動穩(wěn)定可用下式校驗：</p><p><b>　?。?1）</b></p

99、><p>　　6．電壓互感器及型式的選擇</p><p>　　電壓互感器的種類和型式應根據安裝地點和使用條件進行選擇，在6-35KV屋內配電裝置中一般采用油浸式或澆注式電壓互感器。110-220KV配電裝置中一般采用半級式電磁式電壓互感器。220KV及以上配電裝置，當容量和準確級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。</p><p><b>　　7．按容量的選

100、擇</b></p><p>　　互感器的額定二次容量（對應于所要求的準確級），應不小于互感器的二次負荷，即：</p><p><b>　?。?2）</b></p><p><b>　　（13）</b></p><p>　　、—儀表的無功功率和有功功率</p><p&g

101、t;　　1.電流互感器的選擇計算</p><p>　　電流互感器的一次工作電流應盡量接近額定電流。</p><p>　　1)220KV側電流互感器</p><p><b>　　額定電流：</b></p><p><b>　　額定電壓： </b></p><p>　　根據以上計

102、算數(shù)據，可以初步選擇型電流互感器，其參數(shù)為額定電流比1200/5，準確級0.5，二次負荷2，1S熱穩(wěn)定倍數(shù)26.25，動穩(wěn)定倍數(shù)67。</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p><b>　　即：滿足要求。</b></p><p>　　動穩(wěn)定校驗: </p><p>&l

103、t;b>　　即：滿足要求。</b></p><p>　　表8 220KV側電流互感器選擇校驗結果表</p><p>　　2)110KV側電流互感器</p><p><b>　　額定電流：</b></p><p><b>　　額定電壓： </b></p><p&

104、gt;　　根據以上計算數(shù)據，可以初步選擇型電流互感器，其參數(shù)為額定電流比為21200/5，準確級次為0.5，二次負荷阻抗為2，1S熱穩(wěn)定倍數(shù)為30，動穩(wěn)定倍數(shù)75。</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p><b>　　即：滿足要求。</b></p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗：，。&

105、lt;/b></p><p><b>　　即：滿足要求。</b></p><p>　　由上述計算可以列出表9：</p><p>　　表9 110KV側電流互感器選擇校驗結果表</p><p>　　3)10KV側電流互感器</p><p><b>　　額定電流：</b>&

106、lt;/p><p>　　額定電壓：=10KV</p><p>　　根據以上計算數(shù)據可以初步選擇，其參數(shù)為額定電流比為:400/5，準確級次為0.5，2S熱穩(wěn)定電流為31.5KA，動穩(wěn)定電流為80KA。</p><p>　　校驗熱穩(wěn)定同樣跟10KV斷路器一樣，</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p>

107、;<p><b>　　即：滿足要求。</b></p><p><b>　　校驗動穩(wěn)定：，，。</b></p><p><b>　　即：滿足要求。</b></p><p>　　故選擇戶內型電流互感器能滿足要求，可以列出表10：</p><p>　　表10 10KV側

108、電流互感器選擇校驗結果表</p><p>　　2.電壓互感器的選擇計算</p><p>　　220KV側電壓互感器</p><p>　　1)選用電壓互感器，單相串級油浸式全封閉結構，其初級繞組額定電壓為，次級繞組額定電壓，二次負荷0.5級，為300VA，其接成。</p><p>　　2）220KV輸電線路側，電壓互感器采用單相電容式電壓互感器

109、，其初級繞組額定電壓為，次繞組額定電壓為，二次負荷200VA，準確級0.5級，形式為。</p><p>　　110KV側電壓互感器</p><p>　　1）選用電壓互感器，單相串級油浸式全封閉結構，其初級繞組額定電壓為，次級繞組額定電壓，二次負荷0.5級，為300VA，其接成。</p><p>　　2）其110KV出線側采用，單相單柱式，電容式電壓互感器，其初級額定

110、電壓為KV，次級額定電壓為KV，二次負荷0.5級為150VA。</p><p>　　10KV側電壓互感器</p><p>　　10KV側母線上的電壓互感器：采用JSJW-10，0.5級=120VA，二次繞組抗為0.15，變比。</p><p><b>　　6.5 母線的選擇</b></p><p>　　母線在電力系統(tǒng)中主

111、要擔任傳輸功率的重要任務，由于電壓等級及要求不同，所使用導體的類型也不同。敞露母線一般按導體材料、類型、敷設方式、導體截面、電暈、短路穩(wěn)定、共振頻率等各項進行選擇和校驗。</p><p>　　1.裸導體應根據具體使用情況按下列條件選擇和校驗</p><p>　　1）載流導體一般采用鋁制材料，110KV以上配電裝置一般采用軟導線?；芈氛９ぷ麟娏髟?00A及以下時，一般選用矩形導體。在400

112、-800A時，一般選用槽行導體。</p><p>　　2）當負荷電流較大時，應根據負荷電流選擇導線和截面積，對220KV及以下配電裝置，電暈對選擇導體一般不起決定作用，故可采用負荷電流選擇導體面積。</p><p>　　2.母線及電纜截面的選擇</p><p>　　1）按導體長期發(fā)熱允許電流選擇，導體能在電路中最大持續(xù)工作電流應不大于導體長期發(fā)熱的允許電流。<

113、/p><p>　　即： （14）</p><p>　　2）按經濟電流密度選擇導體截面可使年計算費用最低，對應不同種類的導體和不同的最大負荷年利用小時數(shù)將有一個年計算費用最低電流密度-經濟電流密度（J），導體的經濟截面可由下式：</p><p>　　J取1.15A/

114、 （15）</p><p>　　3）熱穩(wěn)定校驗： （16）</p><p>　　C—熱穩(wěn)定系數(shù) </p><p>　　—穩(wěn)態(tài)短路電流 （KA）</p><p>　　—短路等值時間 （S）</p><p>　　4）動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定必須滿足下列條

115、件</p><p>　　即： （17）</p><p>　　δy—母線材料的允許應力（硬鉛δy為69，硬銅為137，銅為157）。</p><p>　　5）電暈校驗[5]：</p><p>　?。↘V）

116、 （18）</p><p>　　—導線表面系數(shù)，對于表面完好的多股導線，=0.83—0.966；當導線的股數(shù)超過22股時，1；</p><p>　　—天氣狀況系數(shù)，對于干燥晴朗的天氣，=1；</p><p>　　—空氣相對密度，可按下式計算：</p><p><b>　?。?9）</b></p><

117、p><b>　　r—導體半徑</b></p><p><b>　?。?0）</b></p><p><b>　　D—導體相間距離</b></p><p><b>　　滿足要求條件：</b></p><p>　　額定電壓

118、 （21）</p><p>　　1.220KV側母線的選擇</p><p>　　考慮到兩臺主變及一定功率交換，短路計算求得：。</p><p>　　1)最大負荷持續(xù)工作電流</p><p>　　2)按經濟電流密度選擇:取J=1.15A/</p><p&

119、gt;<b>　　即：</b></p><p>　　按以上計算選擇和任務書要求可選擇2LGJ-400/95型鋼芯鋁絞線，其系數(shù)，最高允許溫度為70℃，長期允許載流量為920A，即25℃=920A，基準環(huán)境溫度為+25℃，考慮到環(huán)境溫度的修正系數(shù)：</p><p>　　25℃=9200.837=770.04</p><p><b>　　

120、3）熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　導體校驗一般采用主保護時間，即。</p><p>　　因S，故要考慮非周期分量，查周期分量等值曲線表：。</p><p>　　4）運行時導體最高溫度：</p><p><b>　　℃</b></p><p>　　5）查表得C=101，滿足短

121、路時發(fā)熱的最小導體截面。</p><p>　　小于所選導體截面S=400。6）動穩(wěn)定校驗：取2.86，L取單位長度1，S取3m，</p><p><b>　　即：</b></p><p><b>　　7）按電暈校驗： </b></p><p><b>　　=2813KV</b>

122、</p><p>　　表11 200KV側母線選擇校驗結果表</p><p>　　由以上數(shù)據表明選擇兩條LGJ-400/95鋼芯鋁絞線能滿足要求。</p><p>　　2.110KV側主母線選擇</p><p>　　由短路電流計算求得：</p><p>　　1）最大負荷持續(xù)工作電流</p><p&g

123、t;　　2）按經濟密度選擇：取J=1.15A/</p><p><b>　　即 </b></p><p>　　按以上計算選擇和任務書要求可選擇2LGJ-800/110型鋼芯鋁絞線，.2，最高允許溫度為70℃，長期允許載流量為1402A，即25℃=1402A，基準環(huán)境溫度為+25℃，考慮到環(huán)境溫度的修正系數(shù)：</p><p>　　25℃=2140