220KV变电站电气主接线设计要点

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1、220KV 变电站电气主接线设计目录一、原始材料 2二、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择 5三、负荷计算 6四、短路电流的计算 7五、变电所一次设备的选择与校验 8六、 变电所高、低压线路的选择 1031原始资料1.1.1变电所规模及其性质：电压等级 220/110/35 kv线路回数 220kv 本期 2 回交联电缆（发展 1 回）110kv 本期 4 回电缆回路（发展 2 回）35kv 30 回电缆线路，一次配置齐全本站为大型城市变电站2归算到 220kv 侧系统参数（ SB=100MVA,UB=230）KV近期最大运行方式：正序阻抗 X仁0.1334;零序阻抗X0=0.1693

2、近期最大运行方式：正序阻抗 X仁0.1445;零序阻抗X0=0.2319远期最大运行方式：正序阻抗 X仁0.1139;零序阻抗X0=0.14883110kv 侧负荷情况：本期 4回电缆线路最大负荷是160MW最小负荷是130MW远期 6 回电缆线路最大负荷是280MW最小负荷是230MW4. 35kv侧负荷情况：（30回电缆线路）远期 最大负荷是240MW最小负荷是180MW近期 最大负荷是170MW最小负荷是100MW5. 环境条件：当地年最低温度-24 C,最高温度+35C，最热月平均最高温度+25C，海拔高度200m气象条件一般，非地震多发区，最大负荷利用小时数6500小时。主接线设计本

3、变电站为大型城市终端站。220VKV为电源侧，110kv侧和35kv侧为负荷侧。220kv和110kv采用SF6断路器。220kv 采取双母接线，不加旁路。110kv 采取双母接线，不加旁路。35kv 出线 30 回，采用双母分段。低压侧采用分列运行，以限制短路电流。电气主接线图第二章 主变压器选择和负荷率计算原始资料1110kv 侧负荷情况：本期 4 回电缆线路 最大负荷是 160MW 最小负荷是 130MW远期 6 回电缆线路 最大负荷是 280MW 最小负荷是 230MW 235kv 侧负荷情况：(30 回电缆线路)远期 最大负荷是 240MW 最小负荷是 180MW近期 最大负荷是 1

4、70MW 最小负荷是 100MW3 由本期负荷确定主变压器容量。功率因数 COS =0.85主变压器选择2.2.1 容量选择(1)按近期最大负荷选：110 kv 侧： 160 MW35 kv 侧： 170 MW按最优负荷率 0.87 选主变压器容量每台主变压器负荷110 kv 侧： 80 MW35 kv 侧： 85 MW按最优负荷率 0.87 选主变压器容量。Sn=Pl/(0.85 =(80+85)/(0.85 0.87)=209.6 MVA或 SN=0.6PM/0.85=0.6(160+170)/0.85=232.9 MVA选Sn=240MVA，容量比100/50/50的220kv三绕组无激

5、磁调压电力变压器 负荷率计算由负荷率计算公式 :n =S/Sb110kv 最大,最小负荷率 :n =80/(0.85X 120)=78.4% n =65/(0.85 X 120)=63.7%35kv最大，最小负荷率n =50/(0.85 X 120)=49%n =(50+65)/(0.85 24X)=56.4%n =85/(0.85X 120)=83.3%总负荷率：n =(85+80)/(0.85 24X)=80.9%(2)按远期最大负荷选：(远期设三台主变压器)110 kv 侧：280 MW35 kv 侧：240 MW每台主变压器负荷110 kv 侧：93.3 MW35 kv 侧：80 MW

6、按最优负荷率0.87选主变压器容量Sn=Pl/(0.85 X)=(93.3+80)/(0.85 0.87)=234 MVA选 Sn=240MVA，容量比 100/50/50负荷率计算110kv 最大负荷率：n =93.3/(0.85X 120)=91.4%35kv 最大，最小负荷率n =80/(0.85X 120)=78.4%总负荷率：n =(93.3+80)/(0.85 240)=84.9%所以，综合以上讨论可知，从长远考虑选主变压器容量：Sn=240 MVA，容量比100/50/50的变压器。因为：Sn/Slmax=(240X 0.85”(160+170)=61.8% 60%所以每台主变压

7、器可以带总负荷的 60%。Slmax /Sn=1.62经查表知事故过流允许负荷在过负荷 1.6倍时为15分钟，过负荷2.0倍的允许时间为4分钟2.2.2变压器参数列表：表2-1变压器参数列表容量调压范围电压KV空载损短路损阻抗电压MVA耗(KW)耗（KW）Ui-2%Ul-3%U2-3%240 2X 2.5%220/110/38.5230108014249第三章短路计算第3.1节相关参数计算等值 220kv 系统：Xsi=0.1134Xso=O.1693变压器：Ui%=0.5(Ui2%+Ui3%-U23%)=0.5(14+24-9)=14.5U2%=0.5(U i2%+U23%-U i3%)=0

8、.5(14+9-24)=-0.5U3%=0.5(Ui3%+U23%-Ui2%)=0.5(24+9-14)=9.5所以Xti=Ui%X Sb心00 X Sn)=14.5X 100/(100X 240)=0.06042Xt2= U2%X Sb/(100X Sn)=0Xt3= U3%X Sb/(100X Sn)=9.5X 100/(100X 240)=0.0396短路点选择V9Xli 仔图3-1短路点分布图F1点220kv进线断路器内侧F2点220kv母联断路器F3点220kv母线F4点主变压器高压侧F5点主变压器中压侧F6点110kv母线F7点110kv出线F8点主变压器低压侧F9点35kv出线短

9、路计算llOkv按近期最大运行方式所给参数进行短路计算:Xi=2X si=2 X 0.1334=0.2668Xti=0.06042Xt3=0.0396Ibi=Sb/ 3 Ubi=100/230、3 =0.2510Ib2=Sb/ . 3 Ub2=100/115、3 =0.5020Ib3=Sb/ 3 Ub3=100/37、3 =1.560331短路点F1: （220kv进线断路器内侧）=图3-3标： Iki=E/Xi=1/0.2668=3.748有： Iki=Iki X Ibi=3.748X 0.2510=0.941KA短路点F2: （220kv母联断路器）标：I k2=E/X si=1/0.13

10、34=7.496有：Ik2=E X Ibi=7.496X 0.2510=1.88KA短路点F3 （220kv母线）,F4 （主变压器高压侧）,与F2情况相同334短路点F5:（主变压器中压侧）XK图3-5Xk=0.5 (X什Xti) =0.5 (0.2668+0.6042) =0.1636 标：Ik5=E/ (2X Xk) =0.5/0.1636=3.06有：Ik5=I k5 X Ib2=3.06X 0.5020=1.536KA短路点F6: （110kv母线）llOkvXkXk=0.5 (X什Xti) =0.1636标：Ik6=E/Xk=1/0.1636=6.11有:Ik6=Ik6 X I B

11、2=6.11 X 0.5020=3.07 KA短路点F7 （110kv出线）情况与F6相同llOkvXk=0.5 (Xti+Xi) +Xt3=0.5 (0.06042+0.2668) +0.0396=0.2032有：Ik8=Ik8 X I b3=4.923 X 1.560=7.68 KA标：IK8=E/X K=1/0.2032=4.92短路点 F9(35kv 出线)情况与 F8 相同主要电气设备选型断路器的选择断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压 6220kV 的电网一般选用少油断路器，电压11

12、0- 330kV电网，可选用SF6或空气断路器，大容量机组釆用封闭母线 时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。断路器选择的具体技术条件如下：(1)电压：Ug Un U g-电网工作电压( 2 )电流： I g.maxW I n I g.ma 最大持续工作电流(3) 开断电流：Ip.t UnCOS日)=(17+160) = 1.02 KA220 28573选择LW2-220 SF6断路器表4-1LW2-220 SF6断路器参数表型号额定电压(kv)额定电流(ka)额定短 路开断 电 流(ka)额定短 路关合 电 流(ka)额定峰 值耐受 电 流(ka)4秒热 稳定 电流(ka)全开断

13、时间(s)LW2-2202202.531.580100400.05(2)热稳定校验：I s tdzW式中I s-稳态三相短路电流；tdz短路电流发热等值时间；It 断路器t秒稳定电流。其中 tdz=tz+0.05 B”，P=I，/Is=1短路电流计算时间t=tpr+tab=0.5+0.15+0.06=0.71(tpr为全保护时间，tab为固有全分闸时间， 它包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间)可从小电气书图5-1中查出短路电流周期分量等 值时间tz=0.8S,忽略短路电流非周期分量。所以：tdz=tz+0.05 3=0.8S2 2 2Qk= Istdz=0.9410.8v It t It2X

14、Qk满足热稳定要求。(3)动稳定校验：ich#maximax断路器极限通过电流峰值；ich三相短路冲击值。ich=2.55l ” =55 0.941=2.40Qk满足热稳定要求。(3)动稳定校验：ichmaxich=2.55l ” =551.88=4.79Qk满足热稳定要求。(3) 动稳定校验：ichmaxich=2.55l 由=553.07=7.82Qk满足热稳定要求。(3)动稳定校验：ichmaxich=2.55l ” =551.536=3.92Qk满足热稳定要求。(3) 动稳定校验：ich#maxich=2.55l ” =557.68=19.6Qk满足热稳定要求。(3) 动稳定校验：ic

15、h#maxich=2.55l ” =557.68=19.6 imax=63KA满足动稳定要求。隔离开关隔离开关形式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术 经济比较然后确定。参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件。选择的具体技术条件如下：(1)电压：U UnUg电网工作电压(2)电流:I g.max In Ig.max最大持续工作电流(3)动稳定：ichimax(4)热稳定:I2tdzQk满足热稳定要求。(3)动稳定校验：ich#maxich=2.55l ” =551.88=4.79Un)=1.323 KA选择GW4 110隔离开关表4-8GW4110隔离开关参数表型号

16、额定电压（kv）额定电流（ka）额定峰值耐受电流（ka）热稳定电流（ka）GW4-1101100.635020(2) 热稳定校验：I /tdzwIt其中 tdz=tz+0.05 p 由,?=I，/Io=1查出短路电流周期分量等值时间tz=0.8，忽略短路电流非周期分量tdz=tz+0.05 B=tz=0.8 S2 2 2Qk= I *tdz=1.5360.8v It tIt2Qk满足热稳定要求。(3) 动稳定校验：ich#maxich=2.55l ” =551.536=3.92Qk满足热稳定要求。(3)动稳定校验：ich#maxich=2.55l ” =557.68=19.6 I ch热2 2

17、 2 2稳定：Qk =0.708 KA 2 - S ,(I 1nKt) =(1.2 X60) =5184 KA2 - S2Qk I ch热2 2 2 2稳定：Qk =2.83 KA - S ,(I 1nKt) =(1.2 X35) =1764 KA - SQk I ch2 2 2 2 热稳定：Qk =7.54 KA 2 - S ,(I 1nKt) =(0. 4X 75) =900 KA2 - S2Qk =0.988 KA(4) 准确等级：采用0.5级，根据以上条件选择LCWD-110额定变比2X 600/5，热稳定倍数75 ,动稳定倍数130校验： 电压：Ug=Un 电流：I g max I

18、ch22 热稳定：Qk =1.89 KA 2 - S ,(I 1NKt) =(1.2 X 75) =8100 KA2 - SQk I ch热稳定：Qk =47.2KA2 - S ,(I inKt) 2=(0.2 X 120) 2=576 KA2 - S2Qk U0.9Un, U为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一 次电压波动范围，即土 10% U。（2）二次电压：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按下表选用所需的二次额定电压。表4-10JCC-220互感器参数表绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中用于中性点不接 地或经消弧线

19、圈 接地系统中二次额定电压（V）100100/V3100100/3（3）准确等级电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级。用于电度表准确度不低于 0.5级，用于电压测量，不应低于 1级，用于继电保护不应低于 3 级。(4) 二次负荷Sn是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下，电压互感器的额定容量。S2是二次负荷，它与测量仪表的类型，数量和接入电压互感器的接线方式有关，电压互感器 的三相负荷经常是不平衡的，所以通常用最大一相的负荷和电压互感器一相的额定容量相比 较。220kv母线处电压互感器220KVW母线所连的电压互感器的选择，选用 JCC-220型电压互感器:表4-11JCC-220型电压互

20、感器参数表型式额定变比在下列准确等级下的额定容量最大容量(VA屋外单相JCC- 220220000 100 100亦43 30.51320005001000110kv电压互感器110KVW母线所连的电压互感器的选择，选用 JCC-11C型电压互感器:表4-12JCC-110型电压互感器参数表型式额定变比在下列准确等级下的额定容量最大容量(VA屋外单相JCC- 110110000 100 10043 W 30.51320005001000200035kv电压互感器35KVM母线所连的电压互感器的选择，选用 JDX6-35型电压互感器:表4-13JDX6-35型电压互感器参数表型式额定变比在下列准

21、确等级下的额定容量最大容量(VA(屋内式)JDX635000 100 100 盲壽丁0.5131200三相35150250600母线母线应根据具体使用情况按下列条件选择和校验：(1) 型式：载流导体一般采用铝质材料，回路正常工作电流在 4000A及以下时，一般选 用矩形导体。在40008000A时，一般选用槽形导体。110KV及以上高压配电装置，一般采 用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。(2) 按最大持续工作电流选择导线载面 S,即I g maxW K y式中I y相应于某一母线布置方式和环境温度为 +25C时的导体长期允许载流量。心温度正系数(3) 按经济电流密度J选择：在选择

22、导体载面S时，除配电装置的汇流母线、厂用电动机的电缆等外，长度在 20 m以 上的导体，其截面S一般按经济电流密度选择。即S=W max(mm2) J式中J 导体的经济电流密度，按此条件选择的导体截面S,应尽量接近经济计算截面S。当无合适规格导体时，允许小于 S。(4) 热稳定校验：按上述情况选择的导体截面 S，还应校验其在短路条件下的热稳定。 母线的校验公式为：I 2S Smin = 6 寸 tdz (mm)式中Smin根据稳定决定的导体最小允许截面(mr2)；C热稳定系数；I ：:稳态短路电流(KV);tdz短路电流等值时间(S)。(5)动态稳定校验：a max 3637A热稳定校验：t

23、k=t pr +t kd+t a=0.5+0.15+0.02=0.67s3 =1 / I ： =1 t z=0.9s 2 2t dz=tz+0.05 3=0.9+0.05 X 1.0 =0.95s222Q k= I : t dz =7.68 X 0.95=56.0 KA - S22正常运行时得导体温度：0 = 0 0+( 0 al- 0 0)l max/I al22=25+(70-25)3300/3903 =57.2 C查表得：C=92.12Smin=QkKs= 56 1.8 10 =109 mnn 3750 mm2C92.12动稳定校验：导体自振频：m=h X bX p 3 =0.125 X

24、 0.1 X 2700=3.375kg/mI=bh/12=0.01 X 0.125 /12=1.63 X 10-6按汇流母线为两端简支多跨梁查表可知，Nf=3.56则=454.5HZ 155HZ=Nf j旦=3.567汉 1010 汉 1.63汉 10_ I2 I m =1.22 ：3.375故B =1冲击系数K=1.9,则ish=1.9 2 I ” =2.69 X 7.68=20.66KA母线相间应力:-72-72ph=1.73 X 10 i sh/a =1.73 X 10 X 20660/0.75=98.5N/m导体截面系数：22-6 33 =0.5bh =0.5 X 0.01 X 0.1

25、25 =78.125 X 10 m(X ph=fphl2 二 98.5 1.2210，10 78.125 10-6=0.182 x 10pa 6(T al =70X 10 pa同相条间作用应力计算:b/h=10/125=0.08(2b-b)/(b+h)=10心0+125)=0.074 (4b-b)/(b+h)=30/135=0.222查曲线得导体形状系数 K12=0.37 ,K13=0.57-92-926f b=8(K12+冷3) X 10 X i sh /b=8(0.37+0.57) X 10 X 20.66 X 10/0.01=331 pa条间衬垫跨距计算，每相三条铝导体入=1197临界跨

26、距Lcr= 入 b4 h =1197X 0.01 X 4 0.1254 =0.623m fbV1.7X1046 6(X bal= al - (X ph=(70-9.61)X 10 =60.39 X 10 pa条间衬垫最大跨距:=0.012 0.125 60.39 106V17000=0.298m L cr=0.623m为了便于安装，每跨绝缘子中设三个衬垫：Lb=L/4=1.2/4=0.3m110kv和220kv的选择110KV侧母线，由断路器最大回路工作电流I g. ma)=0.988KA，选择 LGJ-120220KV侧母线，由断路器最大回路工作电流lgmax=1.02KA，选择 LGJ-1

27、20电缆电缆应按下列选择及校验(1) 型式：应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式。 明敷(包括架空、隧道、沟道内等)的电缆，一般选用裸钢带铠装或塑料外护层电缆。 在易受腐蚀地区应选用塑料外护电缆。 在需要使用钢带铠装电缆时，宜选用二级外护层型式 直埋敷设时，一般选用钢带铠装电缆。在潮湿或腐蚀性土壤的地区，应带有塑料外护 层。 三相交流系统的单芯电力电缆，要求金属护外层采用一端接地时，在潮湿地区，外护 层宜选用塑料挤包的型式。电力电缆除充油电缆外，一般采用三芯铝芯电缆。(2) 按额定电压选择：Ug max I g max=155KA热稳定：3Smin=旦IdZ = 7.68*10 3.93 =160mm I g maX=247A2 2mm lg maX=0.51KA3 热稳定：Smin= ;tdZ = 0.941勺 J3.93 =19.6mrm S=400 mm2C95 动稳定：由厂家来保证。