毕业设计论文某220KV变电站电气一次部分初步设计

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1、 重庆电力高等专科学校 题目：某220KV变电站电气一次部分初步设计院 系 电力工程系 专 业 发电厂及电力系统 班 级 函电专0601班 学 生 姓 名 指 导 教 师 日 期 2008年11月 毕业设计(论文) 220kV变电站电气一次部分初步设计一、待建变电所基本资料：（1）变电所位于某城市， 地势平坦，交通便利，空气污染轻微，区平均海拔200米，年最高温度40度，平均气温25度，气象条件一般，无特殊要求。（2）设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷。（3）确定本变电所的电压等级为220/110/10kV，220kV是本变电所的电源电压，110kV和10kV

2、是二次电压。（4）待设计变电所的电源，由4回220kV线路送到本变电所；在中压侧110kV母线，送出2回线路；在低压侧10kV母线，送出12回线路；在本所220kV母线另有三回输出线路。该变电所的所址，地势平坦，交通方便。二、110kV和10kV用户负荷统计资料:110kV和10kV用户负荷统计资料见表1和表2。最大负荷利用小时数Tmax = 5500h，同时率取0.9，线路损耗取5%。表1 110kV用户负荷统计资料用户名称最大负荷（kW）cos回路数重要负荷百分数%炼钢厂420000.95265表2 10kV用户负荷统计资料序号用户名称最大负荷（kW）cos回路数重要负荷百分数%1农药厂1

3、8000.882622食品厂9000.9523纺织厂21000.924机械厂24000.8925炼油厂20000.9526饲料厂6000.952三、待设计变电所与电力系统的连接情况如图所示250km220kV系统2100MVAx = 0.004SB = 100MVA260km220kV220kV炼钢厂110kV463MVAuk%= 10.5240km250km267km220kV2240MVAuk%= 18450MWcos= 0.8x”d = 0.124待设计220kV变电所10kV2200MWcos= 0.85x”d = 0.1423四、毕业设计（论文）任务的具体内容与要求通过毕业设计，培养

4、学生综合运用所学的电气部分理论知识和技能，提高解决实际问题能力，使学生掌握电气设计的基本原则和方法，掌握查阅文献、收集资料、分析计算、综合论证、设计制图、数据处理等多方面的基本技能。具体内容与要求如下：1、 主变压器容量、台数及型式选择2、 电气主接线形式选择3、 短路电流计算4、 主要设备选择（1） 各级电压的断路器和隔离开关选择（2） 各级电压的电流、电压互感器选择（3） 10KV母线选择5、 绘制电气主接线图一份（计算机绘图）6、 编制设计说明书一份7、 专题制作防雷保护装置规划五、推荐的主要参考文献：1、 发电厂电气部分 四川联合大学2、 发电厂电气设备 郑州电校3、 发电厂电气部分课

5、程设计参考资料 天津大学4、 电力工程设计手册一、三册 东北电力设计院5、工程电气设计手册一、二册 东北电力设计院一、毕业设计（论文）任务的具体内容与要求通过毕业设计，培养学生综合运用所学的电气部分理论知识和技能，提高解决实际问题能力，使学生掌握电气设计的基本原则和方法，掌握查阅文献、收集资料、分析计算、综合论证、设计制图、数据处理等多方面的基本技能。一、具体内容与要求如下：8、 主变压器容量、台数及型式选择9、 电气主接线形式选择10、 短路电流计算11、 主要设备选择1. 各级电压的断路器和隔离开关选择2. 各级电压的电流、电压互感器选择3. 10KV母线选择12、 绘制电气主接线图一份（

6、计算机绘图）13、 编制设计说明书一份14、 专题制作防雷保护装置规划二、推荐的主要参考文献：1. 发电厂电气部分 四川联合大学2. 发电厂电气设备 郑州电校3. 发电厂电气部分课程设计参考资料 天津大学4. 电力工程设计手册一、三册 东北电力设计院5. 工程电气设计手册一、二册 东北电力设计院 指导教师（签字） 苏渊 签发日期 2008年 11月 20日毕 业 设 计（论文）进 程 计 划天数阶段性工作内容、任务执行情况2天5天7天5天13天8天5天5天5天1、任务下达、本厂负荷分析、借阅资料2、主变选择讲课及设计3、主接线选择讲课及设计4、短路电流计算讲课及设计6. 电气设备选择讲课及设计

7、6、主接线图绘制（用autoCAD绘制）7、专题设计8、编制设计说明书9、设计成绩考核及机动重庆电力高等专科学校毕业设计（论文）说明书撰写规范要求一、毕业设计（论文）撰写的主要要求及规范学生毕业设计（论文）应独立装订成册，内容包括：1封面（按学校统一格式）2毕业设计（论文）任务书（按学校统一格式） 3目录（按学校统一格式）4毕业设计（论文）说明书（正文）二、毕业设计（论文）说明书（正文）内容要求毕业设计（论文）说明书（正文）内容包括：1题目题目应简明扼要，能概括文章的确切内容、专业特点和学科范畴。一般不超过20字。2摘要及关键词摘要也称内容提要，应以浓缩形式概括设计课题的主要内容、方法、观点和

8、取得的主要成果、结论。用词应精练、概括，反映整个论文的精华，应客观陈述，不宜主观评价。一般在毕业设计（论文）全文完成后再写摘要，约300字左右。关键词35个。3前言前言是全篇论文的开场白，应包括选题的原由、本设计（课题）的目的、意义、范围及应达到的技术要求；简述本设计的指导思想、本设计应解决的主要问题。主要内容应比摘要明确和具体，在文字量上可达到摘要的35倍。4正文内容按指导教师要求撰写。5结论概括说明本设计的情况和价值，分析其优点、特色，有何创新，性能达到何水平，并指出其存在问题和今后改革方向。6谢辞 简述自己通过本设计的体会，并对指导教师和协助完成设计的有关人员表示感谢。7参考文献应列出主

9、要参考文献，反映毕业设计（论文）的取材来源、材料的广博程度及可靠程度。引用参考文献时，必须注意写法的规范性，以引用先后顺序编号。8附录 说明书中附录页只列出各附件名称，附件本身附于说明书之后（不装入册）。附件主要包括各种篇幅较大的图纸、数据表格、计算机程序等。三、毕业设计（论文）格式要求1毕业设计（论文）要求使用学校统一的封面、目录格式、毕业设计（论文）任务书，计量单位以国际单位制造（SI）为基础；注释用页末注，即把注文放在加注处一页的下端；公式、图表应按顺序编号，并与正文对应。2图纸尺寸按国家标准，图面整洁、布局合理、线条粗细均匀、尺寸标注规范、文字注释用工程字书写，图表按规定要求或工程要求

10、绘制。3参考文献以引用先后顺序编号，请在文献题目后给出文献类型标识（专著M、论文集C、期刊J、标准S、专利P、学位论文D、报告R）（1）科技书籍和专著：编者名书名M 版本出版地：出版社名，出版年例：1 张小兰，李霜电机学M第二版重庆：重庆大学出版社，2007（2）科技论文：作者论文名J期刊名，年，第期例：2 谢碧蓉以素质为本位 能力为核心 改革高职高专考核模式J重庆电力高等专科学校学报，2005，(4)4字体：标题采用三号黑体字加粗居中，署名采用五号宋体字，摘要、关键词标题用五号宋体字加粗，摘要、关键词正文用五号楷体，正文小标题采用小四号黑体字加粗，正文采用五号宋体字。数字、字母统一采用Tim

11、es New Roman 字体。题目：（三号黑体字加粗）重庆电力高等专科学校 电力工程系 专业 蒋燕指导教师：黄益华 （均为五号宋体字）摘要：标题（居行头）：五号宋体（加粗） 正文：五号楷体关键词：标题（居行头）：五号宋体（加粗） 正文：五号楷体正文小标题：小四号黑体字（加粗）正文：五号宋体5版面：规定采用A4纸，纵向设置。页面设置为：上、下、左、右2.5cm，装订线1 cm，装订线位置：左，页眉1.75 cm，页脚1.75 cm。页眉设置为：居中，以小五号宋体键入“系毕业设计（论文）”。页脚设置为：插入页码，居中。正文选择格式段落为：固定值，16磅，段前、段后均为0磅。标题可适当加宽1行。6

12、段落标题：段落小标题为1（一级标题） 1.1（二级标题） 1.1.1（三级标题）目 录前言（9）摘要（10）第一章 主变压器容量，台数及形式的选择 （11）第二章 电气主接线的选择 （14）第三章 短路电流计算 （18）第四章 电气设备的选择 （24）第五章 防雷及接地体 （40）结论（44）谢辞（45）某220kV变电站电气一次部分初步设计重庆电力高等专科学校 电力工程系 电气专业 梁晓洪 指导教师：苏渊摘要本次设计主要介绍了220KV变电站电气一次部分初步设计过程、原则、方法等，利用现在广泛采用的微机保护原理和鉴定的新方法进行配置。本次所设计的变电所是终端变电所，全所停电后，将影响整个地区

13、以级下一级变电所的供电，采用两台SFSZ-40000/220型三绕组有载调压变压器，容量化为100/100/50，互为备用。220KV侧共有4回进线，3回出线， 110KV有2回出线，10KV有10回出线一次建成。因此220KV主接线最后方案采用双母带旁母接线形式，正常运行时旁母不带电，110KV主接线采用外桥接线形式，10KV采用单母线分段，且装设分段断路器，并装设两台所用变，一台所用变故障时，另一台承受全部负荷。一台所用变接一段母线，平时两台变压器分裂运行。主变中性点及出线均装设避雷器，中性点经隔离开关直接接地，并装设有两段零序保护及放电间隙保护。本次设计论文是以我国现行的各有关规范规程等

14、技术标准为依据，所设计是一次初步设计，根据任务书提供原始资料，参照有关资料及书籍，对各种方案进行比较而得出。关键词：主接线图，短路电流计算，电气设备选择与校验前 言本次设计的课题是某220kV变电站电气一次部分初步设计，涵盖了电力系统前期规划设计的基本知识，其中包括设计的依据,设计步骤,和计算方法等。本次设计是在学完了本专业的所有专业课程的基础上又一次全面综合能力考核。通过对原始资料的数据的分析，线路阻抗的计算，主接线的选择和比较，短路电流的计算，主要设备的选择和校验，主接的绘制等步骤，最终确定了220KV变电所的主要设备的型号，主接的形式。通过这次的设计，进一步的巩固了自己所学的专业知识和培

15、养了自己的实际动手能力，培养了我们怎样把所学到的理论知识用到实际的工作中去，学会了运用所学的知识去分析和解决实际中遇到问题，培养了我们自己独立的思维能力，同时也检查出了自己所学的知识不全面，存在很多不足的地方。熟悉了设计一个完整的变电所的整个流程。随着近几年的快速发展，产品越来越先进化，为了能设计得更加的合理和结合实际，在本次设计在设计过程中查阅了大量的资料，通过相互之间的比较，最后设计出了一个变电所，由于时间的仓促及设计水平有限，设计中不免有疏漏不足之处，恳请老师批评与指正。设计人：梁晓洪 2008年11月20日第一章 主变压器容量，台数及形式的选择第一节 概述在各级电压等级的变电所中，变压

16、器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。在生产上电力变压器制成有单相、三相、双值组、三绕组、自耦以及分裂变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设

17、计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。第二节 主变压器台数的选择由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊区220KV降压变电所，它是以220KV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110KV及10KV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投

18、资增大，同时增大了占用面积，和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。第三节 主变压器容量的选择主变容量一般按变电所建成近期负荷，510年规划负荷选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总负荷来选择主变的容量，根据变电所带负荷的性质和电

19、网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。因此，装设两台变压器变电所的总装容量为：se = 2（0.7PM） = 1.4PM。当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电，而高压侧220KV母线的负荷不需要跟主变倒送，因为，该变电所的电源引进线是220KV侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线

20、上。因此主变压器的容量为：Se = 0.7（S+S）。由原始资料可知，主变压器的容量为Se = 0.7（S+S）。根据原始资料可得:110kV和10kV用户负荷统计资料见表1和表2。最大负荷利用小时数Tmax = 5500h，同时率取0.9，线路损耗取5%。表1 110kV用户负荷统计资料用户名称最大负荷（kW）cos回路数重要负荷百分数%炼钢厂420000.95265表2 10kV用户负荷统计资料序号用户名称最大负荷（kW）cos回路数重要负荷百分数%1农药厂18000.882622食品厂9000.9523纺织厂21000.924机械厂24000.8925炼油厂20000.9526饲料厂60

21、00.952110kv主变侧的有功功率:110KV侧的容量:S1 = 10KV主变侧的容量:S2 = 故变电站主变总容量为：S总 = S1 + S2 = 27224 + 6320 = 33544KVA因选择两台主变压器，则主变变型号选为：SFSZ7 40000/220额定电压：高压22081.25%KV，中压121KV，低压10.5KV阻抗电压%：高一中10% 高低：30% 中低：20%容量化为：100/100 /50连接组标号：YN / Y N 0 / d11载电流：1.1空载损耗：65W短路损耗：210W第四节 主变压器型式的选择一、主变压器相数的选择当不受运输条件限制时，在330KV以下

22、的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及断电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电所选用三相变压器。二、绕组数的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组

23、变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。自耦变压器，它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。因此自耦变压器的

24、零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电所所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。而自耦变压器的变化较小，由原始资料可知，该所的电压波动为8%，故不选择自耦变压器。分裂变压器：分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低

25、压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。由于本次所设计的变电所，受功率端的负荷大小不等，而且电压波动范围大，故不选择分裂变压器。普通三绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。三、主变调压方式的选择为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220KV及以上网络电压应符合以下标准：枢纽变电所二次侧母线的

26、运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的11.3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，负荷多为重要负荷,故选择有载调压方式，才能满足要求。四、连接组别的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列

27、运行。全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点，而且全星形接法，零序电流没有通路，相当于和外电路断开，即零序阻抗相当于无穷大，对限制单相及两相接地短路都有利，同时便于接消弧线圈限制短路电流。但是三次谐波无通路，将引起正弦波的电压畸变，对通讯造成干扰，也影响保护整定的准确度和灵敏度。如果影响较大，还必须综合考虑系统发展才能选用。我国规定110KV以上的电压等级的变压器绕组常选用中性点直接地系统，而且要考虑到三次谐波的影响，会使电流、电压畸变。采用接法可以消除三次谐波的影响。所以应选择Yo/Yo/接线方式。故本次设计的变电所，选用主变压器的接线组别为：YN / Y N 0 / d11接线。五、容量

28、比的选择由原始资料可知，110KV中压侧为主要受功率绕组，而10KV侧主要用于所用电以及地区负荷，所以容量比选择为：100/100/50。六、主变压器冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，选择油循环风冷却。第二章 电气主接线的选择第一节 概述主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的重要环节

29、。主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。一、可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。1、主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。二、灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。（1）为了调度的目的，

30、可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下的调度要求；（2）为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电；（3）为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小。三、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。（1）投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；要能限制短路电

31、流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分支变电所推广采用质量可靠的简单电器；（2）占地面积小，主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。（3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能损失。第二节 主接线的接线方式选择在考虑主接线方案时,应首先满足运行可靠性及操作的灵活性；同时，也要节约投资。综合考虑，在满足技术、经济政策的前提条件下，力争使其为技术先进，供电可靠、安全、经济合理的主接线方案。根据母线的形式可分为单母线、单母线分段、单母分段带旁路母线、桥形接线、双

32、母线、双母线分段、双母线带旁路母线、一个半断路器1、220KV侧主接线220KV进线最终4回，出线3回，主变压器进线2回，可供选择的接线方式较多，但比较好的有3个。方案一：单母线分段带旁路母线，分段断路器兼作旁路断路器。（如图一）方案二：双母线带旁路母线，母联断路器兼作旁路断路器。（如图二）分析： 方案一：具有接线简单，操作方便，投资少等优点，设置旁路母线后可不停电检修出线断路器；但任一母线故障后都会告成50%的用户中断供电，这对220KV线路来说是不允许的。 方案二：具有较高的可靠性和灵活性，母线故障时对用户停电时间较短，目前在我国大容量的变电所中已广泛采用。这种接线，设计认为按双母线带旁路

33、母线一次建成比采用方案一过渡到方案二要好。虽然过渡可以推迟投资，但增加了一定的过渡工作量和过渡费用，待将电网发展后再专设旁路断路器。通过比较可知，方案一最经济，但供电的可靠不好，而方案二在保证供电可靠性的前提下，是比较经济的最佳方案。图一：单母线分段带旁母接线图二：双母线带旁路母线接线（母联断路器兼作旁路断路器）2、110KV侧接线1、单母分段用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为

34、双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母分段适用于：110KV220KV配电装置的出线回路数为34回，3563KV配电装置的出线回路数为48回，610KV配电装置出线为6回及以上，则采用单母分段接线。2、桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。内桥接线：内桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。为检修断路器LD，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔

35、离开关以供检修LD时使用。当线路故障时需停相应的变压器。所以，方案一适用于2-3回线路较少，方案二适用于接线较简单的回路，故选用内桥式接线比较合理。3、10KV侧接线10KV进线最终2回，出线12回，出线回路多，可供选择的接线方式较多。方案一：双母线带旁路母线，母联断路器兼作旁路断路器。（如图二）方案二：单母线分段接线。（如图三） 图三、单母线分段接线分析:方案一、双母线分段接线，母线可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容

36、易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。方案二、单母分段用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母分段适用于：610KV配电装置出线为6回及以上，则采用单母分段接线。综上以上二种方案，方案二，可靠性能高，但投资大，方案

37、一结构简单，经济，但供电的可靠性不高，选择方案二比较合理。第三章 短路电流计算第一节 概述在电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，

38、单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。第二节 短路计算的目的及假设一、短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节。其计算目的是：1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。4）在选

39、择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。5）按接地装置的设计，也需用短路电流。二、短路电流计算的一般规定1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后510年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的导步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点

40、。4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。三、短路计算基本假设1）正常工作时，三相系统对称运行；2）所有电源的电动势相位角相同；3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6）系统短路时是金属性短路。四、基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量：Sj = 100MVA基准电压：Vg（KV） 10.5 115 230基准电流Ij（KA） 5.5 0.502 0.25

41、1五、短路电流计算的步骤1）计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下；2）给系统制订等值网络图；3）选择短路点；4）对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流标幺值、有名值。标幺值：I d* = 有名值：Idi = Id*I j5）计算短路容量，短路电流冲击值短路容量：S = VjI短路电流冲击值：Icj = 2.55I6）列出短路电流计算结果具体短路电流计算具体见计算说明书。第三节各种短路电流计算一、系统运行方式的确定各种运行方式下的选择，目的在于计算通过保护装置的最大、最小短路电流。在线路末端发生短路时，流过保护的

42、短路电流与下列因素有关：1）系统的运行方式，包括机组、变压器、线路的投入情况，环网的开环闭环，平行线路是双回运行还是单回运行。2）短路类型。3）电流分配系数。二、短路电流的计算：短路电流的计算是继电保护整定的依据，所以我们必须加以重视。 1）整定计算的要求选择规定的运行方式；2）确定短路段及短路类型；3）对确定的短路点经过网络的合并，化简求出归算到短路点的各序综合阻抗1X、2X、0X：4）短路类型及电力系统故障的知识求出短路点的总电流；5）按网络结构求出流过被整定保护装置的短路电流。等值电路图如下：由已知：U12=10% U13=30% U23=20% X0=0.4取基准容量:Sb=100MV

43、A Ub=Uav发电机:X1=X2=X3=X4=Xd*Sb/Sn= Xd*Sb/Sn*cos=0.123*0.8*100/50=0.1984X5=X6=0.1423*100/200*0.85=0.06变压器: X7=X8=X9=X10=UK%/100*Sb/Sn=0.05/100*100/67=0.167 X11=X12=UK%/100*Sb/Sn=10/100*100/240=0.075线路: X13=X14=X0*L*Sb/(Ub*Ub)=0.4*50*100/230/230=0.038X15=X16=X0*L*Sb/(Ub*Ub)=0.4*67*100/230/230=0.05X17=X

44、18=X0*L*Sb/(Ub*Ub)=0.4*40*100/230/230=0.03变压器:X21=X22=1/2(U12%+U13%+ U23%)*1/100*Sb/Sn=1/2(10+30-20)*1/100*100/40=0.25X23=X24=1/2(U12%+U13%+ U23%)*1/100*Sb/Sn=0X25=X26=1/2(U12%+U13%+ U23%)*1/100*Sb/Sn=0.5化简如下图X27=1/4(X1+X7)=0.091X28=1/2*X13=0.019X29=1/2(X5+X11)=0.0675X30+1/2*X15=0.025X31=1/2*X19=0.0

45、15X32+1/2*X17+0.0245又化简如下图:X33=0.11X34=0.0925X35=X33+X31+(X33+X31)/x34=0.143X36=X34+X31+(X33+X31)/x33=0.12X32=0.0245X37=0.125X38=0X39=0.25d2短路X40=1/(1/X35+1/X36+1/X32)=0.017C1=X40/X35=0.124C2=X40/X36=0.148C3=X40/X32=0.727X41=X40+X37=0.1428X42=X41/C1=1.152X43=X41/C2=0.965X44=X41/C3=0.196X45=X40+X37=X

46、39=0.3928X42=X45/C1=3.168X43=X45/C2=2.654X44=X45/C3=0.54短路点周期分量冲击电流全电流最大有效值标么值有效值标么值有效值标么值有效值d145.70811.474116.55429.25869.4817.442d25.6722.84814.4647.2628.5664.301d32.05811.3165.25728.9073.12917.206第四章 电气设备的选择第一节 概述导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提

47、下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。电气设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。一、一般原则1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；2）应按当地环境条件校核；3）应力求技术先进和经济合理；4）选择导体时应尽量减少品种；5）扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；6）选用

48、的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。二、技术条件1、按正常工作条件选择导体和电气1）电压：所选电器和电缆允许最高工作电压Vymax不得低于回路所接电网的最高运行电压Vgmax即 VymaxVgmax一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在220KV及以下时为1.15Ve，而实际电网运行的Vgmax一般不超过1.1Ve。2）电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度Q 0下，导体和电器的长期允许电流Iy应不小于该回路的最大持续工作电流Igmax即 IyIgmax由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Igmax = 1.05Ie（Ie为电器额定电流）。3）

49、按当地环境条件校核当周围环境温度Q和导体额定环境温度Q 0不等时，其长期允许电流Iy Q可按下式修正Iy Q = Iy = Kiy基中K 修正系数Q y导体或电气设备正常发热允许最高温度我国目前生产的电气设备的额定环境温度Q。= 40，裸导体的额定环境温度为+25。2、按短路情况校验电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，一般校验取三相短路时的短路电流，如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。1）短路热稳定校验 Q dQ r满足热稳定条件为 Ir2tdzIr2tQ 0L 短路电流产生的热效应Q

50、 r 短路时导体和电器允许的热效应Ir t秒内允许通过的短时热电流验算热稳定所用的计算时间：tdz = tb+toLtb 断电保护动作时间110KV以下导体和电缆一般采用主保护时间110KV以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间toL 相应断路器的全开断时间2）短路的动稳定校验满足动稳定条件为： ichidf IchIdfIch 短路冲击直流峰值 （KA）Ich 短路冲击电流有效值 （KA）Idf、Idf 电器允许的极限通过电流峰值及有效值（KA）第二节 断路器的选择变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担

51、任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35220KV一般采用SF6断路器。真空断路器只适应于10KV电压等级，10KV采用真空断路器。1、按开断电流选择高压断路器的额定开断电流Iekd应不小于其触头开始分离瞬间（td）的短路电流的有效值Ie(td)即：IekdIz（KA）Iekd 高压断路器额定开断电流（KA）Iz 短路电

52、流的有效值（KA）2、短路关合电流的选择在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏，且断路器在关合短路电流时，不可避免地接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路电流，为了保证断路器在关合短路时的安全，断路器额定关合电流ieg 不应小于短路电流最大冲击值。即：iegicj 或 idwicjieg 断路器额定关合电流idw 额定动稳定电流icj 短路冲击电流3、关于开合时间的选择对于110KV及以上的电网，当电力系统稳定要求快速切除故障时，分闸时间不宜大于0.045s，用于电气制动回路的断路器，其

53、合闸时间大于0.04 0.06s。一、220KV侧断路器选择如下：1）额定电压选择：VmaxVg = 220KV1.15 = 253KV2）额定电流选择：IeIgmax 考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以相应回路的Igmax=1.05Ie 即：Igmax = 3）按开断电流选择：IekdI =17.442 KA 即Iekd17.442KA4）按短路关合电流选择：iegich = 29.258KA 即ieg29.258KA根据以上数据可以初步选择LW6220型SF6断路器其参数如下：额定电压：220KV，最高工作电压：252KV，额定电流1600A，额定开断电流为40KA，短路关合

54、电流100KA，动稳定电流峰值100KA，4S热稳定电流40KA，固有分闸时间0.042S，合闸时间0.2S，全开断时间0.075S。5）校验热稳定，取后备保护为5Std = tkd + tb = 0.075 + 5 = 5.07S = = 1因td 1，故不考虑非周期分量，查周期分量等值时间曲线，查得tz = 4.3Stdz = （td5）+ tz =（5.075）+ 4.3 = 4.37SQd = I2dz = 17.44224.37 = 1329KA2SQr = I2r t = 4024 = 5400KA2S 即Qr Qd 满足要求6）检验动稳定：icj idw icj= 29.2581，故不考虑非周期分量，查周期分量等值时间表，查得tz = 4.3Stdz