某220kv变电所电气一次初步设计

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1、I本(专)科毕业设计(论文)毕业设计（论文） 系（院） 专业题 目 某220kV变电所电气一次初步设计学 生 姓 名 班 级 学 号 指 导 教 师 日 期 2009 年 月 日45设计任务书毕业设计（论文）任务书一、毕业设计(论文)题目：某220kV变电所电气一次初步设计二、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：1、工程建设规模主变压器：终期2120MVA，本期1120MVA三相三绕组有载调压降压型电力变压器；220千伏出线：终期8回，本期4回；110千伏出线：终期8回，本期4回；10千伏出线：终期12回，本期6回；容性无功补偿：终期36Mvar，本期18Mvar。2、所址概

2、况该变电所用地属丘陵地貌，自然面积标高为 29.032.5m，高差约3.5m，地形起伏不大，较平坦，所址西边为荆山村，其余三个方向出线条件均好，进所道路需从前竹村新修进所公路约0.45公里，沿途无桥梁加固，运输设备较方便。 3、本站220kV侧系统阻抗为0.00780（Sj=100MVA,Uj=Uav）三、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：1、设计本变电所的电气主接线（4.6-4.13） 2、进行必要的短路电流计算 （4.14-4.27） 3、选择和校验所需的电气设备（4.28-5.5） 4、配电装置的选型和布置 （5.6-5.11）5、绘制设计变电所电气主接线图、高压配电装置平面布置图、高

3、压配电装置断面图等图纸（5.12-6.5） 6、编制设计成果（6.5-6.14）四、主要参考资料：1、电力工程设计手册第一册 上海科技出版社2、发电厂电气设备华中工学院 范锡普3、短路电流实用计算中国电力出版社 李瑞荣4、电气工程专业毕业设计指南 电力系统分册中国水利电力出版社 陈跃5、LinYong-jun1, LiuYu-tao2 and ZhangDan-hui2：“Implementation and design of a communication system of an agent-based automated substation”Frontiers of Electric

4、al and Electronic Engineering in ChinaJVolume 1, Number 4，2006，12，P396-399 系 专业 班学生： 日期：自 09 年 4 月 6 日至 09 年 6 月 14 日指导教师： 助理指导教师(并指出所负责的部分)：教研室： 教研室主任： 本(专)科毕业设计(论文)摘 要根据设计任务书的要求，本次设计为220kV变电所电气一次部分初步设计，并绘制电气主接线图及其他图纸。该变电所设有两台主变压器，站内主接线分为220kV、110kV和10kV三个电压等级。各个电压等级分别采用双母接线、双母接线和单母线分段接线。本次设计中进行了电气

5、主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、母线等）及各电压等级配电装置设计。本设计以220500kV 变电所设计规范、220500kV高压配电装置设计规范等规范规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部为国家推荐的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。关键词：变电所 短路电流 动稳定 热稳定目录设计任务书I摘 要III第一部分 设计说明书6第一章 电气主接线设计61.1 主接线的设计原则和要求61.1.1 电气主接线的设计原则61.1.2 设计主接线的基本要求81.2 主接线的设计步骤91.3 本变电所电气主接线设计91.3.1

6、220kV 电压侧接线91.3.2 110kV 电压侧接线101.3.3 10kV 电压侧接线11第二章 变压器选择132.1 主变器的选择13第三章 短路电流计算143.1 短路故障产生的原因143.2 短路故障的危害143.3 短路电流计算的目的153.4 短路电流计算的内容163.5 短路电流计算方法163.6 短路电流计算结果16第四章 电气设备的选择184.1 电器选择的一般条件184.2 高压断路器的选择204.3 高压隔离开关的选择214.4 电流互感器的选择22第五章 配电装置设计235.1 配电装置的基本要求235.2 配电装置的类型及特点235.3 配电装置的设计原则245

7、.4 配电装置设计的基本步骤255.5 配电装置的选用255.6 电气总平面布置26第二部分 设计计算书28第一章 短路电流计算281.1 三相短路电流计算28第二章 电气设备选择及校验计算322.1 断路器选择及校验322.2 隔离开关选择及校验342.3 电流互感器选择及校验352.4 母线选择及校验362.4.1 220kV母线的选择362.4.2 110kV母线的选择38第三部分 设计图纸40电气主接线图40220kV屋外配电装置线路间隔断面图41220kV屋外配电装置主变进线间隔断面图42110kV屋外配电装置线路间隔断面图43总结44参考文献45第一部分 设计说明书第一章 电气主接

8、线设计电力系统是由发电厂、变电所、线路和用户组成。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。为满足生产需要，变电所中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。1.1 主接线的设计原则和要求主接线代表了变电所电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分

9、，是变电所电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。1.1.1 电气主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为

10、依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。(1)接线方式：对于变电所的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110kV220kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电所中，当110220kV出线在4回及以上时，一

11、般采用双母接线。在大容量变电所中，为了限制610kV出线上的短路电流，一般可采用下列措施：变压器分列运行；在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器；采用低压侧为分裂绕组的变压器。出线上装设电抗器。(2)主变压器选择主变压器台数：为保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器。当只有一个电源或变电所可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。对于大型枢纽变电所，根据工程具体情况，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。主变压器容量：主变压器容量应根据510年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。对装设两台变压器的变电所，每台变压器额定容量一般按下式选择为变电

12、所最大负荷。这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对84%负荷的供电。由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此，采用，对变电所保证重要负荷来说多数是可行的。对于一、二级负荷比重大的变电所，应能在一台停用时，仍能保证对一、二级负荷的供电。主变压器的型式：一般情况下采用三相式变压器。具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时，可采用三绕组变压器。其中，当主网电压为110220kV，而中压网络为35kV时，由于中性点具有不同的接地形式，应采用普通的三绕组变压器；当主网电压为220kV及以上，中压为110kV

13、及以上时，多采用自耦变压器，以得到较大的经济效益。(3)断路器的设置根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。(4)为正确选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够的资料时，可采用下列数据：最小负荷为最大负荷的6070%，如主要是农业负荷时则宜取2030%；负荷同时率取0.850.9，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取0.951；功率因数一般取0.8；线损平均取5%。1.1.2 设计主接线的基本要求在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。(1)可靠性：供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电

14、气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题：可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结。设计时应予遵循。主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电所在系统中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑：断路器检修时，能否不影响供电。线路

15、、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。变电所全部停运的可能性。(2)灵活性：主接线的灵活性要求有以下几方面。调度灵活，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。(3)经济性：在满足技术

16、要求的前提下，做到经济合理。投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电所中，应推广采用直降式（110/610kV）变压器，以质量可靠的简易电器代替高压断路器。占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。电能损耗少：在变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。1.2 主接

17、线的设计步骤电气主接线的具体设计步骤如下：(1)分析原始资料本工程情况变电所类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（510年），变电所在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。负荷情况负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。设备制造情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和

18、可行性。(2)拟定主接线方案根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。(3)短路电流计算对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。(4)主要电器选择包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。(5)绘制电气主接线图将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。1.3 本变电所电气主接线设计1.3.1 220kV 电压侧接线DLT5218-2005 220kV500kV变电所设计技术规程

19、规定：220kV变电所中的220kV配电装置，当在系统中居重要地位、出现回路数为4回及以上时，宜采用双母线接线；当出线和变压器等连接元件数为1014回时，可在一条母线上装设分段断路器，15回及以上时，在两条主母线上装设分段断路器；亦可根据系统需要将母线分段。一般性质的220kV变电所的配电装置，出现回路数在4回及以下时，可采用其他简单的主接线。220kV终端变电所的配电装置，能满足运行要求时，宜采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路变压组或桥形接线等。当电力系统继电保护能满足要求时，也可采用线路分支接线。采用双母线或单母线接线的110kV220kV配电装置，当断路器为少油型时，除断路器有条

20、件停电检修外，应设置盘路母线。当110kV出线回路数为6回及以上，220kV出线回路数为4回及以上时，可设置专用旁路断路器。本变电所220kV线路有8回，可选择双母线带旁路母线接线或双母线接线两种方案，如图1.1所示。 方案一 方案二图1.1 220kV 电压侧接线方案方案一采用“双母线带旁路母线接线”，当一段母线出现故障时，及时将运行方式改变到另一母线上运行，只能短时造成全所停电及另一终端站的停电。方案二可选择任一段母线运行，随时检修任一组断路器及母线上的设备，在主接线设计时，主要矛盾往往发生可靠性与经济性之间，因此在满足供电可靠，运行灵活方便的基础上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。方

21、案一投入资金多,本变电所属于终端变电所。因此本设计220kV侧最终确定方案二。1.3.2 110kV 电压侧接线DLT5218-2005 220kV500kV变电所设计技术规程规定：220kV变电所中的110kV、66kV配电装置（或35kV配电装置），当出现回路数载6回以下时（或为47回时）宜采用单母线或单母线分段接线，6回及以上时（或8回及以上时），宜采用双母线接线。本变电所110kV线路有8回，采用双母线接线方案，如图1.2所示。图1.2 110kV 电压侧接线方案1.3.3 10kV 电压侧接线本变电所10KV线路有12回，可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分段接线两种方案，如图

22、1.3所示。方案一 方案二图1.3 10kV 电压侧接线方案方案一一般用于出线较多，输送和穿越功率较大，供电可靠性和灵活性要求较高的场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。方案二简单清晰，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小。手车式断路器的出现和运行成功，断路器检修问题可不用复杂的旁路设施来解决，而用备用的手车断路器来替代需要检修的工作的手车断路器。采用手车式高压开关柜，可不设置旁路设施。综上所述,本变电所主接线如图1.4所示。图1.4 电气主接线简图第二章 变压器选择2.1 主变器的选择在变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为

23、主变压器。DLT5218-2005 220kV500kV变电所设计技术规程规定，主变压器容量和台数的选择，应根据现行的SDJ161有关规定和审批的电力系统规划设计决定。变电所同一电压网络内任一台变压器事故时，其他元件不应超过事故过负荷的规定。凡装有两台（组）及以上主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部负荷的70%时不过载，并在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。如变电所有其他电源能保证变压器停运后用户的一级负荷，则可装设一台（组）主变压器。220kV330kV变压器若受运输条件的限制，应选用三相变压器。具有三种电压的变电所，如通过主变压

24、器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。本电站在设计任务书中说明主变压器：终期2120MVA，本期1120MVA三相三绕组有载调压降压型电力变压器。故可选择两台型号为SFPSZ10-120000/220的变压器。主变压器参数如表2.1所示。表2.1 主变压器技术参数型号额 定容 量(kVA)额定电压（kV）空载电流（%）空载损耗（kW）负载损耗（kW）阻抗电压（%）连接组标号高压中压低压高-中高-低中-低SFPSZ10-120000/220120000220121110.285.4408.013238Y

25、 N,yn0,d11第三章 短路电流计算计算短路电流的目的主要是为了选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求；评价确定网络方案，研究限制短路电流措施；为继电保护设计与调试提供依据；分析计算送电线路对通讯网络设施的影响等。在电力系统设计中，短路电流的计算应按远景规划水平年来考虑，远景规划水平年一般取工程建成后510年中的某一年。计算内容为系统在最大运行方式时，短路点的三相短路电流。3.1 短路故障产生的原因工业与民用建筑中正常的生产经营办公等活动以及人民的正常生活，都要求供电系统保证持续安全可靠地运行.但是由于各种原因，系统会经常出现故障，使正常运行状态遭到破坏。短路是系统常见的严重故障。所

26、谓短路，就是系统中各种类型不正常的相与相之间或地与相之间的短接。系统发生短路的原因很多，主要有：（1）设备原因电气设备、元件的损坏。如：设备绝缘部分自然老化或设备本身有缺陷，正常运行时被击穿短路；以及设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发展成短路的功能。（2）自然原因气候恶劣，由于大风、低温、导线覆冰引起架空线倒杆断线；因遭受直击雷或雷电感应，设备过电压，绝缘被击穿等。（3）人为原因工作人员违反操作规程带负荷拉闸，造成相间弧光短路；违反电业安全工作规程带接地刀闸合闸，造成金属性短路；人为疏忽接错线造成短路或运行管理不善造成小动物带电设备内形成短路事故等。3.2 短路故障的危害供电系统发生短

27、路后，电路阻抗比正常运行时阻抗小很多，短路电流通常超过正常工作电流几十倍直至数百倍以上，它会带来以下严重后果：（1）短路电流的热效应巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易造成设备过热而损坏。（2）短路电流的电动力效应由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过大或设备结构强度不够，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一步扩大。（3）短路系统电压下降短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响。例如，异步电动机的电磁转矩与端电压平方成正比。同时电压降低能造成照明负荷诸如电灯突然变暗及一些气体放电灯的熄灭等，影响正常的工作、生活和学习。（4）不

28、对称短路的磁效应当系统发生不对称短路时，不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通在邻近的电路内能感应出很大的电动势。（5）短路时的停电事故短路时会造成停电事故，给国民经济带来损失。并且短路越靠近电源，停电波及范围越大。（6）破坏系统稳定造成系统瓦解短路可能造成的最严重的后果就是使并列运行的各发电厂之间失去同步，破坏系统稳定，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电。3.3 短路电流计算的目的（1）电主接线比选短路电流计算可为不同方案进行技术经济比较，并为确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。（2）选择导体和电器如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击

29、电流有效值以校验电气设备动力稳定，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验短路器的遮断能力等。（3）确定中性点接地方式对于35kV、10kV供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接地方式。（4）选择继电保护装置和整定计算在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。3.4 短路电流计算的

30、内容（1）短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。（2）短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。（3）短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体项目及其计算条件，取决于计算短路电流的目的。3.5 短路电流计算方法供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源的回路总阻抗值。电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值法。（1）标幺值法标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基准值的比值。标幺值法，就是将电路元件各参数均用标幺值表

31、示。由于电力系统有多个电压等级的网络组成，采用标幺值法，可以省去不同电压等级间电气参量的折算。在电压系统中宜采用标幺值法进行短路电流计算。（2）有名值法有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数。这种方法通常用于1KV以下低压供电系统短路电流的计算。3.6 短路电流计算结果本变电所短路电流计算结果如下（计算过程见设计计算书第一章）：三相短路电流计算电路图及其等值网络如图3.1所示图3.1 计算电路图及其等值网络三相短路电流计算结果见表3.1。表3.1 短路电流计算结果 计算参数短路点短路电流有名值(kA)冲击电流(kA)220kV32.1882.06110kV8.0820.6010kV52.9

32、5135.02加装限流电抗器三相短路电流计算结果见表3.2表3.2 短路电流计算结果 计算参数短路点短路电流有名值(kA)冲击电流(kA)220kV32.1882.06110kV8.0820.6010kV25.7265.59第四章 电气设备的选择4.1 电器选择的一般条件电器选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求

33、却是一致的。电器要能可靠的工作，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。(1)按正常工作条件选择电器额定电压和最高工作电压在选择电器时，一般可按照电器的额定电压不低于装置地点电网额定电压的条件选择，即额定电流电器的额定电流是指在额定周围环境温度下，电器的长期允许电流。应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，即按当地环境条件校核在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤其是小环境）条件当气温、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件是，应采取措施。(2)按短路情况校验短路热稳定校验短路电流通过电器时，电器各部件温度应不超过允

34、许值。满足热稳定的条件为式中短路电流产生的热效应；、电器允许通过的热稳定电流和时间。电动力稳定校验电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件为或式中、短路冲击电流幅值及其有效值；、电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：1)熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。短路电流计算的条件为使电器具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定：

35、1)容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为本工程建成后510年）；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。2)短路种类一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。3)计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。短路计算时间校验电器的热稳定和开断能力时，还必须合理的确定短路计算时间。验算热稳定的计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开断时间之和，即而 式中断路器全开断时间；后备保护动作时间；断路器固有分闸时间；断路器开断时电弧持续时间。开断电器应能在最严重的情况

36、下开断短路电流，故电器的开断计算时间应为主保护时间和断路器固有分闸时间之和，即4.2 高压断路器的选择高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入电路或退出运行，起着控制作用；当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。本变电所高压断路器选择如下（选择和校验计算见计算书第二章）：(1)220kV线路侧及变压器侧：选择LW25-252型SF6户外断路器。计算数据LW25-252220(kV)252（kV）330.67(A)4000(A)32.18

37、(kA)40(kA)82.06（kA）100(kA)4475.81640082.06（kA）100(kA)(2)110kV线路侧及变压器侧：选择LW25-126型SF6户外断路器。计算数据LW25-126121(kV)126（kV）661.35(A)2500(A)3.30(kA)31.5(kA)8.42（kA）80(kA)284.6439698.42（kA）80(kA)10kV线路侧：选择KYN28A-12(Z)/4000-50型高压开关柜。计算数据KYN28A-12(Z)/4000-5010(kV)12（kV）3464.20(A)4000(A)25.72(kA)50(kA)65.59（kA）

38、125(kA)2884.221000065.59（kA）125(kA)4.3 高压隔离开关的选择隔离开关也是变电所中常用的电器，它需与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。6.3.1 隔离开关的主要用途：(1)隔离电压在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。(2)倒闸操作投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。(3)分、合小电流因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力，故一般可用来进行以下操作：分、合避雷器、电压互感器和空载母线；分、合励磁电流不超过2A的空载变压器；

39、关合电容电流不超过5A的空载线路。6.3.2 本变电所隔离开关的选择(1)220kV：选择GW11-252计算数据GW25-252220(kV)252（kV）330.67(A)1250(A)284.64640082.06（kA）100(kA)(2)110kV：选择GW11-126计算数据GW25-126121(kV)126（kV）601.23(A)1250(A)284.6439698.42（kA）80(kA)4.4 电流互感器的选择互感器（包括电流互感器TA和电压互感器TV）是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情

40、况。互感器的作用是：将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压(100V)和小电流(5A或1A)，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构小巧、价格便宜和便于屏内安装。使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。本变电所电流互感器选择：220kV线路侧及变压器侧选用LGB-220型瓷干式绝缘电流互感器，校验合格。110kV线路侧选LGB-110型干式绝缘电流互感器，校验合格，配置位置参见主接线图；第五章 配电装置设计配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电

41、能。配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置。5.1 配电装置的基本要求配电装置是根据电气主接线的连接方式,由开关电器保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。其作用是在正常情况下，用来接受和分配电能，而在系统发生故障时,迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此,应满足以下要求:（1)保证运行可靠（2)便于操作巡视和检修（3)保证工作人员的安全（4)力求提高经济性（5)具有扩建的可能5.2 配电装置的类型及特点配电装置按电气设备装设地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置;按

42、其组装方式，又可分为装配式和成套式。（1）屋内配电装置的特点：由于允许安全净距小可以分层布置，故占地面积较小；维修、巡视和操作在室内进行，不受气侯影响；外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量；房屋建筑投资大。（2）屋外配电装置的特点：土建工程量和费用较小，建设周期短；扩建比较方便；相邻设备之间距离较大，便于带电作业；占地面积大；受外界空气影响，设备运行条件较差，顺加绝缘；外界气象变化对设备维修和操作有影响。（3）成套配电装置的特点：电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；所有电器元件已在工厂组装成一整体，大大减小现场安装工作量，有利于缩短

43、建设周期，也便于扩建和搬运；运行可靠性高，维护方便；耗用钢材较多，造价较高。5.3 配电装置的设计原则（1）节约用地；（2）运行安全和操作巡视方便；（3）考虑检修和安装条件；（4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行；（5）节约三材，降低造价；（6）安装和扩建方便。配电装置的整个结构天寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿。以下表中所列出各种间隔距离中

44、最基本的最小安全净距，高压配电装置设计技术规程中所规定的A值，它表明带电部分至接地部分或相间的最小安全净距，保持这一距离时，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的B、C、D值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而确定的。屋外配电装置最小安全净距（mm）符号适 用 范 围3563110J110220JA11、带电部分至接地部分之间2、网状遮栏向上延伸线距地2.5m处与遮栏上方带电部分之间40065090010101800A21、不同相的带电部分之间2、断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间400650100011002000B11、设备

45、运输时，其外部至无遮栏带电部分之间2、交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间3、栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间4、带电作业时的带电部分至接地部分之间11501400165017502550B21、网状遮栏至带电部分之间500750100011001900C1、无遮栏裸导体至地面之间2、无遮栏裸体至建筑物、构筑物之间29003100340035004300D1、平行的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间2、带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间24002600290030003800注：110J、22J、330J、500J系指中性点直接接地网5.4 配电装置设计的基本步骤（1)选择配电装置的型式

46、.选择时应考虑配电装置的电压等级电气设备的型式出线多少和方式有无电抗器地形环境条件等因素。（2)配电装置的型式确定后，接着拟定配电装置的配电图。（3)按照所选电气设备的外形尺寸运输方法检修及巡视的安全和方便等要求,遵照配电装置设计有关技术规程的规定,并参考各种配电装置的典型设计和手册，设计绘制配电装置平面图和断面图。5.5 配电装置的选用本变电所三个电压等级：即220kV、110kV、35kV根据电力工程电气设计手册规定，110kV及以上多为屋外配电装置，35kV以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所220kV及110kV采用屋外配电装置，10kV采用屋外配电装置。根据电气设备和母线布置的高

47、度，屋外配电装置可以分为中型、早高型和高型等。（1）中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装枪修方面积累了比较丰富的经验。（2）半高型配电装置，它

48、是特母线及母线隔离开关抬高将断路器，电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：占地面积约在中型布置减少30%；节省了用地，减少高层检修工作量；旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。（3）高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行纵条件均较差，一般适用下列情况：配电装置设在高产农田或地少人多的地区；原有配电装置需要扩速，

49、而场地受到限制；场地狭窄或需要大量开挖。本次所设计的变电所是地区性终端变电所，对建筑面积没有特殊的要求，所以该变电所220kV、110kV和10kV电压等级均采用普通中型配电装置。若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性，所以，本次设计的变电所，适用普通中型屋外配电装置，该变电所是最合适的。5.6 电气总平面布置（1）布置要求充分利用地形，方便运输、运行、监视和巡视等。出线布局合理、布置力求紧凑，尽量缩短设备之间的连线。符合外部条件，安全距离要符合要求。（2）布置方法本变电所主要由屋外配电装置，主变压器、二次室、静止

50、补偿装置及辅助设施构成，屋外配电装置在整个变电所布置中占主导地位，占地面积大，本所有220kV、110kV和10kV各电压等级集中布置，将220kV配电装置布置在北侧，110kV配电装置布置在东侧，10kV配电装置布置在南侧。主控室布置在10kV配电装置下方。由气平面布置符号说明：名 称符 号断 路 器隔离开关变 压 器电流互感器支柱绝缘子道 路本章首先阐述了配电装置的基本要求、类型和原则。最终从系统具体的情况下考虑，选择出与系统相适应的配电装置。并画出电气平面图和断面图。详见设计图纸。本(专)科毕业设计(论文)第二部分 设计计算书第一章 短路电流计算1.1 三相短路电流计算在最大运行方式下对

51、三相短路的情况进行计算。(a) (b)图1.1 计算电路图及其等值网络(2)制订等值网络如图2.1(b)所示，进行参数计算。计算各元件参数标幺值，作出等值电路前已选出了主变压器（三绕组），其阻抗电压百分比，如下表1.1：绕组高-中高-低中-低阻抗电压%13238表1.1 主变压器阻抗电压百分比计算每个绕组的短路电压百分数（）（13238）14（）（13823）-1（）（82313）9计算变压器各绕组的电抗值计算变压器各绕组的标幺值（2）当（f1）点（220kV母线）发生短路时的计算有名值：冲击电流：（3）当（f2）点（110kV母线）发生短路时的计算 有名值：冲击电流：（4）当（f3）点（10

52、kV母线）短路计算 有名值：冲击电流：短路电流如下表1.2：表1.2 短路电流 计算参数短路点短路电流有名值(kA)冲击电流(kA)220kV32.1882.06110kV8.0820.6010kV52.95135.02分析：10kV母线处的短路电流大，故要在10kV变低出口安装电抗器。电抗器的选择按正常电压和最大工作电流选择XKDGKL-10-4000-8型电抗器。计算加了电抗器的短路电流10kV线路及变压器侧：搜选择电抗器在基准容量下的标幺值 有名值：冲击电流：电压损失校验：母线残压校验：热稳定性校验，（s），查等值时间曲线（s）计算数据XKDGKL-10-4000-810(kV)10（k

53、V）3637.41(A)4000(A)52.95(kA)80(kA)130.02（kA）204(kA)859.9725600130.02（kA）204(kA) 所选的电抗器合格第二章 电气设备选择及校验计算各电压等级电器正常工作条件及短路情况如下：220kV线路侧及变压器侧：110kV线路侧及变压器侧： 10kV变压器侧：10kV线路侧：短路计算时间为继电保护动作时间和断路器的全开断时间之和，本设计校验电器的热稳定和开断能力的短路计算时间取4s。2.1 断路器选择及校验(1)220kV线路侧及变压器侧：选择LW25-252型SF6户外断路器。额定电压：，合格；额定电流：，合格；额定开断电流：，

54、合格；短路关合电流：，合格；热稳定校验取后备保护时间为5S，=； =1 ； 查周期分量等值时间曲线得=4.3S，合格；热稳定校验：，合格。(2)110kV线路侧及变压器侧：选择LW25-126型SF6 户外断路器。额定电压：，合格；额定电流：，合格；额定开断电流：，合格；短路关合电流：，合格；热稳定校验取后备保护时间为5S，=； =1； 查周期分量等值时间曲线得=4.3S，合格；热稳定校验：，合格。（3）10kV线路侧选择KYN28A-12(Z)/4000-50型高压开关柜额定电压：，合格；额定电流：，合格；额定开断电流：，合格；短路关合电流：，合格；热稳定校验取后备保护时间为5S，=； =1

55、； 查周期分量等值时间曲线得=4.3S，合格；热稳定校验：，合格。2.2 隔离开关选择及校验(1)220kV：选择GW11-252额定电压：，合格；额定电流：，合格；动稳定校验：=； =1 ； 查周期分量等值时间曲线得=4.3S，合格；热稳定校验：，合格。(2)110kV：选择GW11-126额定电压：，合格；额定电流：，合格；动稳定校验：热稳定校验取后备保护时间为5S，=； =1； 查周期分量等值时间曲线得=4.3S，合格；热稳定校验：，合格。2.3 电流互感器选择及校验(1)220kV电流互感器：选用LGB-220型瓷干式绝缘电流互感器。一次回路额定电压和电流：，合格； ，合格；热稳定校验

56、：=； =1； 查周期分量等值时间曲线得=4.3S，合格；内部动稳定校验： ，合格；(2)110kV电流互感器：选用LGB-110型瓷干式绝缘电流互感器。一次回路额定电压和电流：，合格； ，合格；热稳定校验：=； =1； 查周期分量等值时间曲线得=4.36S，合格；内部动稳定校验： ，合格；2.4 母线选择及校验2.4.1 220kV母线的选择（1）根据最大长期工作电流来选择（2）按导线截面积来选择, 查母线载流量表，选择LGJQ-400的加强型钢芯铝绞线，基准环境温度为。修正系数=0.88 实际温度为时的母线允许电流 满足长期工作时的发热条件（3）母线短路时的热稳定校验母线正常运行时的最高温

57、度为经查表得C值为97从短路周期分量等值曲线查得周期分量等值时间s 满足热稳定要求（4）动稳定校验母线支持绝缘子之间的跨距L取1.2m,母线相间距离a取2.2m，为单位长度母线上所受相间电动力： 查表得，为母线应力 为母线材料允许应力 动稳定合格计算结果表明所选母线LGJJ-400满足要求2.4.2 110kV母线的选择（1）根据最大长期工作电流来选择（2）按导线截面积来选择, 查母线载流量表，选择LGJQ-800的加强型钢芯铝绞线，基准环境温度为修正系数=0.88 实际温度为时的母线允许电流 满足长期工作时的发热条件（3）母线短路时的热稳定校验母线正常运行时的最高温度为经查表得C值为91从短路周期分量等值曲线查得周期分量等值时间s 满足热稳定要求（4）动稳定校验母线支持绝缘子之间的跨距L取1.2m