220kV枢纽变电站的主设计和变压器保护

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1、1220kV 枢纽变电站的主设计和变压器保护摘 要 变电站是电力系统中极其重要的部分，是实现输变电的关节点。好的变电站设计方案不仅可以满足广大用户的用电要求，而且还有利于电力系统的可靠运行。再有随着我国用电需求的不断增长以及先进科学技术的在电力系统中的运用，好的变电站设计方案的选择显得尤为重要。本设计是对大城市市中心枢纽配电站的设计。主要部分有：对原始资料的分析、变电站主设计以及变压器相关保护设计。关键词：主变压器，短路计算，设备选择，主变压器保护2220kV SUBSTION PROJECT DESIGN AND THE MAIN TRANSFORMER PROTECTION ABSTRAC

2、T Transformer substation is a extremely important part of the power system. Its the key point to achieve the transmission and transformer of electricity power. Good design not only can meet the electricity requirements of customers but also for reliable operation of power system. Again with the grow

3、ing electricity demand in China and the advanced science and technology used in power systems, good selection of substation design is very important.The design is the design of a distribution hub substation in downtown of one big city. The main parts are: the analysis of raw data, substation design

4、and substation relay protection design .KEY WORDS: main transformer,short circuit calculations,equipment selection,main transformer protect3目 录摘摘 要要.1ABSTRACT.21.序序 论论.12. 电气主接线的设计电气主接线的设计.22.1 电气主接线概述电气主接线概述.22.2 主接线的基本形式主接线的基本形式.32.3 主接线方案选择主接线方案选择.42.3.1 初定方案初定方案.42.3.2 方案的比较方案的比较.63.主变压器的选择主变压器的

5、选择.103.1 主变压器容量和台数的选择主变压器容量和台数的选择.103.1.1 主变压器容量的选择主变压器容量的选择.103.2.2 主变压器台数的选择主变压器台数的选择.103.2 主变压器型式和结构的选择主变压器型式和结构的选择.113.2.1 相数的选择相数的选择.113.2.2 绕组数量和联接方式的选择绕组数量和联接方式的选择.113.3 主变压器的选择结果主变压器的选择结果.124. 短路电流计算短路电流计算.134.1 各元件标幺值计算各元件标幺值计算.134.1.1 主变压器各绕组电抗标幺值计算主变压器各绕组电抗标幺值计算.134.1.2 220KV 侧电抗标幺值计算侧电抗标

6、幺值计算.144.1.3 110KV 侧电抗标幺值计算侧电抗标幺值计算.154.2 等效电路图的化简等效电路图的化简.174.3 各序网图各序网图.2044.4 短路电流计算短路电流计算.224.4.1 220KV 母线短路时的短路电流计算母线短路时的短路电流计算.224.4.2 110KV 母线短路时的短路电流计算母线短路时的短路电流计算.234.4.3 10KV 母线短路时的短路电流计算母线短路时的短路电流计算.255. 高压电器的选择高压电器的选择.275.1 概述概述.275.1.1 高压电器选择的一般原则：高压电器选择的一般原则：.275.1.2 高压电器选择的技术条件：高压电器选择

7、的技术条件：.275.2 断路器的选择断路器的选择.305.2.1 断路器选择的一般原则断路器选择的一般原则.305.2.2 变压器变压器 220KV 侧断路器的选择侧断路器的选择.315.2.3 110KV 侧断路器的选择侧断路器的选择.335.2.4 10KV 侧断路器的选择侧断路器的选择.355.3 隔离开关的选择隔离开关的选择.375.3.1 隔离开关的选择原则隔离开关的选择原则.375.3.2 变压器变压器 220KV 侧隔离开关的选择侧隔离开关的选择.385.3.3 110KV 侧隔离开关的选择侧隔离开关的选择.395.3.4 10KV 侧隔离开关的选择侧隔离开关的选择.405.4

8、 电流互感器的选择电流互感器的选择.425.4.1 电流互感器选择方法电流互感器选择方法.425.4.2 220KV 侧电流互感器选择侧电流互感器选择.445.4.3 110KV 侧电流互感器选择侧电流互感器选择.465.4.4 10KV 侧电流互感器选择侧电流互感器选择.485.5 电压互感器的选择电压互感器的选择.495.5.1 电压互感器选择方法电压互感器选择方法.505.5.2 220KV 侧电压互感器选择侧电压互感器选择.515.5.3 110KV 侧母线电压互感器选择侧母线电压互感器选择.515.5.4 10KV 侧电压互感器选择侧电压互感器选择.515.6 母线的选择与校验母线的

9、选择与校验.525.6.1 概述概述.5255.6.2 220KV 母线的选择与校验母线的选择与校验.535.6.3 110KV 母线的选择与校验母线的选择与校验.566. 变压器保护变压器保护.616.1 概述概述.616.1.1 变压器的故障及异常状态变压器的故障及异常状态.616.1.2 变压器保护装设的原则（变压器保护装设的原则（220500KV）.626.2 瓦斯保护瓦斯保护.626.3 纵联差动保护纵联差动保护.646.3.1 纵联差动保护的要求纵联差动保护的要求.646.3.2 纵联差动保护的基本原理纵联差动保护的基本原理.646.3.3 纵差动保护的构成纵差动保护的构成.656

10、.3.4 纵差保护整定计算纵差保护整定计算.666.4 相间故障后备保护相间故障后备保护.716.5 接地故障后备保护接地故障后备保护.736.6 过负荷保护过负荷保护.756.7 过励磁保护过励磁保护.766.8 变压器保护装置的选型变压器保护装置的选型.77致谢致谢.79参考文献参考文献.80附录附录：外文资料（原文、译文）：外文资料（原文、译文）.81附录附录: 电气主接线图电气主接线图 .113附录附录: 变压器保护配置图变压器保护配置图 .11311.序 论变电站是电力系统输电和配电的集结点，担负着变换电压、接受和分配电能、调整电压以及控制电力流向的重要任务，直接影响电力系统的安全与

11、经济运行。其主要有升压变电站、主网变电站、二次变电站以及配电站之分，本设计就是一典型市中心配电站的设计案例。本设计主要包括两个部分，一是变电站的主设计，另外一部分是变压器的保护设计，对于变电站接地网、调压设备、直流系统、及运行方式以及经济性等分析本设计没有做出具体介绍。其中变电站的主设计主要包括以下几方面：主接线的设计、主变的选择、短路电流的计算、电流电压互感器等电力设备的选择。而变压器的保护主要包括变压器保护的分析、整定计算以及设备的选择。由于水平有限，难免有欠缺以及考虑不周的部分，请大家做出批评指正。22. 电气主接线的设计2.1 电气主接线概述 电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设

12、备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。它是变电站、发电厂电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。1.电气主接线的指标有三个方面，即可靠性、灵活性、经济性。安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电安全可靠是电气主接线最基本得要求。主接线的可靠性不是绝对的，得联系具体实际来确定，如变电站在电力系统中的地位和作用、符合的性质和类别、设备的制造水平以及长期运行的的经验。灵活性是指电气主接线能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性主要有以下及方面：调度、操作、扩建的方便性。经济性是在保证可靠性及灵活性为前提的情况下的经济。其主要从以下几方面

13、考虑：降低一次投资、占地面积以及电能损耗。2.电气主接线的设计主要包括以下方面：对原始资料的分析，其主要有以下方面：工程情况、电力系统情况、负荷情况、环境条件以及设备供货情况主接线方案的拟定及选择短路电流计算和主要电气设备选择绘制电气主接线图编制工程预算32.2 主接线的基本形式电气主接线的方式住要有以下几种：单母及单母分段接线、母及双母分段接线、带旁路的单母和双母接线、一台半及四分之三台断路器接线、变压器母线组接线、单元接线以及桥形接线。1.单母单母接线，其主要优点是：接线简单、操作方便、设备少、经济性好、易于扩建。缺点则是：可靠性差（母线或母线隔离开关检修或故障是所有回路都得停止运行） 、

14、调度不方便(电源只能并列运行不能分裂运行，并且线路侧发生短路是有较大的短路电流)。一般适用于 610kV 配电装置不超过 5 回；3563kV 配电装置出线回路不超过3 回；110220kV 配电装置出线回路不超过两回。单母分段接线，与单母接线相比其供电更可靠灵活，对于重要的用户可从不同段引出两回馈线。但其要比单母接线要多一台或多台断路器及隔离开关的投资。这种接线方式一般用于：小容量发电厂的发电机电压配电装置，每段母线上所接发电容量为 12MW 左右出线不超过 5 回；变电站有两台主变是的 610kV 配电装置；3563kV 配电装置出线 48 回；110220kV 配电装置出线 34 回。2

15、.双母双母接线，其主要优点：供电方便，调度灵活，扩建方便，便于实验。缺点：增加一条母线及每条回路的母线隔离开关的投资；检修会故障时隔离开关的倒闸操作比较繁琐容易误操作。广泛用于进线回路数较多、容量较大、出线带电抗器的 610kV配电装置；3560kV 配电装置出线超过 8 回，或连接电源较大、负荷较大时；110kV 配电装置出线数为 6 回以上是；220kV 配电装置出线数为 4 回以上时。双母分段接线，与双母接线方式相比其增加了供电的可靠性，但同时增加了两台断路器的投资。一般使用双母分段的原则：当出线回路数为 1014 回时在一组母线上分段；当出线回路数多于等于 15 时在两组母线上分段；在

16、双母分段接线中均装设两台母联兼旁路断路器；为了限制 220kV 母线短路电流或系统解列运行的要求，可使用母线分段。43.增设旁路母线增设旁路母线可提高了供电可靠性，特别是在进出线检修时（包括其保护装置的检修和调试）不中断对用户的供电，但同时会增加母线等投资。他有三种接线方式：有专用旁路断路器的旁路母线接线母联断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线用分段断路器兼作旁路断路器的旁路母线接线。4.一台半及三分之四台断路器接线这两种接线方式可靠性和灵活性很高，在检修或回路断路器时不必用隔离开关进行大量的倒闸操作，并且调度和扩建也很方便，在超高压电网中有广泛应用。但断路器的投资较高。5.单元接线优点：接线最

17、简单，设备最少，不需高压配电装置。缺点：线路故障或检修时变压器停运，变压器检修或故障时线路停运。适用范围：只有一台变压器和一回线路是；当发电厂内不设高压配电装置，直接将电能输送至枢纽变电所时。6.桥式接线有内桥和外桥接线之分，它们的优点是：所用断路器少，四回线只要用三台断路器。缺点：桥联断路器检修或故障时两回路需解列运行内桥接线的变压器的投入切除操作复杂需动作两台断路器影响一回线路的暂时停运；外桥接线的线路的投入切除操作复杂影响一台变压器的暂时停运内桥接线出线断路器检修是线路需长时间停运；外桥接线的变压器端断路器检修是变压器需长时间停运。内桥接线适用于较小容量的发电厂或变电所，且变压器不需频繁

18、切换或线路较长、故障率较高。外桥接线适用于较小容量的发电厂或变电所，且变压器的切换频繁或线路较短、故障率较少的情况。2.3 主接线方案选择2.3.1 初定方案由原始资料可知本变电站有两台三相变压器，各侧电压等级分别为：5220、110、10kV。220kV 侧为进线端，有两回线；110kV 及 10kV 侧为负荷侧各自的出线回路数为 5 回、9 回线。并且已知本变电站为地区人口约 200 万，有大量工业和商业企业的集中地区供电的枢纽站。供电对象为包括政府、学校、医院、企业和军事部门等重要用户。要求供电可靠高质量。由此拟定以下两种方案作为选择：1.方案一110KV10KV方案一220KV1号线2

19、号线杨三线杨南线杨屯线杨丽线杨亲线图 2-1 方案一方案一 220kV 侧及 110kV 侧均采用双母线接线方式，10kV 侧则采用单母分段。2.方案二220KV110KV10KV1号线2号线杨三线杨南线杨屯线杨丽线杨亲线图 2-2 方案二方案二 220kV 侧采用双母线接线方式，110kV 侧及 10kV 侧均采用有专用旁路断路器的单母带旁路接线方式。2.3.2 方案的比较1.220kV 侧由于本变电站所供电地区人口约 200 万，有大量工业和商业企业的集中地区供电的枢纽站。供电对象为包括政府、学校、医院、企业和军事部门等重要用户。要求供电可靠高质量。又考虑到随着城市的发展供电需求会不断上升

20、，变电站进线回路要增加所以 220kv 侧采用双母接线方式是合理的。62.110kV 侧由于 220kV 侧最大输入功率为 260MVA,110kV 侧最大负荷为 260MVA，最小负荷为130MVA。由此可见本变电站的主要负荷在 110kV 侧，所以 110kV 的可靠性要求比较高。方案一采用双母接线方式，而方案二采用单母带旁路（有专用旁路断路器） ，两种方案的造价差不多，可靠性也差不多。但相比之下双母接线方式其扩建较方便一些，而且设备检修时也没有单母带旁路接线方式那么复杂的隔离开关倒闸操作。所以双母接线方式更为适合 110kV 侧。3.10kV 侧方案一采用单母分段，方案二则采用单母带旁路

21、母线的接线方式，方案二的投资略高于方案一，但其可靠性较高。但由于 10kV 侧虽然有 9 回出线，但其中有两条是备用回路，且本侧的最小负荷为 25MVA 最大负荷也只有 90MVA，方案一完全能满足其要求，所以本侧接线方式选择单母分段较为适宜。4.具体经济性比较为确定某一规划设计方案，除了分析设计方案是否在技术上先进，可靠和适用外，还要分析设计方案在经济上是否合理。只有技术和经济上两个方面都合理的设计方案，才能实施。因此，为实现电力建设项目决策的科学化，减少和避免投资失误，提高经济效益，对各规划设计方案必须进行技术经济分析，作为设计方案选择的主要依据之一。经济性比较主要是对各种方案的综合投资和

22、年运行量进行综合效益比较，为选择经济上的最优方案提供依据。计算时，可只计算各方案不同部分的投资和年运行费，常用的技术经济分析方法有：最小费用法；净现值法；内部收益率法；抵偿年限法。.从电气设备的数目及配电装置上进行比较表 2-1 隔离开关与断路器数目方 案项 目方案一方案二220kV 配电装置双母线双母线110kV 配电装置双母线单母线旁路母线10kV 配电装置单母线分段单母线旁路母线主变台数22220kV55110kV88断路器的数目10kV12127220kV1414110kV2321隔离开关的数目10kV2433计算综合投资 ZZ(1a/100) (元)0Z式中: 为主体设备的综合投资,

23、包括变压器高压断路器高压隔离开关及配0Z电装置等设备的中和投资; a为不明显的附加费用比例系数,一般 220 取 70,110 取 90.主体设备的综合投资如下表 2-2 主变价格主变容量 MVA每台主变的参考价格(万元/台)变压器的投资(万元)方案一82028201640方案二82028201640表 2-3 220kV 侧断路器投资每台断路器的参数价格(万元/台)方案一断路器投资(万元)方案二断路器的投资(万元)1055105=5255105525表 2-4 220kV 侧隔离开关投资每台隔离开关的参数价格(万元/台)方案一隔离开关投资(万元)方案二隔离开关的投资(万元)5.5145.57

24、7145.577表 2-5110kV 侧断路器投资 每台断路器的参数价格(万元/台)方案一断路器投资(万元)方案二断路器的投资(万元)865865520865520表 2-6 110kV 侧隔离开关投资每台隔离开关的参数价格(万元/台)方案一隔离开关投资(万元)方案二隔离开关的投资(万元)2.5232.557.5212.552.5表 2-7 10kV 侧断路器投资每台断路器的参数价格(万元/台)方案一断路器投资(万元)方案二断路器的投资(万元)3012303601230360表 2-8 10kV 侧隔离开关投资每台隔离开关的参数价格(万元/台)方案一隔离开关投资(万元)方案二隔离开关的投资(万

25、元)1.7241.740.8331.756.1表 2-9 两种方案经济性比较方案一方案二主体设备总投资(万元)3 .32208 .403605 .575207752516400Z6 .32301 .563605 .525207752516400Z综合投资(万元)Z(1)0Z100a3220.3（10.7）5474.5Z(1)0Z100a3230.6（10.7）5492.0综合考虑两种电气主接线方案的可靠性，灵活性和经济性，结合实际情况，确定第一种方案为设计的最终采用方案。9表 2-10 方案比较项目可靠性灵活性经济性方案一220kv 侧及 110kv侧均采用双母线接线方式，10kv 侧则采用单

26、母分段各侧都达到了可靠性要求1.检修、调试相对灵活；2.各种电压级接线都便于扩建和发展。设备相对多，投资较大，但对供电可靠性的优先保障是必要的方案二220kv 侧采用双母线接线方式，110kv 侧及 10kv 侧均采用有专用旁路断路器的单母带旁路接线方式。各侧都达到了可靠性要求1.检修、调试比较灵活；2.各种电压级接线都便于扩建和发展。相对于方案一经济性更差。综上所述，本变电站电气主接线的设计采用方案一。103. 主变压器的选择3.1 主变压器容量和台数的选择3.1.1 主变压器容量的选择变电站主变压器容量的选择一般有以下几个原则：按变电所建成后 510 年得规划负荷选择，并考虑到远期 102

27、0 的负荷发展。对于城郊变电站，主变容量的确定应与城市规划相结合。根据变电所的负荷性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证一级、二级负荷的供电可靠；对于一般性的变电所应保证一台主变压器停运时其余变压器容量能满足总负荷的 7080。同级电压的单台变压器的容量级别不应太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。本变电所主变压器容量的确定。该变电站总容量 260MVA ，220kV 侧最大输入功率 260MVA，1110kV 侧最大负荷 260MVA，10kV 侧最大负荷 90MVA。根据主变压器容量的确定原则，

28、当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70%以上，可以确定单台变压器的额定容量： = =0.7260=182(MVA)NS经查阅相关资料，选择主变压器容量为 240MVA。3.2.2 主变压器台数的选择主变压器台数的选择一般有以下原则：对于大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。11对地区性孤立的一次变电所或大型专用供电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。对于规划只装设两台主变压器的变电所，其变压器应按大于变压器基础容量的12 级设计，以便负荷发展时更换变压器的容量。3.2 主变压器型式和结构的选择3.2.1 相数的选择主变

29、压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求运输条件的因素。特别是大型变压器更是要考虑其运输的肯能性。一般相数选择有以下几个原则：当不受运输条件限制时，330kV 及以下的变电所及发电厂都采用三相变压器。当发电厂与系统连的电压等级为 500kV 时，应在技术经济比较以后再做出决定选用三相变压器还是、两台半容量三相变压器或单相变压器组。对于 500kV 变电所，除需考虑运输条件外，应根据供电负荷及系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其是在建设初期，若主变压器是一组当一台单相变压故障，会使整组变压器退出运行，造成全所停电。为此，要经过经济论证，来确定是选

30、用单相还是三相变压器。3.2.2 绕组数量和联接方式的选择1.绕组数量的选择最大容量为 125MW 及以下电厂，当有两种升高电压与用户供电与联系时，应采用三绕组变压器，各绕组的通过容量应达到变压器额定容量的 15及以上。由于同容量等级的三绕组变压器要比双绕组变压器要贵 4050，运行维修也较为复杂，当台数过多数回造成中压侧短路容量过大。因此要给予限制，一般两种升高电压等级的三绕组变压器不超过两台。对于 200MW 及以上的机组，考虑到运行的可靠、灵活及经济性问题一般不采用三绕组变压器。联络变压器一般应选用三绕组变压器，其低压绕组可接高压厂用启动备用变压器或无功补偿设备。在有三种电压等级的变电所

31、，如通过主变压器各侧绕组的功率达均达到该变压12器额定容量的 15及以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装无功补偿设备时，主变宜采用三绕组变压器。对于具有直接将高压降为供电低压条件的变电所，为减少重复降压容量可采用双绕组变压器。综上所述本变电所有三种电压等级，即 220kV、110kV 和 10kV，主变宜采用三绕组变压器。2.绕组接线方式的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有丫和，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国 110kV 及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；35KV 亦采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地

32、。35kV 以下电压，变压器绕组多采用连接，故 10kV 采用连接。综上所述，本变电站主变压器 220kV/110kV/10kV 侧绕组对应的连接方式为丫/丫/。3.3 主变压器的选择结果由电力工程电气设备手册：电气一次部分 ，选定本变电站主变压器为两台额定容量为 240MVA，可带负荷调压的三绕组变压器。主变压器的技术参数如下所示：型号：SFPS7-240000/220；额定容量(kVA)：240000；额定电压（kV）: 高压：22022.5%；中压：121 ；低压：11；容量比：100/100/50；联结组别号：YN/yn0/d11；空载损耗(kW)：187；负载损耗（kW）：800；短

33、路电压百分值（）： 高-中：1214；高-低：2224；中-低：79；98空载电流百分值（）：0.42。144. 短路电流计算 短路电流计算是变电站设计的必要环节，进行短路电流计算的目的如下：电气主接线比选选择导体和电气确定中性点接地方式计算软导体的短路摇摆确定分裂导线间隔棒的间距验证接地装置的接触电压和跨步电压 选择继电保护装置和进行整定计算。4.1 各元件标幺值计算取标准容量：=1000MVA，标准电压=(为各侧额定电压)。220kVBSBUe5.01UeU电网容量为 3000MW，主变压器三绕组容量为 100/100/50，=13， %)21( kU=8，=23。%)32( kU%)13

34、( kU系统电抗计算，枢纽变电站站的功率因素一般很高，超过 0.95，这里计算系统电抗功率因素按 1 估算。333.302201000300022022*SX4.1.1 主变压器各绕组电抗标幺值计算=（+）=(13+238)=14%1kU21%)21( kU%)13( kU%)32( kU21=（+）=(13+823)=-11%2kU21%)21( kU%)32( kU%)13( kU21=（+）=(23+813)=9%3kU21%)13( kU%)32( kU%)21( kU21(100)=0.336()*TR222000NNkSUP222402000220800()5830. 0%)100

35、(2%)50(*TTRR15=0.0420NBkTSSUX100%2*224010010001=0.3750NBkTSSUX100%3*3240100100094.1.2 220kV 侧电抗标幺值计算1. 1 号线： ）（kV2302205.015.01e1UUB140.00230100074. 0221*1BBUSRR870.00230100060. 4221*1BBUSXX0567. 0230100000. 322)0(1*)0(1BBUSRR688.20230100022.1422)0(1*)0(1BBUSXX2. 2 号线： ）（kV2302205.015.01e1UUB191.002

36、30100001. 1222*2BBUSRR0836. 0230100042. 4222*2BBUSXX0849. 0230100049. 422)0(2*)0(2BBUSRR162760. 0230100060.1422)0(2*)0(2BBUSXX4.1.3 110kV 侧电抗标幺值计算1. 3 号线（杨三线）电缆型号为 YJLW03-64，长度 4.07km，这里采用青岛汉缆股份有限公司生产的YJLW03-64/110-1*800 电力电缆，。km/27. 03Rkm/43. 03X）（kV1151105.015.01e2UUB0831. 0115100007. 427. 02233*3

37、BBUSlRR1323. 0115100007. 443. 02233*3BBUSlXX对于一般高压线路，当线路情况不明时，可做近似估计，如表 4-1 所示，本设计中 110kV 线路采用有良导体架空地线双回线路，故取即可。0 . 3/)1()0(XX表 4-1 架空线路零序电抗与正序电抗比值线路类型线路类型)1()0(/ XX线路类型线路类型)1()0(/ XX无架空地线单回线路无架空地线单回线路无架空地线双回线路无架空地线双回线路有铁磁导体架空地线单回线有铁磁导体架空地线单回线路路3.55.53.0有铁磁导体架空地线双回线有铁磁导体架空地线双回线路路有良导体架空地线单回线路有良导体架空地线

38、单回线路有良导体架空地线双回线路有良导体架空地线双回线路4.72.03.03969. 01323. 0.030 . 3*3*)0(3XX2. 4 号线（杨南线）（kV1151105.015.01e2UUB170813. 0115100015. 8132. 02244*4BBUSlRR471.20115100015. 8401. 02244*4BBUSlXX7413. 02471. 0.030 . 3*4*)0(4XX3. 5 号线（杨屯线）电缆型号为 YJLW03-110-400，长度3.9km，。km/162. 05Rkm/300. 05X）（kV1151105.015.01e2UUB478

39、.001151000.93162. 02255*5BBUSlRR885.001151000.93300. 02255*5BBUSlXX2655. 0885.000 . 30 . 3*5*)0(5XX4. 6 号线（杨丽线）电缆型号为 YJLW03-110-400，长度2.86km，。km/2396. 05Rkm/363. 05X）（kV1151105.015.01e2UUB518.0011510002.862396. 02266*6BBUSlRR180785. 011510002.86363. 02266*6BBUSlXX2355. 0785.000 . 30 . 3*6*)0(6XX57 号

40、线（杨亲线）（kV1151105.015.01e2UUB0141. 0115100078. 1105. 02277*7BBUSlRR0530. 0115100078. 1394. 02277*7BBUSlXX159. 00530. 0.030 . 3*7*)0(7XX4.2 等效电路图的化简变电站简化电路图如图 4-1 所示：0.33330.08700.08630.583-0.0420.375220KV110KV10KV0.0183/0.0550图 4-11线路电抗等效759.300426. 033.300836. 0/0870. 0333.30/*2*1*220）（）（XXXXS0183.

41、00530. 0/0785. 0/0885. 0/2471. 0/1323. 0/*7*6*5*4*3*110XXXXXX2星形连接转换为三角形连接190.69036.16340.4440220KV110KV10KV0.0183/0.05500.3759/0.1362图 4-26903. 0)375. 0042. 0583. 0042. 0583. 0(21)(21*3*2*1*2*1*21TTTTTXXXXXX.44400)583. 0375. 0042. 0375. 0042. 0(21)(21*1*3*2*3*2*32TTTTTXXXXXX6.1634)042. 0375. 0583.

42、0375. 0583. 0(21)(21*2*3*1*3*1*31TTTTTXXXXXX3三角形连接转换为星形连接：0.58300.04200.3750220KV110KV10KV0.0183/0.05500.3759/0.1362图 4-35830. 01634. 64440. 06903. 01634. 66903. 0*31*32*21*31*21*1XXXXXX0420. 01634. 64440. 06903. 04440. 06903. 0*31*32*21*32*21*2XXXXXX203750. 01634. 64440. 06903. 01634. 64440. 0*31*3

43、2*21*31*32*3XXXXXX4.3 各序网图1362. 02760. 0/2688. 0/*)0(2*)0(1*)0(220XXX0550. 0159. 0/2355. 0/2655. 0/7413. 0/3969. 0/*)0(7*)0(6*)0(5*)0(4*)0(3*)0(110XXXXXX0.37590.58300.04200.37500.0183220KV110KV10KV 图 4-4 正、负序网络图 0.37500.13620.58300.04200.0550220KV110KV10KV图 4-5 零序网络图214.4 短路电流计算4.4.1 220KV 母线短路时的短路电

44、流计算220KV0.3759/0.1362图 4-6 220kV 母线短路系统等值电路图)(510. 223031000311kAUSIBBB 759.30333.300426. 0)2(1*)1(1*XX 1104. 05830. 0/1362. 0)0(1*X1.三相短路电流（1）有名值：）（kA77.6610.52603.62105 . 23759. 0111*BfIXI（2）冲击电流：)kA(97.91677.6628 . 128 . 1fshIi（3）短路电流的最大有效值：)kA(49.11077.6652. 152. 1) 18 . 1 (21) 1(21ffMfMIIKII22（

45、4）短路容量： )MVA(266177.6623032303fKIS2.单相接地短路电流160. 1.11040759.30759.3011)0(1*)2(1*)1(1*XXXIf3.两相短路电流30.31759.30759.3011)2(1*)1(1*XXIf4.两相接地短路电流168. 21104. 03759. 01104. 03759. 03759. 01/1)0(1*)2(1*)1(1*XXXIf4.4.2 110KV 母线短路时的短路电流计算)kA(204.0511531000322BBBUSI 009.01420.00830.503759. 012*22）（）（XX0420. 0

46、)0(2*X110KV220KV0.3759/0.13620.58300.04200.0183/0.0550图 4-7 110kV 母线短路系统等电路图1.三相短路电流（1）有名值：）（kA16.05204.059991. 0204.05.00091112*BfIXI23（2）冲击电流：（kA）69.71216.0528 . 128 . 1fshIi（3）短路电流的最大有效值：)(24.6716.0552. 152. 1) 18 . 1 (21) 1(21KAIIKIIffMfM（4）短路容量： )(100016.0511531153MVAISfK2.单相接地短路电流489. 00420. 0

47、0009. 10009. 111)0(2*)2(2*)1(2*XXXIf3.两相短路电流500. 00009. 10009. 111)2(2*)1(2*XXIf4.两相接地短路电流960. 00420. 00009. 10420. 00009. 10009. 11/1)0(2*)2(2*)1(2*XXXIf4.4.3 10KV 母线短路时的短路电流计算10KV220KV0.3759/0.13620.58300.3750图 4-8 10kV 母线短路系统电路图)(986.545 .1031000333kAUSIBBB 3339. 13750. 05830. 03759. 013*23*）（）（X

48、X3750. 0)0(3*X241. 三相短路电流25（1）有名值：）（）（kA22.241986.54497.70986.54339.3111313*BfIXI（2）冲击电流：（kA）34.910422.24128 . 128 . 1fshIi（3）短路电流的最大有效值：)(57.66222.24152. 152. 1) 18 . 1 (21) 1(21KAIIKIIffMfM（4）短路容量： )(75022.2415 .103113MVAISfK2. 单相接地短路电流329. 03750. 03339. 13339. 111)0(3*)2(3*)1(3*XXXIf3. 两相短路电流375.

49、 03339. 13339. 111)2(3*)1(3*XXIf4. 两相接地短路电流615. 03750. 03339. 13750. 03339. 13339. 11/1)0(3*)2(3*)1(3*XXXIf5. 短路电流计算结果 由计算可知三相短路电流最大，取最大短路电流值列表如下：表 4-2 短路计算结果表（有名值）短路点基准电压 (kV)短路电流 (kA)冲击电流 (kA)短路容量 (MVA)K12306.67716.9972661K21155.01612.7691000K31141.222104.934750265. 高压电器的选择高压电器一般有电抗器、电流电压互感器、熔断器、隔

50、离开关、负荷开关、避雷器等等。他们的合理选择直接关系到其它设备（如变压器、发电机等）及整个电网的安全、可靠、经济运行。所以在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。尽管电力系统中各种电气设备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却是一致的。电气设备要能可靠地工作，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。5.1 概述5.1.1 高压电器选择的一般原则：（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；（2）应按当地环境条件校核；（3）应力求技术先

51、进和经济合理；（4）与整个工程的建设标准应协调一致；（5）同类设备应尽量减少品种；（6）扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；（7）选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。 并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的产品时应经上级批准。5.1.2 高压电器选择的技术条件：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。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如表 5-1 所示：1.长期工作条件27电压选取电器允许的最高工作电压不低于最高工作电压，即maxUgUgmax UU表 5-1 高压电器技术

52、条件短路稳定性序号电器名称额定电 压（kA）额定电 流(A额定容 量(kVA)机械荷 载(N)额定开断电流(kA)热稳定动稳定绝缘水平1断路器2隔离开关3组合电器4负荷开关5熔断器6电流互感器7电压互感器8电抗器9消弧线圈10避雷器11封闭电器12穿墙套管13绝缘子电流选用的电器额定电流不得低于所在回路在各种可能运行方式的持续工作电流，kIgI28即:gkII 机械负荷所选电器端子的允许机械负荷应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。2. 短路稳定条件校验的一般原则电器在选定后应按最大可能通过的电流进行动、热稳定校验。用熔断器保护的电器可不进行热稳定校验；当熔断器有限流作用时，可不验算动

53、稳定；用熔断器保护的电压互感器回路可不验算动、热稳定。短路的热稳定条件ktQtI2式中： 短路电流在计算时间内产生的热效应（）kQsk2A t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA）tI t设备允许通过的热稳定时间（s） 短路的动稳定条件shiies式中 电气设备允许通过的动稳定电流幅值（kA）esi短路冲击电流幅值（kA）hIs 3. 绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘必须保证必要的可靠性。 4. 环境条件29 选择电器考虑到其使用环境是必要的，主要考虑的有以下条件：温度、日照、风速、冰雪、湿度、污秽、海拔、地震等等。5.2 断路器的选择高压断路器是发电厂和变电站电气主

54、系统的重要开关电器。高压断路器主要功能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或推出运行，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，起着保护作用。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器中负荷电流和短路电流。5.2.1 断路器选择的一般原则断路器的选择一般从其种类和形式、额定电压、额定电流、开断电流、动热稳定校验几方面入手。断路器按采用的灭弧介质可分为油路(多油、少油)、压缩空气、及真空断路器。关于它们列表如下：6SF表 5-2 高压断路器校验项目项目额定电压额定电流开断电流短路关合电流热稳定动稳定高压断路器SNNUUmax

55、IINkbrIINshNiiclktQtI2shii es其中：、分别为断路器和电网的额定电压（kV）NUSNU 断路器的额定电流（kA）NI 电网的最大负荷电流（kA）maxI 额定电压下能保证正常开断的最大的短路电流（kA）brNI 短路全电流值（kA）kI 断路器的额定短路关合电流（kA）clNi30 短路电流最大冲击值（kA）shi5.2.2 变压器 220kV 侧断路器的选择 1主变断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流 ）（kAUSIN613.60220324005. 1305. 1maxmax具体选择及校验过程如下：（1）额定电压选择：）（kVUUSNN220（2）额定电

56、流选择：)(6136 . 0maxkAIIN（3）额定开断电流选择：)(677. 6kbrkAIIN选择 LW1220/2000，其技术参数如下表：表 5-3 LW1220/2000 技术参数表型号额定工作电压(kV)最高工作电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）极限通过电流（峰值）（kA）4s 热稳定电流（kA）额定开断时间(s)固有分闸时间(s)LW1-220/2000220252200031.580400.050.03（4）热稳定校验：It2t Qk)(6400440222skAtIt 设主保护和后备保护的动作时间为 0s 和 1.5s ，电弧持续时间取 0.06S，故热稳定时间

57、： =1.5+0.05+0.06=1.61Skt)(8.77161. 1677. 622k2skAtIQk31可知 It2t ，满足热稳定校验。kQ（5）动稳定校验：，又shsiie,)(997.16)(80kAikAishes所以满足动稳定校验。具体参数如表 5-4：表 5-4 具体参数表计算数据LW1220/2000SNU220kVNU220kVmaxI661.3ANI2000AI 6.677kANbrI31.5 kAshi16.997kAclNi80 kAshi16.997kAesi80 kAkQ71.78)2skA（tIt26400)2skA（由表可知，所选断路器满足要求。2出线断路器

58、的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流： kAI2597. 122032402max由上表可知 LW1220/2000 同样满足出线断路器的选择。其热稳定、动稳定校验计算与主变侧相同。其具体参数如下表：表 5-5 具体参数表计算数据LW1220/2000SNU220kVNU220kV32maxI1260ANI2000AI 6.677kANbrI31.5 kAshi16.9969kAclNi80 kAshi16.997kAesi80 kAkQ71.78)2skA（tIt26400)2skA（由表可知，所选断路器满足选择要求。3 母联路断路器的选择由于 220KV 母联断路器的最大工作条件与 2

59、20KV 出线处相同，故选用相同的设备，而且动、热稳定校验亦满足要求。所以选用 LW1220/2000 型户外六氟化硫断路器。5.2.3 110kV 侧断路器的选择1.主变断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流： AI7 .132210110324005. 13max具体选择及校验过程如下：（1）额定电压选择：)(110 kVUUSNN（2）额定电流选择：)(1323maxAIIN（3）额定开断电流选择：)(016. 5kAIIkNbr选择LW-110/3150，技术数据如下表所示：表 5-6 技术数据表型号额定电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）极限通过电流（峰值）（kA）

60、3s 热稳定电流（kA）固有分闸时间（S）33LW-110/3150110315040125500.05（4）热稳定校验：KtQtI2)(7500350222skAtIt灭弧时间取 0.06S，则热稳定计算时间：StK61.16.0005.05.1)(08.54061. 1016. 5222kskAtIQeqk所以，满足热稳定校验。KtQtI2（5）动稳定校验：shesii，kAikAishes769.12125所以满足动稳定校验。其具体参数如下表：表 5-7 具体参数表计算数据LW-110/3150SNU110kVNU110kVmaxI1322.7ANI3150AkI 5.016KANbrI

61、40kAshi12.769kANcli125 kAshi12.769kAesi125 kAkQ40.508)2skA（tIt27500)2skA（由表可知，所选断路器满足选择要求。2出线断路器的选择与校验34流过断路器的最大持续工作电流： AI3 .251910110324023max由上表可知LW-110/3150满足出线断路器的选择。其热稳定、动稳定校验计算与主变侧的相同。其热稳定、动稳定校验计算与主变侧相同。其具体参数如下表：表 5-8 具体参数表计算数据LW-110/3150SNU110kVNU110kVmaxI2520ANI3150AkI 5.016KANbrI40kAshi12.7

62、684kANcli125 kAshi12.769kAesi125 kAkQ40.508)2skA（tIt22976)2skA（3母联断路器的选择由于 110KV 母联断路器的最大工作条件与主变 110KV 出线处相同，故选用相同的断路器LW-110/31500。5.2.4 10kV 侧断路器的选择1. 主变 10kV 侧断路器的选择与校验10kV 侧最大容量为 90MVA，故流过断路器的最大持续工作电流： AI5196.210.51039005. 13max具体选择及校验过程如下：35（1）额定电压选择：)(10 kVUUSNN（2）额定电流选择：)(.25196maxAIIN（3）额定开断电

63、流选择：)(222.41kAIIkNbr选择 SN410G/6000 型断路器，其技术数据如下表所示：表 5-9 技术数据表型号额定电压(kV)额定电流（A）额定开断电流（kA）额定关合电流（峰值）（kA）1s 热稳定电流（kA）固有分闸时间(s)SN4-10G/60001060001053001730.06（4）热稳定校验：KtQtI2)(299291173222skAtIt设主保护和后备保护的动作时间为 0s 和 1.5s ，电弧持续时间取 0.06S，故热稳定时间： =1.5+0.06+0.06=1.62Skt)(.8275262. 1222.41222skAtIQeqk所以，满足热稳定

64、校验。KtQtI2（5）动稳定校验：shesii因为，所以满足热稳定校验。kAikAishes934.104300具体参数如表 5-10 所示：表 5-10 具体参数表计算数据SN410G/600036SNU10kVNU10kVmaxI5196.2ANI6000AkI41.2118kANbrI105kAshi104.934kANcli300 kAshi104.934kAesi300 kAkQ2752.8)2skA（tIt2)(299292skA由表可知，所选断路器满足选择要求。2 10kV 出线、母联断路器的选择与校验由于 10kV 出线、母联断路器的最大工作条件与主变 10kV 侧应满足相同

65、的要求，故选用相同的设备，而且动、热稳定校验亦满足要求。所以选用 SN410G/6000 型断路器。5.3 隔离开关的选择5.3.1 隔离开关的选择原则隔离开关通常与断路器配对使用，其主要功能是保证高压电器及装置在检修工作时的安全，不能用于切除断、投入负荷电流或开端短路电流，仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作。其技术校验项目与断路器类似，列表如下：表 5-11 高压隔离开关校验项目项目额定电压额定电流开断电流短路关合电流热稳定动稳定隔离开关SNNUUmaxIINktQtI2shii es375.3.2 变压器 220kV 侧隔离开关的选择1. 主变侧隔离开关的选择与校验过程如下：（1）额

66、定电压选择：)(220 kVUUSNN（2）额定电流选择：)(.3661maxAIIN选择 GW4220/2000，其技术参数如下表：表 5-12 GW4220/2000 技术参数表型号额定电压kV额定电流A4s 热稳定电流（kA）动稳定电流峰值（kA）GW4220/2000220200040100（3）热稳定校验：KtQtI2=71.78)(6400440222skAtItkQ)2skA（所以，满足热稳定校验。（4）动稳定校验：=100kA =16.997kA ,所以，满足动稳定校验要求。esishi其具体参数如下表：表 5-13 具体参数如下表 计算数据GW4220/2000NU220kVNU220kVmaxI661.3ANI2000AkQ71.78)2skA（tIt2)(64002skAshi16.997kAesi100 kA由表可知，所选隔离开关满足选择要求。382出线侧隔离开关的选择及校验： kAI2597. 122032402max由上表可知 GW4220/2000 满足出线隔离开关的选择，其动、热稳定的计算与主变侧相同。具体参数如下表：表 5-14 具体参数如下表计算数据