XZ(220kV)变电站电气一次初步设计——毕业设计

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1、河北XX大学毕业设计（论文）绪 论本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全经济及可靠性方面考虑，确定了220kV，110kV，10kV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压熔断器，隔离开关，母线，绝缘子和穿墙套管，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了220kV电气一次部分的设计。本变电所大门位于东方，220KV配电装置朝

2、北，110KV配电装置朝西，均与出线方向相对应，主变位于三者之间，其间有行车大道、环形小道、电缆沟盖板作为巡视小道，220KV配电装置有14个间隔，110KV配电装置16个间隔。本次设计论文是以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据，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。 目 录第一篇 说明书3第一章 原始资料统计分析3第二章 主变压器的选择52.1 主变压器台数及额定容量的确定52.2 主变型号的确定6第三章 电气主接线设计93.1 电气主接线的设计93.2 主接线的接线方式选择10第四章 短路电流计算16第五章 电气设备的配置、选择和

3、校验175.1 原始数据175.2 断路器的配置、选择和校验185.3 隔离开关的选择和校验235.4 电压互感器的选择和校验265.5 电流互感器的选择和校验285.6 母线的选择与校验.325.7 绝缘子和穿墙套管的选择365.8 避雷器的配置选择及校验395.9 中性点设备的选择41第六章 电气设施的平面布置426.1 概述426.2 高压配电装置的选择436.3 电气总平面布置47第七章 防雷保护及接地装置487.1 概述487.2 防雷保护的设计497.3 接地装置的设计507.4 主变中性点放电间隙保护50第八章 二次回路设想50第二篇 计算书52第九章 短路电流计算52第十章 避

4、雷针计算60小 结64主要参考文献及资料65第一篇 说明书第一章 原始资料统计分析一、变电站名称 XZ变电站二、地质概况该站位于河北南部低山丘陵地带，所处位置的土质为碳酸盐褐土（砂质粘土），土壤电阻率为102m。三、气象、水文资料1.该站建在海拔110m的坡岗上，超过该地区百年一遇洪水位；2.全年最高月平均温度26.2，全年最低月平均温度1.4，全年平均温度13.7；3.相对湿度：60%；4.风霜冰冻情况：正常最大风速20m/s；5.地震级：7级； 6.全年平均降水量：200300mm；7.雷暴活动情况：虽处在少雷区，但该站位置相对较高。四、电力系统及负荷情况1、引入电源情况电厂侧：双回路，容

5、量：4*200/0.85=941MVA；供电电压：220KV，cos=0.85（滞后）；至变电站的阻抗标么值为0.2（S=100MVA）。系统侧：双回路，容量:无穷大；供电电压：220KV, cos=0.85；至变电站的电抗标么值为0.3（S=100MVA）；母线穿越容量：180/0.85=211.7MVA。XZ变电站电源系统情况统计表电源容量（MVA）至变电站（S=100MVA）供电回路供电电压（KV）火电厂(凝汽式)9410.2双回220系统无穷大0.3双回220母线穿越容量211.7 2.负荷情况：110KV线路：4回I、II回（企业用电）：容量72/0.85=84.7MVA（cos=0

6、.85）,其中一类负荷率占60%,即50.8MVA，其余为二类负荷,T=6000h；III回（一般工业用电）：容量34/0.85=40MVA（cos=0.85）, T=5000h；IV回（农业用电及部分居民用电）：容量18/0.85=21.2MVA（cos=0.85）, T=4000h。10KV线路：2回（站用电）总容量0.7MVA，（注：容量按输送容量的0.5%计算）。XZ变电站负荷情况统计表额定电压（KV）回路名称负荷容量（MVA）一类负荷容量（MVA） T（h）110、84.750.82600011040500011021.2400010站用电0.70.7按输送容量的0.5%计算合计14

7、6.651.52五、发展容量分析考虑到当地工农业发展需要，变电站必须留有备用发展余地：220KV侧由于是向系统转送电，不再考虑备用间隔；110KV侧为当地工农业供电，应考虑备用间隔，拟定出线间隔6回（按现状），其中备用出线2回；10KV侧虽然目前只有厂用电，但考虑变电站附近工农业用电发展要求，故也有留有出线备用间隔，拟定出线间隔6回：其中站用变2回，备用4回。本论文主要通过分析上述负荷资料，以及通过负荷计算，最大持续工作电流及短路计算，对变电站进行了设备选型和主接线选择，进而完成了变电站一次初步设计。六、待设计变电站地位及作用按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建一中型220kV变电

8、站。该变电站建成后，主要以向本地区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电，改善提高供电水平。第二章 主变压器的选择2.1 主变压器台数及额定容量的确定1.变电站主变压器台数N的确定主变台数确定的要求：（1）对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。（2）对地区性孤立的一次变电站或大型专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。考虑到该变电站与系统联系紧密，为了保证供电的可靠性，选用两台主变压器，并列运行且容量相等。2变电站主变压器容量的确定主变压器容量确定的要求：(1)主变压器容量一般按变电站建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期

9、1020年的负荷发展。(2)根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷的供电。对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070%。在计及负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷的供电。要求：NN- 主变台数-单台主变额定容量-计算负荷容量=146.6*=215.4(MVA)(国民经济增长率按8%,负荷按5年规划考虑)5年后 =146.6*=215.4MVA由于该变电站是当地的枢纽变电站之一，一类负荷占60%，为了保证供电的可靠性，变

10、电站应该至少装设两台变压器。当选两台主变时单台主变容量为：/N=215.4/2=107.7(MVA)当一台变压器停运时：（120/146.6）*100%=82%70%即一台变压器停运时，可保证对70%负荷供电，考虑变压器的事故过负荷能力为40%，可保证全部负荷供电，符合要求。负荷测算如下：（国民经济增长率按8%）5年后 =146.6*=215.4MVA6年后 =146.6*=233MVA7年后 =146.6*=251MVA两台变压器的总容量：S总=2*120MVA=240MVA由上已知，选择两台容量为120MVA的变压器可基本满足6年的规划。2.2 主变型号的确定一、主变压器相数的选择当不受运

11、输条件限制时，在330KV以下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，位于河北南部低山丘陵地带，交通便利，不受运输的条件限制，应尽量减少占地面积，故本次设计的变电站选用三相变压器。二、绕组个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

12、辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，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。自耦变压器与同容量的普通变压器相比具有很多的优点：消耗材料声，造价低，有功和无功的损耗低，效率高，由于高，中压线圈的自耦联系，阻值小，对于系统稳定性有一定的作用，可以扩大变压器的制造容量，便利运输和安装。自耦变压器一般用于以下几种情况：在220KV及以上的变电站，宜选用自耦变压器。在大容量的发电厂用来做高压和中压系统之间联络用的变压器。本次设计的变电站为220KV降压变电站，是地区枢纽变电站，承担系统联络功能，所以宜选用自耦变压器。三、主变调压方

13、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，故选择有载调压方式

14、。因选用自耦变压器，其有载调压的方式有：有公共绕组中性点侧调压，串联绕组末端调压及中压侧线端调压三种。本次设计中中压侧电压变化较大，主要由主变高压项中压侧传输，低压册负荷较小。所以选择中压侧线端调压方式。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

15、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：Yo/Yo/-12-11接线。五、容量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无功补偿装置，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

16、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，选择强迫油循环风冷却。因选择两台主变压器，选择容量为：OSFPSZ7120000/220额定电压：高压22022.5%KV，中压121KV，低压10.5KV阻抗电压%：高中12-16%，高低：20-24%，中低：6-10%容量化为：100/100/50 空载损耗：70KW连接组标号：Y0/Y0/-12-11 空载电流：0.8 短路损耗：320KW如图： 二、站用变的选择（1）站用变容量确定已知站用变容量为0.7MVA。考虑到发展需要及其他临时用电，选用容量1000KVA可满足要求。（2）绕组

17、的额定电压：高压10KV,低压0.4/0.22KV。（3）绕组相数：采用3相。（4）绕组数：采用双绕组变压器。（5）根据以上要求：选用S-1000/10型号变压器技术参数如下表（6）按变电所设计技术规程要求，为保证可靠性，所有变选择两台，分别直接接在两台主变的低压侧，互为备用。型号额定容量（KVA） 额定电压（KV）接线组别阻抗电压重量（t）轨距高压低压S9-1000/101000105%0.4Y,y4.53.945820第三章 电气主接线设计3.1 电气主接线的设计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。主接线的确

18、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。我国变电所设计技术规程SDJ2-79规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。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

19、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，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

20、。（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。3.2 主接线的接线方式选择电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在

21、进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而本所各电压等级进出线均超过四回，采用有母线连接。1、单母线接线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。单母接线适用于：110200KV配电装置的出线回路数不超过两回

22、，3563KV，配电装置的出线回路数不超过3回，610KV配电装置的出线回路数不超过5回，才采用单母线接线方式，故不选择单母接线。2、单母分段接线用断路器，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：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

23、以上，则采用单母分段接线。3、单母分段带旁路母线接线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。4、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：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，桥式接

24、线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。5、一个半断路器接线两个元件引线用三台断路器接往两组母线上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。6、双母线接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。对于，110K220KV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时

25、，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110KV220KV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，（110KV）或5回（220KV）时，一般应装设专用旁路断器和旁路母线。7、双母线分段接线双母线分段，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，对大容量且在需要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，母线不分段当进出线总数超过

26、12回及以上时，在一组母线上设分段断路器，根据原始资料提供的数据，此种接线方式过于复杂，故不作考虑。8、带旁路母线的双母线接线双母线加旁路母线应设专用旁路断路器，规定220KV线路出线回路数为4回及以上；110KV线路回路数为6回及以上；35KV线路回路数为8回及以上。当220KV出线在5回以上，110KV出线为7回以上时，规定一般应装设专用旁路断路器。另外，我国曾特别规定110-220KV枢纽变电站，当220KV出线为4回或110KV出线为6回时，也可装设旁路断路器。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器

27、。当110KV出线为7回及以上，220KV出线在4回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。母联断路器PM母联兼旁路断路器MIM专用旁路断路器2）综合上述接线形式的优缺点，结合原始资料所给定的条件进行分析，拟定主接线方案。原始资料：变电站类型：降压变电站电压等级：220/110/10.5KV出线情况：220KV出线4回，110KV出线4回，10.5KV出线2回（架空）负荷性质：一类负荷、工农业生产及城乡生活用电结合原始资料所提供的数据，权衡各种接线方式的优缺点，将各电压登记适用的主接线方式列出：220KV有4回进线，由于此变电站是为了某地区电力系统的发展和负荷增长

28、而拟建的。那么其负荷为地区性负荷。综合上面对主接线的介绍，220KV部分适用的界限方式为双母线带旁母及3/2接线。110部分可选双母线及双母带旁母线接线两种。10.5KV部分定为单母线分段。由电力工程电气设计手册第二章第二节中的规定可知：当610KV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母分段连接。故10KV采用单母分段连接。这样，拟定4种接线方案：方案一：220KV采用3/2接线，110KV采用双母接线，10KV为单母分段接线。方案二：220KV采用3/2接线，110KV采用双母带旁母接线，10.5KV为单母分段接线。方案三：220KV采用双母带旁母接线，110K采用双母接线，10.5KV为

29、单母分段接线。方案四：220KV采用双母带旁母接线，110KV采用双母带旁母接线，10KV为单母分段接线。1主接线方案的可靠性比较1）220kV采用3/2接线方式时，任一母线故障或检修，均不致于停电，除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外，其它任何断路器故障或检修都不会中断供电，甚至两组母线同时故障（或一组检修，另一组故障时）的极端情况下，功率仍能继续输送。220kv双母带旁路，并设专用的旁路断路器，其经济性相对来是提高了，但是保证了各段出线断路器检修和事故不致影响供电的情况下，而且也不会破坏双母线运行的特性，继电保护也比较容易配合，相对来可靠性即提高了。2）110kV采用双母线接线方

30、式，出线回路较多，输送和穿越功率较大，母线事故后能尽快恢复供电，母线和母线设备检修时可以轮流检修，不至中断供电，一组母线故障后，能迅速恢复供电，而检修每回路的断路器和隔离开关时需要停电从当地工农业长远发展和保证附近一类负荷供电来看，双母接线这种方案不满足供电可靠性。110KV采用双母带旁路，并且设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致破坏双母线接线的固有运行方式，及不致影响停电，并设专用的旁路断路器，其经济性相对来是提高了，但是保证了各段出线断路器检修和事故不致影响供电的情况下，而且也不会破坏双母线运行的特性，继电保护也比较容易配合，相对来可靠性即提高。3） 10KV虽无出线，但为了满足所用

31、电的可靠性，有用装设两台所用变压器，为互为备用方式运行，其接线方式为单母分段接线方式。经过从供电可靠性方面比较，淘汰了供电可靠性不符合要求的接线，剩余两种接线，方案二：220KV采用3/2接线，110KV采用双母带旁母接线，10.5KV为单母分段接线；方案四：220KV采用双母带旁母接线，110KV采用双母带旁母接线，10KV为单母分段接线。二、经济性比较（一）综合投资综合投资计算公式（包括主设备投资及不可预见的附加费用）Z=Z0*(1+a/100) (万元)Z0 主设备的综合投资，包括变压器和配电设备a 不明显的附加费用比例系数，220Kv取70参考发电厂电气部分课程设计参考资料1、双母线带

32、旁路接线Z0=113+（7.5+0.55*4）+87.9+85.4+10.27*3+193.9=520.71 (万元)Z= Z0*(1+70/100)=885.21 (万元)2、3/2断路器接线Z0=113+（7.5+0.55*4）+87.9+85.4+10.27*3+154.4+28.1*4=593.61 (万元)Z= Z0*(1+70/100)=1009.14 (万元)（二）电能损失22+22+2式中n相同变压器台数每台变压器额定容量，n台变压器三侧分别负担的最大总负荷T对应负荷使用小时数，每台变压器的空载有功损耗、无功损耗 =I0%/100I0%每台变压器空载电流百分数每台变压器短路有功

33、损耗每台变压器短路无功损耗变压器阻抗电压百分数K无功经济当量，系统变电站取0.1-0.15变压器全年运行小时数，一般取8000h则本站两变压器的电能损耗为：=2*（195+0.1*0.8*120000/100）*8000+1/2*2(700+0.1*13.5*120000/100)*(27000/0.9)2*4500+(30000/0.85)2*3900=15760000 （Kwh）（三）运行费用 （万元）检修维护费用，取0.03Z折旧费，取0.058Z电能电价，取0.06元n变压器年电能损失双母带旁路接线年运行费用：U=0.06*15760000/10000+(0.058+0.03)*520

34、.71=140.38 (万元)3/2断路器接线年运行费用：U=94.56+(0.058+0.03)*1009.14=183.36 (万元)由以上计算可以看出，双母带旁路的综合投资、年运行费用比一个半断路器的费用低，而且双母带旁路出线分布和发展适应性更灵活。因此，最优方案为220Kv、110Kv双母带旁路，10Kv单母分段。2.2.3 中性点接地方式变电站变压器中性点的接地方式由电力网中性点接地方式决定。常见的接地方式有直接接地、经消弧线圈接地和不接地。中性点不接地最简单，单相接地允许带故障运行两个小时，供电连续性好，接地电流仅为电容电流，但要求有较高的过电压水平，不宜于110Kv及以上电网。经

35、消弧线圈接地可免除不接地系统由于电容电流过大引起的过电压。中性点直接接地方式，单相故障电流很大，线路或电器设备须立即切除，增加了断路器负荷，降低了供电连续性，但过电压较低，相应绝缘水平较低，减少了设备造价，适用于110Kv及以上系统，并且电力设备接地技术规程规定，110Kv及以上系统一般采用中性点直接接地运行方式。因此，本变压器220Kv、110Kv中性点经接地刀闸接地，以便运行调度。根据电力网运行方式灵活选择接地点，并在中性点装设放电间隙作为雷电过电压、操作过电压保护。第四章 短路电流计算一、短路电流计算的目的在变电所和发电厂的电气设计中，短路电流计算是一个重要环节。计算的目的是选择主接线，

36、比较各种接线方案：选择电气设备，校验设备提供依据，为继电保护整定计算提供依据等。1、在选择电器主接线时，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，需要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的工作，同时又力求节约资金，需要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、设计接地装置时，需用短路电流。5、在选择继电保护和整定计算式，需以各种短路时的短路电流为依据。二、短路电流计算的一般规定1计算的基本情况2系统中所有电源均在额定负荷下运行3短路发生在短路电流为

37、最大值的瞬间4所有电源的电动势相位角相同5应考虑对短路电流值有影响的所有元件6由计算书中的短路计算得出短路计算成果表如下：短路点 (KV)(KA)(KA)(MVA)(KA) (KA)d1点2202.0992.2178365.353.17d2点1102.8252.7785627.24.266d3点10.518.12918.12932946.2327.37第五章 电气设备的配置、选择和校验5.1原始数据一、求各回路的最大持续工作电流220KV侧：=2+I主变的额定电流I母线穿越电流=/（*）=120/（*220）=0.315（KA）I=/（*）=211.7/（*220）=0.556(KA)主变回路

38、=1.05=1.05*0.315= 0.33(KA)220KV母线：=2*0.315+0.556=1.2(KA)110KV侧：=1.05=/（*）=120/（*110）=0.63(KA)=1.05*0.63=0.662(KA)10.5KV侧：=时=/（*）=120/（*10）= 6.92（KA）考虑到站用实际负荷只有0.7MVA,为了留出一点的站用空间按1.4MVA计算，=1.4/（*10）=0.08(KA)二、结合短路计算情况，各电压侧正常工作情况及短路情况见下表： 分类 电压最大持续工作电流(KA)冲击电流(KA)全电流有效值(KA)短路容量(MVA)220KV母线1.25.353.178

39、36110KV侧0.6627.24.26656210KV侧0.0846.2327.373295.2 断路器的配置、选择和校验一.高压断路器的选择高压断路器是变电站主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电站的正常状态下运行，而且也影响在鼓掌条件下是否能可靠地分断。1.按额定电压选择：制造厂保证的最高工作电压，KV：断路器的额定电压，KV2.按额定电流选择：断路器的额定电流，A：回路持续工作电流，A3.按断流容量选择 ； 、I：断路器的额定断电流容量和断流量、：O短路容量和次暂态电流二、220KV侧断路器的选择和校验考虑到设备的统一性，所有220KV侧断路器均选用同一型号，其额定电压，额定

40、电流及开断电流均按母联断路器最严重运行状态选择。1220KV侧断路器的选择220KV侧断路器要求：额定电压220KV， 1.2KA,开断电流5.35KA,根据要求，选用LW6-220I型断路器，其参数如下表：型号额定电压（KV）额定电流（KA）额定开断电流（KA）动稳定流（KA）热稳定电流（KA）固有分闸时间（S）1S(5S)LW6-220/31502203.15401000.0280.062.短路动稳定校验LW6-220型断路器动稳定电流=110KA电流，断路器安装点的最大短路冲击电流=5.35KA, ，所以满足动稳定需求。3.热稳定校验校验公式：要求求短路电流的计算时间=+：主保护动作时间

41、：断路器固有分断时间1）LW6-220型断路器热稳定校验（1）主保护动作时间 =0.2S，=0.06S=+=0.2+0.06=0.26（S）=/=2.099/2.217=0.95查周期分量等值时间曲线可知=0.25S0.1S1S ，故应考虑非周期分量的热效应，有：=0.05=0.05*0.95=0.045（S）即得短路电流的发热量为：=（+）=2.217*（0.25+0.045）=1。45（S）断路器允许热效应：=40*4=6400（S）所以，故主保护动作时，满足热稳定要求。（2）断路器的后备保护动作时=4.2 =0.06=+=4.2+0.06=4.26（S）=/=2.099/2.217=0.

42、95查周期分量等值时间曲线可知=3.6S由于1S，故可略去非周期分量的热效应，取：=0（S）短路电流的发热量为：=（+）=2.217*3.6=17.69（S）断路器允许热效应：=6400（S）所以，故当主保护拒动时，也可满足热稳定要求。三、110KV侧断路器的选择和校验考虑到设备的统一性，所有110KV侧断路器均选用同一型号，其额定电压，额定电流及开断电流均按母联断路器最严重运行状态选择。1110KV侧断路器的选择110KV侧断路器要求：额定电压110KV， 0.062KA,开断电流7.2KA,根据要求，选用LW6-110型断路器，其参数如下表：型号额定电压（KV）额定电流I（KA）额定开断电

43、流（KA）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）固有分闸时间（S）全开断时（S）LW6-110/31501103.1531.5125500.0280.062短路动稳定校验LW6-110型断路器动稳定电流=125KA电流，断路器安装点的最大短路冲击电流=7.2KA, ，所以满足动稳定需求。3热稳定校验（校验变压器回路断路器）校验公式：要求求短路电流的计算时间=+：主保护动作时间：断路器固有分闸时间1）LW8-35/1600型断路器热稳定校验（1）主保护动作时间 =0.2S，=0.06S=+=0.2+0.06=0.26（S）=/=2.825/2.778=1.017查周期分量等值时间曲线可知=0.3S

44、0.1S1S ，故应考虑非周期分量的热效应，有：=0.05=0.05*1.017=0.052（S）即得短路电流的发热量为：=（+）=2.778*（0.3+0.052）=2.716（S）断路器允许热效应：=31.5*4=3969（S）所以，故主保护动作时，满足热稳定要求。（2）主保护拒动，断路器的后备保护动作时=3.2 =0.06=+=3.2+0.06=3.26（S）=/=2.825/2.778=1.017查周期分量等值时间曲线可知=2.77S由于1S，故可略去非周期分量的热效应，取：=0（S）短路电流的发热量为：=（+）=2.778*2.77=21.38（S）断路器允许热效应：已知=3969（

45、S）所以，故当主保护拒动时，也可满足热稳定要求。四、10 KV侧断路器的选择和校验110KV侧断路器的选择10KV侧断路器要求：额定电压10KV， 0.08KA,开断电流46.23KA,根据要求，选用ZN28-12/1250型断路器，其参数如下表：型号额定电压（KV）额定电流（KA）额定开断电流（KA）动稳定流（KA）热稳定电流3S（KA）固有分闸时间（S）全开断时间（S）ZN28-12/1250121.255080100.0650.1052短路动稳定校验ZN28-12/1250型断路器动稳定电流=80KA电流，断路器安装点的最大短路冲击电流=46.23KA, ，所以满足动稳定需求。3热稳定校

46、验（校验变压器回路断路器）校验公式：要求求短路电流的计算时间=+：主保护动作时间：断路器固有分闸时间1）ZN28-12/1250型断路器热稳定校验（1）主保护动作时间 =0.2S，=0.105S=+=0.2+0.105=0.305（S）=/=18.481/17.449=1.059查周期分量等值时间曲线可知=0.27S0.1S1S ，故应考虑非周期分量的热效应，有：=0.05=0.05*1.06=0.056（S）即得短路电流的发热量为：=（+）=17.449*（0.27+0.056）=99.26（S）断路器允许热效应：=3*10=300（S）所以，故主保护动作时，满足热稳定要求。注：10KV侧的

47、短路保护主要采用熔断器来完成，故不考虑主保护拒动。5.3 隔离开关的选择和校验一、隔离开关的配置主变220KV、110KV侧中性点均应通过隔离开关接地；接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关；短路器的两侧均应配置隔离开关，以便在短路器检修时隔离电源。二、隔离开关的选择1按额定电压选择制造厂保证的最高工作电压，KV：断路器的额定电压，KV按额定电流选择：断路器的额定电流，A：回路持续工作电流，A三、220KV侧隔离开关的选择与校验1选型考虑到设备统一性，所有220KV侧隔离开关均选用同一型号。220KV侧隔离开关要求：220KV ；1.2KA根据要求，可选用GW4-220型隔离开关，技

48、术参数如下：型号额定电压（KV）额定电流（KA）动稳定流（KA）热稳定流（KA）GW4-220/125022012508031.52动稳定校验：GW4-220(D)/1250型隔离开关动稳定电流峰值=80KA电流，断路器安装点的最大短路冲击电流=5.35KA, ，所以满足动稳定需求。3. 热稳定校验校验公式：要求从110 KV侧断路器热稳定校验中，可知：（1）主保护动作时：=1.45（S）隔离开关允许热效应：=31.5*4=3969（S）所以，故主保护动作时，满足热稳定要求。（2）当主保护拒动时，后备保护动作时=17.69（S）隔离开关允许热效应：=31.5*4=3969（S）所以，故当主保护

49、拒动时，也可满足热稳定要求。四、110KV侧隔离开关的选择与校验1选型考虑到设备统一性，所有35KV侧隔离开关均选用同一型号。110KV侧隔离开关要求：110KV ；0.662KA根据要求，可选用GW4-110(D)/1000型隔离开关，技术参数如下：型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳定流（KA）热稳定电流（KA）GW4-110(D)/100011010008021.52动稳定校验：GW4-110(D)/1000型隔离开关动稳定电流峰值=80KA电流，断路器安装点的最大短路冲击电流=5.35KA, ，所以满足动稳定需求。3.热稳定校验校验公式：要求从110 KV侧断路器热稳定校验中，可知：

50、(1)主保护动作时：=2.716（S）隔离开关允许热效应：=21.5*4=2311（S）所以，故主保护动作时，满足热稳定要求。（2）当主保护拒动时，后备保护动作时=21.38（S）隔离开关允许热效应：=21.5*4=2311（S）所以，故当主保护拒动时，也可满足热稳定要求。五、10KV侧隔离开关的选择与校验1选型考虑到设备统一性，所有10KV侧隔离开关均选用同一型号。10KV侧隔离开关要求：10KV 1KA根据要求，可选用GN16型隔离开关，技术参数如下：型号额定电压（KV）额定电流（KA）动稳定流（KA）热稳定电流（KA）GN16-10/10001017530(5)2动稳定校验：GN16-1

51、0型隔离开关动稳定电流峰值=75KA电流，断路器安装点的最大短路冲击电流=47.13KA, ，所以满足动稳定需求。3.热稳定校验校验公式：要求从10 KV侧断路器热稳定校验中，可知：主保护动作时：=99.26（S）隔离开关允许热效应：=30*5=4500(S）所以，故主保护动作时，满足热稳定要求。5.4 电压互感器的选择和校验一、电压互感器的准确级和容量1.电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差最大值。2.由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级

52、有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。二、按一次回路电压选择为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.10.9）Ve范围内变动，即应满足：1.1Ve1V10.9Ve1三、按二次回路电压选择电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求，电压互感器二次侧额定电压可按下表选择接 线 型 式电网电压（KV）型 式二次绕组电压（V）接成开口三角形辅助绕组电压IV一台PT不完全符形接线方式335单相式100无此绕组Yo/ Yo/110J500J单相式100/100360单相式100/100/3315三相五柱式100100/3（相）

53、四、电压互感器及型式的选择电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在635KV屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110220KV配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。220KV及以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。五、按容量的选择互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级），Se2应不小于互感器的二次负荷S2，即：Se2S2S2 = Po、Qo 仪表的有功功率和无功功率六、220KV侧电压互感器1.选用Jcl220电压互感器，单相串级油浸式全封闭结构，其初级绕组额定电压为220/KV，次级绕组额定电压0.1/KV，二次负荷0.5级

54、，为300VA，其接成220000/100/100。2.220KV输电线路侧，电压互感器采用单相电容式电压互感器，其初级绕组额定电压为220/KV，次绕组额定电压为100/KV，二次负荷200VA，准确级为0.5级，型式为TYD220H。七、110KV侧电压互感器1.选用JCL6110电压互感器，单相串级油浸式全密封结构，其初级绕组额定电压为110/KV，次绕组额定电压0.1/KV，二次负荷0.5级，为300A，其接成11000/1000/100。2.其110KV出线侧采用TYD110/0.01，单相单柱式，电容式电压互感器，其初级额定电压为110/KV，次级额定电压为0.1/KV，二次负荷0

55、.5级为150VA。八、10KV侧电压互感器10KV母线上电压互感器：采用JSJW10，0.5级Se = 120VA，二次阻抗为0.15n，变比10000/100/100/3。5.5 电流互感器的选择和校验一、电流互感器的配置1.凡装有断路器的回路，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。 2.变压器中性点、变压器出口处。3.直接接地系统一般按三相配置。二、电流互感器的选择1、电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响，使一次电流I1与-I2在数值和相位上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器应根据测量时误差的大小和准确度来选择。2、电流互感器10%误差曲线：是对保护级（BlQ）电

56、流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。对测量级电流互感器的要求是在正常工作范围内有较高的准确级，而当其通过故障电流时则希望早已饱和，以便保护仪表不受短路电流的损害，保护级电流互感器主要在系统短路时工作，因此准确级要求不高，在可能出现短路电流范围内误差限制不超过-10%。电流互感器的10%误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过-10%的条件下，一次电流的倍数入与电流互感器允许最大二次负载阻抗Z2f关系曲线。3、额定容量为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量Se2。即：Se2 S2 = Ie22z2f z2f = Vy + Vj + Vd + Vc（） Vy

57、 测量仪表电流线圈电阻 Vj 继电器电阻 Vd 连接导线电阻 Vc 接触电阻一般取0.14、按一次回路额定电压和电流选择电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右以保证测量仪表的最佳工作电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足：VeVew Ie1Igmax，为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流Vew 电流互感器所在电网的额定电压Ve Ie1 电流互感器的一次额定电压和电流Igmax 电流互感器一次回路最大工作电流5、种类和型式的选择选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外

58、）和安装方式（穿墙、支持式、装入式等）来选择。6、热稳定检验电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流Ie1的倍数Kr来表示，即：（Kr Ie1）2 I2tdz（或Qd）7、动稳定校验电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（Ie1）的倍数kd动稳定电流倍数，表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可用下式校验：Ie1kdicj短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力，而且由于其邻相之间电流的相互作用使绝缘帽上受到外力的作用。因此需要外部动稳定校验，即：Fy0.51.73icy210-7N对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如LMC型）可按下式校验Fy1.73iy2 10 -7N在满足额定容量的条件下

59、，选择二次连接导线的允许最小截面为：Sm2 三、电流互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流1.220KV侧电流互感器额定电流：IeIgmax = = = 661A 额定电压：VeVew Ve = 220KV根据以上计算数据，可以初步选择LB7220型电流互感器，其参数为额定电流比1200/5，准确级0.5，二次负荷2，IS热稳定倍数26.25，动稳定倍数67。热稳定校验：Qd = I2tp = 2.02824.49 = 18.466KA2.S （Kr Iel）2 =（26.251200）2 = 992.25 KA2.S即 （Kr Iel）2I2tp 满足要求动稳定校验：Iel kd = 1.267