220KV變電站電氣部分設計論文.doc

豐城220KV變電站電氣部分設計第1章 引 言畢業(yè)設計是我們在校期間最后一次綜合訓練，它將從思維、理論以及動手能力方面給予我們嚴格的要求。使我們綜合能力有一個整體的提高。它不但使我們鞏固了本專業(yè)所學的專業(yè)知識，還使我們了解、熟悉了國家能源開發(fā)策略和有關的技術規(guī)程、規(guī)定、導則以及各種圖形、符號。它將為我們以后的學習、工作打下良好的基礎。能源是社會生產(chǎn)力的重要基礎，隨著社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人類使用能源不僅在數(shù)量上越來越多，在品種及構成上也發(fā)生了很大的變化。人類對能源質量也要求越來越高。電力是能源工業(yè)、基礎工業(yè)，在國家建設和國民經(jīng)濟發(fā)展中占據(jù)十分重要的地位，是實現(xiàn)國家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點。電能也是發(fā)展國民經(jīng)濟的基礎，是一種無形的、不能大量存儲的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同時瞬間完成的，須隨時保持功率平衡。要滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界發(fā)展規(guī)律。因此，做好電力規(guī)劃，加強電網(wǎng)建設，就尤為重要。而變電站在改變或調整電壓等方面在電力系統(tǒng)中起著重要的作用。它承擔著變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的責任。220KV變電站電氣部分設計使其對變電站有了一個整體的了解。該設計包括以下任務：1、主接線的設計 2、主變壓器的選擇 3、短路計算 4、導體和電氣設備的選擇 5、所用電設計 6、防雷接地設計 7、配電裝置設計 8、繼電保護的配置等。第2章 電氣主接線的設計2.1 主接線概述電氣主接線是由電氣設備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡。用規(guī)定的電氣設備圖形符號和文字符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系的單線接線圖。主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結構，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡結構的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關系1。單母線接線及單母線分段接線21、單母線接線單母線接線供電電源在變電站是變壓器或高壓進線回路。母線既可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個電源獲得電能。各出線回路輸入功率不一定相等，應盡可能使負荷均衡地分配在各出線上，以減少功率在母線上的傳輸。單母接線的優(yōu)點：接線簡單，操作方便、設備少、經(jīng)濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。缺點：可靠性差。母線或母線隔離開關檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就成了全廠或全站長期停電。調度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側發(fā)生短路時，有較大的短路電流3。綜上所述，這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中。2、單母分段接線單母線用分段斷路器進行分段，可以提高供電可靠性和靈活性；對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個電源供電；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將用戶停電；兩段母線同時故障的幾率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時，亦可用隔離開關分段，任一母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關，完成即可恢復供電。這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠和變電站610KV接線中。但是，由于這種接線對重要負荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù)目，使整體母線系統(tǒng)可靠性受到限制，所以，在重要負荷的出線回路較多、供電容量較大時，一般不予采用4。3、單母線分段帶旁路母線的接線單母線分段斷路器帶有專用旁路斷路器母線接線極大地提高了可靠性，但這增加了一臺旁路斷路器，大大增加了投資。雙母線接線及分段接線1、雙母線接線雙母接線有兩種母線，并且可以互為備用。每一個電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關，可分別與兩組母線接線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡，通過母線聯(lián)絡斷路器來實現(xiàn)。其特點有：供電可靠、調度靈活、擴建方便等特點5。由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于：出線帶電抗器的610KV配電裝置；3560KV出線數(shù)超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；110220KV出線數(shù)為5回及以上時。2、雙母線分段接線為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母分段接線，用分段斷路器將工作母線分為兩段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻地分布在兩段工作母線上。雙母接線分段接線比雙母接線的可靠性更高，當一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路和出線回路切換到備用母線上，即可恢復供電。這樣，只是部分短時停電，而不必短期停電6。雙母線分段接線被廣泛用于發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配置中，同時在220550KV大容量配電裝置中，不僅常采用雙母分段接線，也有采用雙母線分四段接線的。3、雙母線帶旁路母線的接線雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的7。2.2 主接線設計原則電氣主接線的設計是發(fā)電廠或變電站電氣設計的主題。它與電力系統(tǒng)、電廠動能參數(shù)、基本原始資料以及電廠運行可靠性、經(jīng)濟性的要求等密切相關，并對電氣設備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大的影響。因此，主接線設計，必須結合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠和變電站的具體情況，全面分析有關影響因素，正確處理它們之間的關系，經(jīng)過技術、經(jīng)濟比較，合理地選擇主接線方案。電氣主接線設計的基本原則是以設計任務為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、實用、經(jīng)濟、美觀的原則8。2.3 主接線選擇根據(jù)原始資料的分析現(xiàn)列出兩種主接線方案。方案一：220KV側雙母接線，110KV側雙母接線、10KV側單母分段接線。220kV出線6回（其中備用2回），而雙母接線使用范圍是110220KV出線數(shù)為5回及以上時。滿足主接線的要求。且具備供電可靠、調度靈活、擴建方便等特點。110kV出線10回（其中備用2回），110kV側有兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進線，其他地區(qū)變電所進線總負荷為100MVA。根據(jù)條件選擇雙母接線方式。10kV出線12回（其中備用2回），10kV側總負荷為35000kVA，、類用戶占60%，最大一回出線負荷為2500kVA，最大負荷與最小負荷之比為0.65。選擇單母分段接線方式9。方案主接線圖一圖2-1主接線方案一方案二：方案進行綜合比較：220KV側雙母帶旁路接線，110KV側雙母接線、10KV側單母分段接線。220kV出線6回（其中備用2回），而由于本回路為重要負荷停電對其影響很大，因而選用雙母帶旁路接線方式。雙母線帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。主接線如下圖圖2-2 主接線方案二現(xiàn)對兩種方案比較如下10：表2-1 主接線方案比較表方案項目方案一：220KV側雙母接線，110KV側雙母接線、10KV側單母分段接線。方案二、220KV側雙母帶旁路接線，110KV側雙母接線、10KV側單母分段接線?？煽啃?.220KV接線簡單，設備本身故障率少；2.220KV故障時，停電時間較長。1.可靠性較高；2.有兩臺主變壓器工作，保證了在變壓器檢修或故障時，不致使該側不停電，提高了可靠性。靈活性1.220KV運行方式相對簡單，靈活性差；2.各種電壓級接線都便于擴建和發(fā)展。1.各電壓級接線方式靈活性都好；2.220KV電壓級接線易于擴建和實現(xiàn)自動化。經(jīng)濟性設備相對少，投資小。1.設備相對多，投資較大；2.母線采用雙母線帶旁路，占地面增加。通過對兩種主接線可靠性，靈活性和經(jīng)濟性的綜合考慮，辨證統(tǒng)一，現(xiàn)確定第二方案為設計最終方案。第3章 主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器；用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器，稱為聯(lián)絡變壓器；只供本所（廠）用的變壓器，稱為站（所）用變壓器或自用變壓器。本章是對變電站主變壓器的選擇。3.1 主變壓器的選擇原則1、主變容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期1020年的負荷發(fā)展。2、根據(jù)變電所所帶負荷的性質和電網(wǎng)結構來確定主變的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內，保證用戶的級和級負荷，對于一般變電所，當一臺主變停運時，其他變壓器容量應能保證全部負荷的70%80%。3、為了保證供電可靠性，變電所一般裝設兩臺主變，有條件的應考慮設三臺主變的可能性11。3.1.1 主變壓器臺數(shù)的選擇1、對大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設兩臺主變壓器為宜。2、對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的可能性。3、對于規(guī)劃只裝設兩臺主變壓器的變電所，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。3.1.2 主變壓器容量的選擇（1）主變壓器容量一般按變電所建成后510年的規(guī)劃負荷選擇，適當考慮到遠期1020年的負荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。（2）根據(jù)變電所所帶負荷的性質和電網(wǎng)結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在計其過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電所，當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的70%80%12。（3）同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標準化13。 （3-1）3.1.3 主變壓器型式的選擇選擇主變壓器，需考慮如下原則：（1）當不受運輸條件限制時，在330KV及以下的發(fā)電廠和變電站，均應選用三相變壓器。（2）當發(fā)電廠與系統(tǒng)連接的電壓為500KV時，已經(jīng)技術經(jīng)濟比較后，確定選用三相變壓器、兩臺50%容量三相變壓器或單相變壓器組。對于單機容量為300MW、并直接升到500KV的，宜選用三相變壓器。（3）對于500KV變電所，除需考慮運輸條件外，尚應根據(jù)所供負荷和系統(tǒng)情況，分析一臺（或一組）變壓器故障或停電檢修時對系統(tǒng)的影響。尤其在建所初期，若主變壓器為一組時，當一臺單相變壓器故障，會使整組變壓器退出，造成全網(wǎng)停電；如用總容量相同的多臺三相變壓器，則不會造成所停電。為此要經(jīng)過經(jīng)濟論證，來確定選用單相變壓器還是三相變壓器。在發(fā)電廠或變電站還要根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟性等，確定是否需要備用相。3.1.4 繞組數(shù)量和連接形式的選擇具有三種電壓等級的變電所，如各側的功率均達到主變壓器額定容量的15%以上，或低壓側雖無負荷，但需要裝設無功補償設備時，主變壓器一般選用三繞組變壓器5。變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只要有丫和，高、中、低三側繞組如何結合要根據(jù)具體工作來確定。我國110KV及以上電壓，變壓器繞組多采用丫連接；35KV亦采用丫連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35KV以下電壓，變壓器繞組多采用連接。由于35KV采用丫連接方式，與220、110系統(tǒng)的線電壓相位角為0，這樣當變壓變比為220/110/35KV，高、中壓為自耦連接時，否則就不能與現(xiàn)有35KV系統(tǒng)并網(wǎng)。因而就出現(xiàn)所謂三個或兩個繞組全星接線的變壓器，全國投運這類變壓器約4050臺。3.2 主變壓器選擇結果查電力工程電氣設備手冊：電氣一次部分，選定變壓器的容量為180MVA。由于升壓變壓器有兩個電壓等級，所以這里選擇三繞組變壓器，查大型變壓器技術數(shù)據(jù)選定主變型號為：SFPS7-18000/220。主要技術參數(shù)如下：額定容量：180000（KVA）額定電壓：高壓22022.5% ；中壓121； 低壓10.5（KV）連接組標號：YN/yn0/d11空載損耗：178(KW)阻抗電壓（%）：高中：14.0；中低：7.0；高低：23.0空載電流（%）：0.7所以一次性選擇兩臺SFPS7-180000/220型變壓器為主變。第4章 所用電設計變電站站用母線采用單母分段接線方式。當有兩臺站用變采用單母線接線方式，平時分列運行，以限制故障。對于容量不大的變電站，為了節(jié)省投資，所用變壓器高壓側可用高壓熔斷器代替高壓斷路器14。4.1 所用變選擇1.選擇原則：所用電負荷按0.2%變電所容量計，設置2臺所用變相互備用。2.所用電負荷:S=2150000.2%=430KVA3.所用變容量計算：SB=0.7S=301KVA所用變壓器參數(shù):型號：S9315/10U1e=6.35%（KV） U2e=0.4（KV）連接組別：Y，yn0空載損耗：0.70（KW）阻抗電壓：4（%）空載電流：1.5（%）4.2 所用電接線圖變電站的主要站用電負荷是變壓器冷卻裝置，直流系統(tǒng)中的充放電裝置和晶閘管整流設備，照明、檢修及供水和消防系統(tǒng)，小型變電站，大多只裝1臺站用變壓器，從變電站低壓母線引進，站用變壓器的二次側為380/220V中性點直接接地的三相四線制系統(tǒng)。對于中型變電站或裝設有調相機的變電站，通常都裝設2臺站用變壓器，分別接在變電站低壓母線的不同分段上，380V站用電母線采用低壓斷路器進行分段，并以低壓成套配電裝置供電。因而本設計兩臺所用變分別接于10KV母線的段和段，互為備用，平時運行當一臺故障時，另一臺能夠承擔變電所的全部負荷。接線圖如下所示。圖4-1 所用電接線圖第5章 220KV變電站電氣部分短路計算系統(tǒng)阻抗：220KV側電源近似為無窮大系統(tǒng)A，歸算至本所220KV母線側阻抗為0.015（Sj=100MVA）,110KV側電源容量為500MVA，歸算至本所110KV母線側阻抗為0.36（Sj=100MVA）。變壓器型號為SFPS7180000/220。SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗電壓（%）分別為14，23，7。簡化圖如下圖所示：圖5-1 系統(tǒng)圖的等值電路5.1 變壓器的各繞組電抗標幺值計算設SB=100MVA，UB=Uav5.2 10KV側短路計算f(3)-1短路時, 示意圖如下：圖5-2 f(3)-1短路的等值電路圖 =0.018 =-0.241三角形變?yōu)樾切危簣D5-3 f(3)-1短路的等值電路圖再次簡化因為 所以：=0.015+0.042 =0.057 示意圖如下所示:圖5-4 f(3)-1短路的等值電路圖再做三角形變換示意圖如下：圖5-5 f(3)-1短路的等值電路圖計算電抗：汽輪發(fā)電機計算曲線，0s時標么值為IB0*=0.390因為A電源為無窮大系統(tǒng)所以提供的短路電流為：所以短路電流有名值為11：沖擊電流：短路容量： 5.3 220KV側短路計算f(3)-2短路時，示意圖如下圖所示。 圖5-6 f (3)-2短路的等值電路圖圖5-7 f(3)-2 短路的等值電路圖XB*=XT*=XBS*=0.039+0.36=0.399圖5-8 f(3)-2短路的等值電路圖A電源（無窮大系統(tǒng)）的短路電流為：查汽輪發(fā)電機計算曲線有IB0=0.512所以短路電流有名值為沖擊電流11：短路容量：5.4 110KV側短路計算f(3)-3短路時圖5-9 f(3)-3短路的等值電路圖XA*=XT*+XAS*=0.039+0.015=0.054上圖簡化圖如下：圖5-10 f(3)-3短路的等值電路圖A為無窮大系統(tǒng)所以有而 查汽輪發(fā)電機的計算曲線得IB0=0.570所以短路電流有名值為沖擊電流：短路容量：短路計算結果列表于下：表5-1 短路計算成果表短路點基準電壓短路電流沖擊電流短路容量S(K)(KA)(KA)(MVA)f-110.576.154194.193384.977f-223017.37644.3096922.106f-311510.77827.4842146.825第6章 導體和電氣設備的選擇正確選擇電氣設備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設備。盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。本設計，電氣設備的選擇包括：斷路器和隔離開關的選擇，電流、電壓互感器的選擇、避雷器的選擇，導線的選擇4。氣設備選擇的一般原則：應滿足正常運行、檢修、斷路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要。應按當?shù)丨h(huán)境條件校驗；應力求技術先進與經(jīng)濟合理；選擇導體時應盡量減少品種；擴建工程應盡量使新老電氣設備型號一致；選用新產(chǎn)品，均應具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。技術條件：選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。同時，所選擇導線和電氣設備應按短路條件下進行動、熱穩(wěn)定校驗。各種高壓設備的一般技術條件如下表：表6-1 高壓電器技術條件序號電器名稱額定電 壓額定電 流額定容 量機械荷 載額定開斷電流熱穩(wěn)定動穩(wěn)定絕緣水平KAAKVANA1斷路器2隔離開關3組合電器4負荷開關5熔斷器6PT7CT8電抗器9消弧線圈10避雷器11封閉電器12穿墻套管13絕緣子表6-1 高壓電器技術條件6.1 斷路器和隔離開關的選擇斷路器的選擇，除滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮到要便于安裝調試和運行維護，并經(jīng)濟技術方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國斷路器的生產(chǎn)情況，電壓等級在10KV220KV的電網(wǎng)一般選用少油斷路器，而當少油斷路器不能滿足要求時，可以選用SF6斷路器。斷路器選擇的具體技術條件如下：額定電壓校驗：UNUNs （6-1）額定電流校驗：INImax （6-2）開斷電流：INbrI （6-3）動穩(wěn)定：iesish （6-4）熱穩(wěn)定：It2t> Qk （6-5）同樣，隔離開關的選擇校驗條件與斷路器相同，并可以適當降低要求。6.1.1 220KV出線、主變側（1）、主變斷路器的選擇與校驗流過斷路器的最大持續(xù)工作電流 具體選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UNUNs=220KV2.額定電流選擇：INImax=496.01A 3.開斷電流選擇：INbrI=17.376KA選擇SW6220/1200，其SW6220/1200技術參數(shù)如下表：表6-2 SW6220/1200技術參數(shù)表型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值4SSW6-220/1200220120060002155210.044.熱穩(wěn)定校驗：It2t> QkIt2t=2124=1764（KA）2S電弧持續(xù)時間取0.06S，熱穩(wěn)定時間為：tk =1.5+0.04+0.06=1.6S查計算電抗并計算短路電流為 所以，It2t> Qk滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=55kAish=44.309KA滿足校驗要求具體參數(shù)如下表：表6-3 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW6-220/1200UNs 220KVUN 220KVImax 496.01AIN 1200AI 17.376KAINbr 21KAish 44.309KAINcl 55KAQK 120.252（KA）2sIt2t 2124=1764（KA）2sish 44.309KAies 55KA由表可知，所選斷路器滿足要求。（2）、出線斷路器的選擇與校驗由上表可知SW6-220/1200同樣滿足出線斷路器的選擇。其動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定計算與主變側相同。具體參數(shù)如下表所示： 表6-4 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW6-220/1200UNs 220KVUN 220KVImax 944.88AIN 1200AI 17.376KAINbr 21KAish 44.309KAINcl 55KAQK 120.252（KA）2sIt2t 2124=1764（KA）2sish 44.309KAies 55KA（3）、主變側隔離開關的選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UNUNs=220KV2.額定電流選擇：INImax=496.01A3.極限通過電流選擇：iesish=44.309KAGW6220D/100080，其技術參數(shù)如下表：表6-5 GW6220D/100080技術參數(shù)表型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值4SGW6220D/10008022010008023.74.熱穩(wěn)定校驗：It2t> QkIt2t=23.724=2246.76（KA）2S所以， It2t> Qk 滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=80KAish=44.309kA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表6-6 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)GW4-220D/100080UNs 220KVUN 220KVImax 496.01AIN 1000AQK 115.743（KA）2SIt2t 23.724=2246.76（KA）2Sish 44.309KAies 80KA由表可知，所選隔離開關各項均滿足要求。（4）、出線側隔離開關的選擇及校驗過程如下：由上表可知GW6220D/100080同樣滿足出線隔離開關的選擇。其動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定計算與主變側相同。具體參數(shù)如下表：表6-7 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)GW4-220D/100080UNs 220KVUN 220KVImax 944.88AIN 1000AQK 115.743（KA）2SIt2t 23.724=2246.76（KA）2Sish 44.309KAies 80KA由表可知，所選隔離開關各項均滿足要求。6.1.2 主變110KV側斷路器的選擇與校驗流過斷路器的最大持續(xù)工作電流具體選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UNUNs=110KV2.額定電流選擇：INImax=992.02A3.開斷電流選擇：INbrI=10.778KA初選SW4110/1000技術數(shù)據(jù)如下表所示：表6-8 SW4110/1000技術數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值5SSW4110/10001101000350018.455210.064.熱穩(wěn)定校驗：It2t>QkIt2t=2125=2205（KA）2S滅弧時間取0.06S，熱穩(wěn)定計算時間：tk=1.5+0.06+0.06=1.62S查轉移電抗并計算短路電流所以，It2t> Qk滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=55kAish=27.484KA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表6-9 具體參數(shù)表計算數(shù)據(jù)SW4-110/1000UNs 110KVUN 110KVImax 992.02AIN 1000AI 10.778KAINbr 18.4KAish 27.484KAINcl 55KAQK 186.747（KA）2SIt2t 2125=2205 （KA）2Sish 44.309KAies 55KA由表可知，所選斷路器滿足要求。隔離開關的選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UNUNs=110KV2額定電流選擇：INImax=992.02A3極限通過電流選擇：iesish=27.484KA選擇GW4110D/100080其技術數(shù)據(jù)如下表：表6-10 GW4110D/100080技術數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值4SGW4110D/10008011010008021.54.熱穩(wěn)定校驗：It2t> QkIt2t=21.525=2311.25（KA）2s所以，It2t> Qk滿足熱穩(wěn)校驗5.動穩(wěn)定校驗：ies=55kAish=27.484kA滿足校驗要求具體參數(shù)如下表表 6-11 具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)GW4-110D/100080UNs 110KVUN 110KVImax 992.02AIN 1000AQK 186.747（KA）2SIt2t 21.525=2311.25（KA）2Sish 27.484KAies 55KA由表可知，所選隔離開關各項均滿足要求。110KV母聯(lián)斷路器及隔離開關的最大工作條件與變中110KV側應滿足相同的要求，故選用相同設備。即選用SW4-110/1000型少油斷路器和GW4-110D/100080型隔離開關。6.1.3 10KV限流電抗器、斷路器隔離開關的選擇由于短路電流過大需要裝設限流電抗器（一）、限流電抗器的選擇設將電抗器后的短路電流限制到I=20KA(1)初選型號根據(jù)以上條件初選XKK1040004電抗器標么值：X*= 其中：KA(2)選擇電抗值電源至電抗器前的系統(tǒng)標么值： 曾運用4%的電抗器，計算結果表明不滿足動穩(wěn)定要求，故改為XKK-10-4000-12。表6-12 XKK10400012技術數(shù)據(jù)型號額定電壓KV額定電流A電抗率動穩(wěn)定電流峰值KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S4SSW410400010KV400012%204800.17（3）電壓損失和殘壓校驗當所選電抗值大于計算值時，應重算電抗器后短路電流，以供殘壓校驗。為計算短路電流，先計算電抗標么值為其中tk=2+0.17+0.05=2.22S，查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值：I=76.154KA I2.22=76.23KA I1.11=76.23KA則電壓損失和殘壓分別為（4）動、熱穩(wěn)定校驗 表 6-13具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)XKK10400012UNs 10KVUN 10KVImax 1347AIN 4000AQK 12898.306（KA）2sQK 8024=25600 （KA）2sish 194KAies 204KA根據(jù)以上校驗，選擇滿足要求。限流后I=20KA ish=2.5520=51KA流過斷路器的最大工作電流：具體選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UNUNs=10KV2.額定電流選擇：INImax=1414.4A3.開斷電流選擇：INbrI=20KA選擇SN410G/5000，其技術參數(shù)如下表所示：表6-14 SN410G/5000技術參數(shù)型號額定電壓KV額定電流A斷流容量MVA額定斷流量KA極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA固有分閘時間S峰值4SSW4-10G/500010500018001053001200.154.熱穩(wěn)定校驗It2t=12025=72000（KA）2S設后備保護時間為1.5S，滅弧時間為0.06S查短路電流計算曲線并換算成短路電流有名值：I=20KA It2t> Qk 滿足要求。5.動穩(wěn)定校驗：ies=300kAish=51kA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表 6-15具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)SN4-10G/5000UNs 10KVUN 10KVImax 1414.4AIN 5000AI 20KAINbr 105KAish 194.193KAINcl 300KAQK 9123.9 （KA）2sIt2t 12025=72000（KA）2sish 51KAies 300KA由表可知，所選斷路器滿足要求。隔離開關的選擇及校驗過程如下：1.額定電壓選擇：UNUNs=10KV2.額定電流選擇：INImax=1414.4A3.極限通過電流選擇：iesish=51KA選擇GN1010T/5000200，其技術參數(shù)如下：表6-16 GN10-10T/5000-200技術參數(shù)型號額定電壓KV額定電流A極限通過電流KA熱穩(wěn)定電流KA峰值5SGN10-110T/5000-2001050002001004.熱穩(wěn)定校驗：It2t> QkIt2t=10025=50000（KA）2s所以，It2t> Qk= 9123.9 （KA）2s，滿足熱穩(wěn)校驗。5.動穩(wěn)定校驗：ies=200kAish=51kA滿足校驗要求。具體參數(shù)如下表：表 6-17 具體參數(shù)計算數(shù)據(jù)GN10-10T/5000-200UNs 10KVUN 10KVImax 1414.4AIN 5000AQK 9123.9 （KA）2SIt2t 10025=50000（KA）2Sish 51KAies 200KA由表可知，所選隔離開關各項均滿足要求。10KV母聯(lián)斷路器及隔離開關的最大工作條件與變低10KV側應滿足相同的要求，故選用相同設備。即選用SN4-10G/5000型少油斷路器和GN10-10T/5000200型隔離開關。6.2 電流互感器的選擇電流互感器的選擇和配置應按下列條件：型式：電流互感器的型時應根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于620KV屋內配電裝置，可采用瓷絕緣結構和樹脂澆注絕緣結構的電流互感器。對于35KV及以上配電裝置，一般采用油浸式瓷箱式絕緣結構的獨立式電流互感器。有條件時，應盡量采用套管式電流互感器。一次回路電壓： （6-6）一次回路電流： （6-7）準確等級：要先知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準確等級的要求，并按準確等級要求高的表計來選擇。二次負荷： （6-8）式中， （6-9） （6-10）動穩(wěn)定： （6-11）式中， 是電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)。熱穩(wěn)定： （6-12）為電流互感器的1s熱穩(wěn)定倍數(shù)。6.2.1 220KV側電流互感器的選擇主變220KV側CT的選擇一次回路電壓：二次回路電流：根據(jù)以上兩項，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下：表6-18 LCW-220（4300/5）參數(shù)型 號額定電流A級次組合準確級次二次負荷10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動穩(wěn)定準確等級0.2V.A0.5135P10P二次負荷倍數(shù)電流倍數(shù)電流倍數(shù)V.ALCW-2204300/5D/DD/0.5D 0.51.2241.2306060動穩(wěn)定校驗：滿足動穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定校驗： 滿足熱穩(wěn)定要求。綜上所述，所選滿足要求。表6-19 LCW-220（4300/5）參數(shù) 設 備項 目LCW-220產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)unug 220KV220KV1200A496.01A518KAS115.743KAS101.81KA44.309KA220KV母聯(lián)CT：由于220KV母聯(lián)與變高220KV側的運行條件相應，故同樣選用 型CT。6.2.2 110KV側的電流互感器的選擇主變中110KV的CT的選擇：一次回路電壓： 二次回路電流：根據(jù)以上兩項，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下：表 6-20LCWDL-110/（2600/5）參數(shù)型號額定電流A級次組合準確級次二次負荷10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動穩(wěn)定準確等級0.2V.A0.5135P10P二次負荷倍數(shù)電流倍數(shù)電流倍數(shù)V.A0.5/D/D0.521.22075135動穩(wěn)定校驗：熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定性要求。綜上所述，所選的電流互感器滿足動熱穩(wěn)定性要求。表 6-21 LCWDL-110/（2600/5）參數(shù) 設 備項 目LCWDL-110（2600/5）產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)unug 110KV110KV1200A992.02A8100KAS186.747KAS229.10KA24.484KA110KV母聯(lián)CT的選擇。母聯(lián)的工作條件與變中110KVCT應相同，所以同樣選擇型CT。6.2.3 10KV側電流互感器的選擇10KV主變進線回路CT的選擇1、一次回路電壓：2、二次回路電流：由此得，初選戶外獨立式電流互感器，其參數(shù)如下：表 6-22 LMZD-10（11000/5）參數(shù)型號額定電流A級次組合準確級次二次負荷10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動穩(wěn)定準確等級0.2V.A0.5135P10P二次負荷倍數(shù)電流倍數(shù)電流倍數(shù)V.ALMZD-10（11000/5）0.5/D0.51.21.22040903、動穩(wěn)定校驗： 4、熱穩(wěn)定校驗： 滿足熱穩(wěn)定性要求。綜上所述，所選的電流互感器滿足動熱穩(wěn)定性要求。表 6-23 LMZD-10（11000/5）參數(shù) 設 備項 目LMZD-10產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)unug 10KV10KV1100A10912.24A193600KAS12898.306KAS1399.86KA51KA10KV母聯(lián)CT的選擇：由于10KV母聯(lián)只在一臺主變停運時才有大電流通過，與10KV母線側電流互感器相同，所以同樣選擇戶戶外獨立式電流互感器。6.3 電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇和配置應按下列條件：型式：620KV屋內互感器的型式應根據(jù)使用條件可以采用樹脂膠主絕緣結構的電壓互感器；35KV110KV配電裝置一般采用油浸式結構的電壓互感器；220KV級以上的配電裝置，當容量和準確等級滿足要求，一般采用電容式電壓互感器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器。一次電壓、，為電壓互感器額定一次線電壓。二次電壓：按表所示選用所需二次額定電壓。表6-24 二次額定電壓繞組主二次繞組附加二次繞組高壓側接入方式接于線電壓上接于相電壓上用于中性點直接接地系統(tǒng)中心用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地二次額定電壓100100準確等級：電壓互感器在哪一準確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設備對準確等級的要求確定，規(guī)定如下：用于發(fā)電機、變壓器、調相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，及所有計算的電度表，其準確等級要求為0.5級。 供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準確等級，要求一般為級。用于估計被測量數(shù)值的標記，如電壓表等，其準確等級要求較低，要求一般為3級即可。在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應按要求準確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準確度等級。5、負荷S2：S2Sn 6.3.1 220KV側母線電壓互感器的選擇型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓，電能測量及繼電保護用。電壓：額定一次電壓：準確等級：用于保護、測量、計量用，其準確等級為0.5級，查相關設計手冊，選擇PT的型號：JCC2220。額定變比：6.3.2 110KV母線設備PT的選擇型式：采用串聯(lián)絕緣瓷箱式電壓互感器，作電壓、電能測量及繼電保護用。電壓：額定一次電壓：準確等級：用戶保護，測量、計量用，其準確等級為0.5級。查發(fā)電廠電氣部分，選定PT的型號為：JCC-110額定變比為：6.3.3 10KV母線設備電壓互感器的選擇型式：采用樹脂澆注絕緣結構PT，用于同步、測量儀表和保護裝置。電壓：額定一次電壓：準確等級：用于保護、測量、計量用，其準確等級為0.5級。查發(fā)電廠電氣部分選定PT型號：JDJ-10額定變比為：10/0.1KV6.4 導體的選擇與校驗導體選擇的一般要求：裸導體應根據(jù)具體情況，按下列技術條件分別進行選擇和校驗。工作電流；電暈（對110KV級以上電壓的母線）；動穩(wěn)定性和機械強度；熱穩(wěn)定性；同時也應注意環(huán)境條件，如溫度、日照、海拔等。導體截面可以按長期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟密度選擇，除配電裝置的匯流母線外，對于年負荷利用小時數(shù)大，傳輸容量大，長度在20M以上的導體，其截面一般按經(jīng)濟電流密度選擇。一般來說，母線系統(tǒng)包括截面導體和支撐絕緣兩部分，載流導體構成硬母線和軟母線，軟母線是鋼芯鋁絞線，有單根，雙分和組合導體等形式，因其機械強度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗其機械強度。110KV及以上高壓配電裝置一般采用軟導線。6.4.1 220KV母線這里采用鋼芯鋁絞線導體按最大持續(xù)工作電流選擇查設備手冊選LGJ型鋼芯鋁絞線，其標稱截面為800/100，長期允許載流量為1402A。溫度修正系數(shù) 熱穩(wěn)定校驗。正常運行時導體溫度查發(fā)電廠電氣部分表C=89，則滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面為滿足熱穩(wěn)定要求。電暈校驗：滿足要求。6.4.2 110KV母線這里采用鋼芯鋁絞線導體按最大持續(xù)工作電流選擇查設備手冊選LGJ型鋼芯鋁絞線，其標稱截面為630/55，長期允許載流量為1211A，外徑為34.32mm。溫度修正系數(shù) 熱穩(wěn)定校驗。正常運行時導體溫度查發(fā)電廠電氣部分表C=87，則滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面為滿足熱穩(wěn)定要求。電暈校驗：滿足要求。6.4.3 10KV母線的選擇1）按最大持續(xù)工作電流選擇按最大持續(xù)工作電流選擇2條矩形鋁導線平放，額定載流為2670A，集膚效應系數(shù)為1.4，修正后的載流量為：Ial=26700.82=2789.4>Imax。熱穩(wěn)定校驗。正常運行時導體溫度：查發(fā)電廠電氣部分表C=93，則滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面為：滿足熱穩(wěn)定要求。6)動穩(wěn)定校驗相間距a=0.25m 沖擊電流 ish=51KA單位長度上的相間電動力: 母線同相條間作用應力計算如下：由導體形狀系數(shù)曲線查得K12=0.23由以上可知滿足要求。6.4.4 變壓器220KV側引接線的選擇與校驗按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面積：查經(jīng)濟電流密度曲線，當Tmax=3600h時，經(jīng)濟電流密度，則查閱資料選取LJ-800鋁絞線。當環(huán)境溫度為40時 （考慮日照影響：取80）按長期發(fā)熱允許電流校驗：滿足要求。2） 熱穩(wěn)定校驗，正常運行時導體溫度查表得： 滿足熱穩(wěn)定要求。選擇LG-800鋁絞線符合要求。6.4.5 變壓器110KV側引接線的選擇與校驗按經(jīng)濟電流密度選擇導體截面積：查經(jīng)濟電流密度曲線，當時，J=1.07A/mm2，則：查閱資料選取LGJK-1250/150擴徑鋼芯鋁絞線。長期允許載流量（考慮日照）：1430A 當環(huán)境溫度40時（考慮日照影響：取80）按長期發(fā)熱允許電流校驗：滿足要求。2） 熱穩(wěn)定校驗，正常運行時導體溫度查表得： 滿足熱穩(wěn)定要求。選擇LGJK-1250/150鋼芯鋁絞線符合要求。6.4.6 變壓器10KV側引接線的選擇與校驗10KV母線最大持續(xù)工作電流：查表：導體經(jīng)濟面積：查表選取二條矩形硬鋁導體平放：豎放允許電流： 3152A集膚效應系數(shù)： Kf=1.45當環(huán)境溫度40，溫度修正系數(shù)：K=0.82熱穩(wěn)定校驗：正常運行時導體溫度：查表得：C=95。則滿足短路時發(fā)熱的最小導體截面積：滿足條件。動穩(wěn)定校驗：相間距a=0.25m10KV側短路沖擊電流：ish=51KA母線相間應力：母線同相條間作用應力計算如下：由導體形狀系數(shù)曲線查得K12=0.24其中，滿足要求。所以選擇：2條矩形硬鋁導體滿足條件。第7章 防雷接地設計7.1 防雷設計7.1.1 防雷設計原則已在輸電線路上形成的雷閃過電壓，會沿輸電線路運動至變電所的母線上,并對于母線有連接的電氣設備構成威脅。在母線上裝設避雷器是限制雷電入侵波過電壓的主要措施。三繞組在正常運行時可能存在只有高、中壓繞組工作低壓繞組開路的情況，這在防雷中帶來了需要特別考慮的問題。在三繞組變壓器中，若低壓繞組開路，則C2很小（僅為其對地電容），靜電分量可能危及低壓繞組的絕緣，故應采取防雷措施。考慮到靜電分量將使低壓繞組三相的電位同時升高，故只要在任一相繞組直接出口處裝設一個避雷器即可14。7.1.2 避雷器的選擇閥式避雷器應按下列條件選擇型式：選擇避雷器型式時，應考慮被保護電器的絕緣水平和使用特點，按下表選擇。表7-1 避雷器類型型號型式應用范圍FS配電用普通閥型10KV以下配電系統(tǒng)、電纜終端盒FZ電站用普通閥型3220KV發(fā)電廠、