220kV樞紐變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)

220kV樞紐變電站電氣一次部分設(shè)計(jì),kv,樞紐,關(guān)鍵,變電站,電氣,一次,部分,部份,設(shè)計(jì) . . 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)220kV樞紐變電站電氣一次部分設(shè)計(jì) 院 部 機(jī)械與電子工程學(xué)院 專業(yè) 班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化2班 屆 次 2015屆 學(xué)生姓名 米俊飛 學(xué) 號(hào) 20110821 指導(dǎo)教師 劉興華 二一五年六月四日裝訂線. . . 目 錄摘要IAbstractII引言11 電氣主接線的選擇1 1.1 主接線概述1 1.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求2 1.3 主接線接線方式概述2 1.4 主接線方案的初步比較2 1.4.1 220kV側(cè)主接線選擇2 1.4.2 110kV側(cè)主接線選擇2 1.4.3 10kV側(cè)主接線選擇3 1.5 主接線方案的選擇32 主變壓器的選擇5 2.1 主變壓器選擇的原則5 2.2 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇5 2.3 變壓器容量的選擇5 2.4 變壓器繞組數(shù)和連接組別的選擇6 2.5 主變壓器的確定6 2.6 電力變壓器的布置63 短路電流計(jì)算6 3.1 短路電流計(jì)算目的6 3.2 短路電流計(jì)算時(shí)采用的假設(shè)與原則6 3.3 各側(cè)短路電流計(jì)算7 3.3.1 220kV側(cè)短路電流計(jì)算7 3.3.2 110kV側(cè)短路電流計(jì)算8 3.3.3 10kV側(cè)短路電流計(jì)算84 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)11 4.1 一般規(guī)定11 4.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇12 4.2.1 220kV主變側(cè)和出線斷路器、隔離開關(guān)的選擇12 4.2.2 110kV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)14 4.2.3 10kV側(cè)電抗器、斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)16 4.3 互感器的選擇19 4.3.1 電流互感器的選擇與校驗(yàn)20 4.3.2 電壓互感器的選擇24 4.4 母線和引下線的選擇25 4.4.1 引下線的選擇25 4.4.2 母線的選擇與校驗(yàn)27 4.5 支持絕緣子與10KV側(cè)穿墻套管的選擇28 4.5.1 穿墻套管的選擇28 4.5.2 支持絕緣子選擇28 4.6 10kV側(cè)無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算285 所用電的設(shè)計(jì)29 5.1 變電所的所用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇29 5.2 該變電站所用電源及容量的確定29 5.3 所用電源引接線的方式296 電氣總平面圖的設(shè)計(jì)和配電裝置的選擇29 6.1 配電裝置的選擇29 6.1.1 配電裝置的概述29 6.1.2 配電裝置的類型及應(yīng)用30 6.1.3 配電裝置的確定30 6.2 電氣總平面布置30 6.2.1 電氣總平面布置的要求30 6.2.2 電氣總平面布置的確定307 防雷裝置保護(hù)31 7.1 防雷保護(hù)的必要性31 7.2 變電站防雷保護(hù)內(nèi)容31 7.3 避雷針的配置31 7.3.1 避雷針的配置原則31 7.3.2 避雷針配置的確定32 7.3.3 避雷針定位及針距32 7.4 避雷器的選擇與校驗(yàn)32 7.4.1 閥式避雷器應(yīng)按下列條件選擇32 7.4.2 各電壓等級(jí)避雷器的選擇與校驗(yàn)338 結(jié)論35參考文獻(xiàn)36致謝37 ContentsAbstractIIintroduction11 Main electrical wiring selection1 1.1 the main wiring overview1 1.2 the basic requirement of the main electrical wiring design2 1.3 summary of the main wiring connection mode2 1.4 the main wiring scheme of preliminary comparison2 1.4.1 220 kv side main wiring options2 1.4.2 110 kv side main wiring options2 1.4.3 10 kv side main wiring options3 1.5 the main wiring scheme32 The choice of the main transformer5 2.1 Transformer selection principle5 2.2 Select the number of transformer stations5 2.3 Selection of Transformer Capacity6 2.4 Select the number of windings of the transformer and connect groups6 2.5 Determine the main transformer6 2.6Arrangement of power transformers73 Short circuit calculation7 3.1 Short-circuit current calculation purposes7 3.2 Short-circuit current assumptions and principles used in the calculations7 3.3 Each side of the short-circuit current calculation8 3.3.1 220kV side short-circuit current calculation8 3.3.2 110kV side short-circuit current calculation9 3.3.3 10kV side short-circuit current calculation114 Select the check of electrical equipment11 4.1 General provisions11 4.2 Circuit breakers and disconnectors selection12 4.2.1 220kV main transformer side and outgoing circuit breakers, disconnectors choice14 4.2.2 110kV circuit breaker and isolation switch selection and validation16 4.2.3 10kV side reactors, circuit breakers and disconnectors selection and validation19 4.3 Transformer selection19 4.3.1 Current transformer selection and validation24 4.3.2 Voltage transformer selection25 4.4 Bus and deflectors choice25 4.4.1 Deflectors choice25 4.4.2 Bus selection and validation27 4.5 Support insulator with 10kV side wall bushing selection28 4.5.1 Wall bushing selection28 4.5.2 Support Insulator285 The power of design29 5.1 The electricity substation system design and equipment selection29 5.2 The substation is determined by supply and capacity29 5.3 The drawing power wiring manner296 Select the electrical master plan design and distribution apparatus30 6.1 Select Power Distribution Equipment30 6.1.1 Overview Distribution Equipment30 6.1.2 Types and application distribution equipment30 6.1.3 Determining distribution equipment30 6.2 Electric general layout31 6.2.1 Electric General layout requirements31 6.2.2 Electric determine the general layout317 Lightning protection equipment31 7.1 The need to protect the mine31 7.2 Substation Lightning Protection Content31 7.3 Lightning rod configuration32 7.3.1 Configuration Guidelines lightning rod32 7.3.2 OK lightning rod configuration32 7.3.3Lightning location and pitch32 7.4 Arrester selection and validation33 7.4.1 Surge arresters according to the following condition selection33 7.4.2 The voltage level of the arrester selection and correction338 In conclusion35References36Acknowledgment37iv220kV樞紐變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)米俊飛（山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 機(jī)械與電子工程學(xué)院 泰安 271018）摘要：變電站對(duì)電力的生產(chǎn)和分配起到了關(guān)鍵作用，是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能，控制功率的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，作為電能輸送和控制的樞紐，設(shè)計(jì)是否合理，不僅直接影響了基建投資、運(yùn)行費(fèi)用和有色金屬的消耗量，也會(huì)反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān)。本設(shè)計(jì)主要介紹了220kV變電站電氣部分的設(shè)計(jì)。首先對(duì)原始資料進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)主接線形式，選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量，綜合比較各種接線形式的特點(diǎn)、優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際情況選擇兩種較其他方案可靠地主接線形式。再對(duì)這兩種方案進(jìn)行具體的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比較，然后選擇其中一種最合理的方案。對(duì)此方案進(jìn)行短路電流計(jì)算，為該設(shè)計(jì)中需要的高壓電器設(shè)備的選擇、整定、校驗(yàn)等方面做準(zhǔn)備；繼而進(jìn)行主要電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，最后進(jìn)行配電裝置設(shè)計(jì)，防雷保護(hù)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：變電站 變壓器 電氣設(shè)備 配電裝置 Electric preliminary design is primarily designed for 220kV substation hubJunfei Mi(Mechanical & Electrical Engineering College of Shandong Agricultural University, Taian, Shandong 271018)Abstract substation on the production and distribution of electricity plays a key role in converting the power system voltage, receiving and distributing power, control power flow and adjust the voltage of the power facilities, power transmission and control as a hub, the design is reasonable, not only directly affect the investment, operating costs and capital consumption of non-ferrous metals, will be reflected in the reliability and safety of power production, its economic benefits and business, it is closely related to personal safety equipment.This design introduces the 220kV substation electrical part of the design. First, the raw data were analyzed, the main connection form design, select the number of units and the capacity of the main transformer, a comprehensive comparison of the characteristics of various wire forms, advantages and disadvantages, choose two reliable forms of landlord wiring than other programs in accordance with the actual situation. Then these two programs specific economic, technical comparison, then choose one of the most reasonable option. This program short-circuit current calculation in preparation for the design of select high-voltage electrical equipment, tuning, calibration, etc; then select and check the main electrical equipment, the final distribution equipment design, lightning protection design.Keywords: converting station, transformer, electrical equipment, distribution equipmentI引言畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們?cè)谛Ｆ陂g最后一次綜合訓(xùn)練，它將從思維、理論以及動(dòng)手能力而給予我們嚴(yán)格的要求，使我們的綜合能力有一個(gè)整體的提高，它不但使我們鞏固了本專業(yè)的知識(shí)，還使我們了解和熟悉了國(guó)家能源開發(fā)戰(zhàn)略和有關(guān)的技術(shù)規(guī)范以及各種圖形和符號(hào)，它將為我們以后的工作和學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。電力是能源工業(yè)，基礎(chǔ)工業(yè)，在國(guó)家建設(shè)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著不可替代的作用，是實(shí)現(xiàn)國(guó)家現(xiàn)代化的戰(zhàn)略重點(diǎn)。電能也是發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是一種無(wú)形的，不能大量存儲(chǔ)的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在瞬間完成的，需隨時(shí)保持功率平衡。要滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是我國(guó)也是世界其他國(guó)家發(fā)展的規(guī)律。而變電站在改變和調(diào)整電壓等方面在電力系統(tǒng)中起著重要的作用。220KV變電站設(shè)計(jì)將使我們對(duì)變電站有一定的了解。本次的設(shè)計(jì)任務(wù)是：設(shè)計(jì)一座220/110/10kV變電站的電氣主接線和配電裝置，防雷保護(hù)和接地裝置等，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是對(duì)變電站主接線的擬定以及配電裝置的布置。該變電站設(shè)計(jì)包括以下內(nèi)容(1）主接線的設(shè)計(jì)(2）主變壓器的選擇(3）最優(yōu)方案的選擇(4）短路計(jì)算(5）導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇(6）配電裝置設(shè)計(jì)(7）防雷保護(hù)設(shè)計(jì)(8）設(shè)計(jì)計(jì)算書一份。本設(shè)計(jì)已知的基本條件： (1) 220kV出線6回（其中備用2回），110kV出線8回（其中備用2回），10kV出線10回（其中備用2回）。 (2) 110kV側(cè)有兩回出線供給遠(yuǎn)方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進(jìn)線，其他地區(qū)變電所進(jìn)線總負(fù)荷為100MVA。10kV側(cè)總負(fù)荷為24000kVA，三類用戶占60%以上，最大一回出線負(fù)荷為2500kVA，最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比為0.65。通過對(duì)變電所原始資料的的分析，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，利用相關(guān)參考資料進(jìn)行電氣主接線的方案論證與經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，對(duì)可能引起系統(tǒng)短路故障的短路情況進(jìn)行計(jì)算，另外由電氣設(shè)備的選擇校驗(yàn)技術(shù)條件和設(shè)計(jì)要求，用短路電流的計(jì)算結(jié)果，來(lái)選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，并根據(jù)變電站的類型和總體布置對(duì)選定的主接線方案來(lái)進(jìn)行高壓配電裝置設(shè)計(jì)，對(duì)主設(shè)備進(jìn)行保護(hù)規(guī)劃配置設(shè)計(jì)，進(jìn)行避雷器的選擇。1 電氣主接線的選擇1.1 主接線概述電氣主接線是發(fā)電廠、變電站的主要部分，也是電力系統(tǒng)構(gòu)成的主要環(huán)節(jié)。電氣主接線又稱為電氣一次接線，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號(hào)，按照電能的生產(chǎn)、傳輸、分配順序及有關(guān)要求繪制的單相接線圖。主接線表示了發(fā)電廠和變電站高電壓、大電流的電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它對(duì)電力生產(chǎn)運(yùn)行的可靠性、靈活性，對(duì)電氣設(shè)備的選擇，配電裝置布置，繼電保護(hù)，自動(dòng)裝置和控制方式等起著決定性的關(guān)系。1.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求 對(duì)電氣主接線的基本要求概括的說包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。 (1) 可靠性是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)。電氣主接線的可靠性包括以下幾個(gè)方面：斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；線路、斷路器或母線故障時(shí)，盡量減少停電時(shí)間和出線回?cái)?shù)，并保證一類負(fù)荷的供電；避免發(fā)電廠和變電站全部停電的可能性。 （2）電氣主接線應(yīng)能靈活的進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括操作的方便性、調(diào)度的方便性和擴(kuò)建的方便性。 （3）設(shè)計(jì)在滿足可靠性和靈活性的前提下應(yīng)盡量做到經(jīng)濟(jì)合理。主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，并要適當(dāng)采取限流措施，以選用廉價(jià)的電氣設(shè)備，降低投資。主接線的設(shè)計(jì)方案應(yīng)盡可能地減少占地面積，應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理的選擇變壓器的形式、容量和臺(tái)數(shù)。1.3 主接線接線方式概述 主接線的接線形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，主要是以電源和出線為主。電氣主接線的基本形式分為有匯流母線和無(wú)匯流母線。有匯流母線又分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無(wú)匯流母線的接線形式主要有橋型接線、角型接線和單元接線。1.4 主接線方案的初步比較1.4.1 220kV側(cè)主接線選擇 (1)方案一單母線接線。該方案優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單，設(shè)備少，經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于向兩端延伸，擴(kuò)建方便。缺點(diǎn)是1）可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)，所有回路都要停止運(yùn)行；2）調(diào)度不方便，電源只能并列運(yùn)行，不能分裂運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。該接線方式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負(fù)荷的發(fā)電廠和變電站中。母線故障時(shí)造成全站失壓，不滿住可靠性要求。 （2）方案二雙母線接線。該方案優(yōu)點(diǎn)1）供電可靠；2）調(diào)度靈活；3）擴(kuò)建方便；4）輪流檢修母線時(shí)，不會(huì)對(duì)用戶造成停電，工作母線發(fā)生故障時(shí)，能利用備用母線使無(wú)故障電路迅速恢復(fù)正常工作。缺點(diǎn)是1）增加一組每回路就要增加母線隔離開關(guān)；2）當(dāng)母線故障檢修，隔離開關(guān)作為倒換操作電器易誤操作。該接線方式適用于大中型變電站，110-220kV配電裝置出線回路數(shù)在五回及以上。適用于本站。 （3）方案三雙母線分段帶旁路接線。該方案優(yōu)點(diǎn)1）可以提高供電可靠性和靈活性；2）對(duì)總要用戶可以實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)電源供電；3）當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將鼓掌段隔離，保證正常段母線的不間斷供電。缺點(diǎn)是1）對(duì)重要負(fù)荷采用兩條出線供電時(shí)，常使架空線交叉交叉跨越；2）擴(kuò)建時(shí)需向兩條母線均衡擴(kuò)建。該接線方式適用于110kV出線在6回及以上、220kV出線4回及以上變電站中。適于本站。1.4.2 110kV側(cè)主接線選擇 (1)方案一單母線分段帶旁路。該方案優(yōu)點(diǎn)1) 可以提高供電可靠性和靈活性；2)對(duì)總要用戶可以實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)電源供電；3) 加裝旁路母線這可避免檢修斷路器時(shí)造成的短時(shí)停電。缺點(diǎn)是1) 增加了一臺(tái)旁路斷路器，大大增加了投資。適用范圍進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級(jí)為35110kV的變電所。故110kV可采用單母線分段帶旁路接線。因出線為8回，可采用旁路斷路器做分段斷路器的接線。不適用于本站。 (2)方案二雙母線接線。該方案優(yōu)點(diǎn)1）供電可靠，輪流檢修母線時(shí)，不會(huì)停止對(duì)用戶的供電；2）工作母線發(fā)生故障時(shí)，能利用備用母線使無(wú)故障電路迅速恢復(fù)供電；3）調(diào)度靈活，便于擴(kuò)建。缺點(diǎn)是1）使用設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜，投資較多；2）易發(fā)生誤操作；3）設(shè)備檢修期間可靠性有所降低。該接線方案適用于110kV出線回?cái)?shù)為5回及以上。適于本站出線。 (3)方案三單母線分段。該方案優(yōu)點(diǎn)1）可以提高供電可靠性和靈活性；2）對(duì)總要用戶可以實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)電源供電；3）當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將鼓掌段隔離，保證正常段母線的不間斷供電。缺點(diǎn)是1)當(dāng)一段母線故障或檢修時(shí)，該段母線的所有回路將會(huì)停電；2）對(duì)重要負(fù)荷采用兩條出線供電時(shí)，常使架空線交叉交叉跨越；3）擴(kuò)建時(shí)需向兩條母線均衡擴(kuò)建。該接線方式適用于進(jìn)出線回路為34回中型變電站。不適于本站。1.4.3 10kV側(cè)主接線選擇 (1)方案一單母線接線。該方案優(yōu)點(diǎn)1)接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，投資少；2）運(yùn)行操作方便，有利于擴(kuò)建和采用成套設(shè)備。缺點(diǎn)是1）可靠性靈活性差，不利于設(shè)備檢修；2）不能滿足一、二類負(fù)荷供電可靠性要求。該接線方案適用于出線回?cái)?shù)少，并且沒有重要負(fù)荷的變電站。不適于本站。 (2)方案二雙母線分段接線。該方案優(yōu)點(diǎn)1）可靠性更高；2）工作母線發(fā)生故障時(shí)能夠迅速恢復(fù)供電；3）調(diào)度靈活擴(kuò)建方便等。缺點(diǎn)是1）在倒母線的過程中，容易誤操作；2）所使用的設(shè)備多，并且配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜。雙母線分段接線主要用于大容量的、出線較多的配電裝置中。不適用于本站。 (3)方案三單母線分段。該方案優(yōu)點(diǎn)1）可以提高供電可靠性和靈活性；2）對(duì)總要用戶可以實(shí)現(xiàn)有兩個(gè)電源供電；3）加裝旁路母線這可避免檢修斷路器時(shí)造成的短時(shí)停電。缺點(diǎn)是1）增加了一臺(tái)旁路斷路器，增加了投資。適用于本站。1.5 主接線方案的選擇 根據(jù)原始資料的分析，和對(duì)各個(gè)電壓等級(jí)的主接線的方案的初步比較，現(xiàn)出現(xiàn)以下兩種主接線方案。 方案一：220kV采用雙母線分段帶旁路，110kV采用雙母線接線，10kV采用單母線分段。方案一主接線如圖1-1所示。圖1-1 方案一主接線方案二：220kV和110kV均采用雙母線接線，10kV采用單母線分段。方案二主接線如圖12所示。圖1-2 方案二主接線 兩種電氣主接線方案的比較：方案一和方案二的110kV側(cè)和10kV側(cè)采用的接線方案完全相同，兩種方案的不同主要在于220kV側(cè)，兩種方案都能滿足要求?？紤]到該變電站為樞紐變電站，在方案一中雖然供電可靠性更高，在對(duì)隔離開關(guān)和出線斷路器檢修時(shí)，不會(huì)對(duì)重要用戶造成長(zhǎng)時(shí)間停電，但會(huì)增加該變電站的經(jīng)濟(jì)投資。 縱觀以上兩種主接線的優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書原始資料的分析，辯證統(tǒng)一方案二為最優(yōu)方案。滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求。2 主變壓器的選擇2.1 主變壓器選擇的原則 (1)應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障和檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。 (2)對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可考慮采用兩臺(tái)變壓器。 (3)一般車間變電所宜采用一臺(tái)變壓器。但負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級(jí)負(fù)荷，也可用兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。2.2 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 (1)在郊區(qū)一次變電所，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的條件下，變電所宜裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。 (2)對(duì)地區(qū)孤立的一次變電所或大型工業(yè)用變電所，應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)變壓器的可能性。 (3)對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器容量。2.3 變壓器容量的選擇 (1)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展。變電所選用變壓器時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮今后510的電力負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。 (2)根據(jù)變電所帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器容量。對(duì)于有大量有一、二級(jí)的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)其過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證一、二級(jí)負(fù)荷的供電；對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器應(yīng)保證該變電所全部負(fù)荷的70%80%。 (3)同級(jí)電壓的的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不易太多。應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo)準(zhǔn)化。該地區(qū)110kV側(cè)有兩回出線供給遠(yuǎn)方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進(jìn)線，其他地區(qū)變電所進(jìn)線總負(fù)荷為100MVA。10kV側(cè)總負(fù)荷為24000kVA，三類用戶占60%以上，最大一回出線負(fù)荷為2500kVA，最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比為0.65。一臺(tái)故障時(shí)另一臺(tái)按過負(fù)荷30%，同時(shí)率取0.85，該地區(qū)年負(fù)荷增長(zhǎng)率按5%，并考慮未來(lái)5年的發(fā)展需要。變壓器的選擇容量： 2.4 變壓器繞組數(shù)和連接組別的選擇在電力系統(tǒng)中，三個(gè)及以上不同電壓等級(jí)需要互相連接時(shí)，或具有三種電壓的降壓變電站，需要有高壓向低壓和中壓供電時(shí)，或由高壓和中壓向低壓供電時(shí)，應(yīng)選用三繞組變壓器，故選用三繞組變壓器。變壓器三相的接線組別必須和電力系統(tǒng)的相位一致，否者不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的采用的繞組連接方式只有星形和角型，高、中、低三側(cè)繞組如何結(jié)合要根據(jù)具體工作來(lái)確定。在我國(guó)110kV及以上電壓，變壓器繞組多采用星形連接，35kV及以下電壓采用角型連接。本設(shè)計(jì)變電所中有電壓等級(jí)為220kV，110kV，10kV，所以選擇變壓器的連接方式為Y/Y/2.5 主變壓器的確定 查電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)：電氣一次部分，選定變壓器容量為150MVA，查設(shè)計(jì)手冊(cè)選定兩臺(tái)主變型號(hào)為：SSPSL150000.主要技術(shù)參數(shù)如表21所示。表2-1 主變壓器參數(shù)額定容量150000kVA連接組別YN/yn0/d11額定電壓高壓220kV中壓121kV低壓10.5kV空載電流（%）1空載損耗123.1KW短路損耗高中510KW高低165KW中底227KW阻抗電壓（%）高中14.1高低24.4中低8.3電抗標(biāo)幺值高中0.094高低0.163中低0.0552.6 電力變壓器的布置電力變壓器外殼不帶電，故采用落地布置，安裝在變壓器基礎(chǔ)上。電力變壓器基礎(chǔ)做成雙梁形并鋪以鐵軌，軌距等于變壓器的滾輪中心距。為了防止變壓器發(fā)生事故時(shí)，燃油流失使事故擴(kuò)大，按照防火要求，在設(shè)備下面設(shè)置擋油墻，其尺寸應(yīng)比設(shè)備外廓大1米，儲(chǔ)油池內(nèi)鋪設(shè)厚度不小于0.25米的卵石層。3. 短路電流計(jì)算3.1 短路電流計(jì)算目的（1） 電氣主接線的比較與選擇。（2） 檢驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。（3） 檢驗(yàn)開關(guān)的開斷容量。（4） 進(jìn)行故障分析。（5） 對(duì)隔離開關(guān)、斷路器等電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)。3.2 短路電流計(jì)算時(shí)采用的假設(shè)與原則（1） 所有電源的電勢(shì)相位角相同。（2） 正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。（3） 系統(tǒng)中同步電機(jī)和異步電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)的磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體集膚效應(yīng)的影響。（4） 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵心的電氣設(shè)備電抗值不隨電流的大小發(fā)生改變。（5） 輸電線路的電容略去不計(jì)。3.3 各側(cè)短路電流計(jì)算由確定的主接線圖作出等值電路圖如圖31，取基準(zhǔn)容量SB=100MVA，基準(zhǔn)電壓UB=Uav按已知條件作各元件的阻抗計(jì)算。 由選擇的主變壓器參數(shù)得各繞組的電抗標(biāo)幺值：系統(tǒng)阻抗：220kV側(cè)電源近似為無(wú)窮大系統(tǒng)，歸算至本所220kV母線側(cè)阻抗為 (SB=100MVA)，110kV側(cè)電源容量為500MVA，歸算至本所110kV母線側(cè)阻抗為（SB= 100 MVA）。3.3.1 220kV側(cè)短路電流計(jì)算 短路點(diǎn)K-1處短路時(shí)，示意圖如3-1圖3-1 220kV側(cè)短路等效電路則總的電抗標(biāo)幺值為:所以短路電流標(biāo)幺值:有名值為: 沖擊電流瞬時(shí)值為:短路容量為:3.3.2 110kV側(cè)短路電流計(jì)算 短路點(diǎn)K-2處短路時(shí)，示意圖如3-2圖3-2 110KV側(cè)短路等效電路則總的電抗標(biāo)幺值為:所以短路電流標(biāo)幺值:有名值為:沖擊電流瞬時(shí)值為:短路容量為: 3.3.3 10kV側(cè)短路電流計(jì)算短路點(diǎn)K-3處短路時(shí)，示意圖如3-3圖3-3 10kV側(cè)短路等效電路簡(jiǎn)化電路圖如圖3-4圖3-4 星型化三角型后等效電路則電抗標(biāo)幺值:進(jìn)一步簡(jiǎn)化電路圖，三角型化為星型得電路圖3-5圖3-5 三角型化星型等效電路則總的電抗標(biāo)幺值為:所以短路電流標(biāo)幺值:有名值為:沖擊電流瞬時(shí)值為:短路容量為:綜上各個(gè)電壓側(cè)短路電流計(jì)算成果見表下表3-1 表3-1 各個(gè)電壓側(cè)短路電流計(jì)算成果表短路點(diǎn)基準(zhǔn)電壓(kV)基準(zhǔn)電流(kA)短路沖擊電流(kA)短路電流(kA)短路容量(MVA)公式K12200.26217.856802K21150.50225.269.901887K310.55.499159.3362.5011364. 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)4.1 一般規(guī)定導(dǎo)體和電器的選擇設(shè)計(jì)，同樣必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)政策，并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠，運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲杏嗟?，以滿足電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的需要，對(duì)導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)規(guī)定簡(jiǎn)述如下。 （1）應(yīng)滿足正常行，檢修，短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。 （2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件檢驗(yàn)。(3) 應(yīng)與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致，盡量使新老電器型號(hào)一致。 （4）選擇導(dǎo)線時(shí)應(yīng)盡量減少品種。 （5）選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重，新產(chǎn)品應(yīng)有可靠試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管部鑒定合格選擇的電氣設(shè)備應(yīng)在正常工作條件下，發(fā)生過電壓、過電流的情況下應(yīng)能保持正常運(yùn)行。同時(shí)，所選擇的電氣設(shè)備應(yīng)按短路條件下進(jìn)行熱穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)。各種高壓電氣設(shè)備的一般技術(shù)條件見下表4-1。表4-1 高壓電氣技術(shù)條件表格序號(hào)電氣名稱額定電壓（kV）額定電流（kA）額定容量（kVA）機(jī)械負(fù)荷（N）額定開斷電流（A）熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定絕緣水平1斷路器2隔離開關(guān)3組合開關(guān)4負(fù)荷開關(guān)5熔斷器6PT7CT8電抗器9避雷器10封閉電器續(xù)表4-111穿墻套管12絕緣子說明：表中畫橫線的部分需要校驗(yàn)內(nèi)容，空白表示不需要校驗(yàn)4.2 斷路器和隔離開關(guān)的選擇 高壓斷路器和高壓隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電站中重要的開關(guān)電器。高壓斷路器的功能是：（1）正常運(yùn)行時(shí)倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或運(yùn)行線路退出或進(jìn)入運(yùn)行方式；（2）當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切斷故障線路，保證非故障線路的正常運(yùn)行。高壓斷路器的最大特點(diǎn)是能夠斷開設(shè)備的正常工作電流和短路電流。高壓隔離開關(guān)的主要的功能是高壓電氣及裝置在檢修時(shí)的安全。 高壓斷路器的選擇原則(1)額定電壓和額定電流的條件選擇： (2) 開斷電流條件選擇： (3)短路熱穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度條件選擇: 同樣，隔離開關(guān)的選擇條件與斷路器相同。4.2.1 220kV主變側(cè)和出線斷路器、隔離開關(guān)的選擇(1)主變側(cè)斷路器的選擇與校驗(yàn)流過斷路器的最大持續(xù)工作電流： 具體選擇與校驗(yàn)如下：1) 額定電壓、電流選擇： 3）開斷電流選擇：選擇LW6-220/2500,其中LW6-220/2500技術(shù)參數(shù)見下表4-2。表4-2 LW6220/2500技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流(kA)額定關(guān)合電流（峰值kA）4S熱穩(wěn)定電流（kA）額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值kA）額定開短時(shí)間（S）固有分閘時(shí)間（S）LW6-220/2500220250040100401000.060.0364） 熱穩(wěn)定度校驗(yàn)： 設(shè)主保護(hù)與后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間分別為0S和1.5S，熱穩(wěn)定動(dòng)作時(shí)間tr： 可知滿足熱穩(wěn)定度要求。5） 動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)： 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參見下表4-2。表4-2 計(jì)算數(shù)據(jù)與斷路器的數(shù)據(jù)比較計(jì)算數(shù)據(jù)LW6220/2500數(shù)據(jù)220kV220kV413.3A2500A45.52kA100KA17.85kA40kA有表知，該斷路器滿足要求。 （2）出線側(cè)斷路器的選擇與校驗(yàn)流過斷路器的最大持續(xù)電流： 由上表知LW6-220/2500滿足出線側(cè)斷路器的選擇，具體參數(shù)見下表4-3。表4-3 計(jì)算數(shù)據(jù)與斷路器的數(shù)據(jù)比較計(jì)算數(shù)據(jù)LW6220/2500數(shù)據(jù)220kV220kV787.3A2500A45.52kA100kA17.85kA40kA （3）主變側(cè)隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)具體選擇與校驗(yàn)如下：1） 額定電壓、電流選擇： 選擇GW6-220D/2000,技術(shù)參數(shù)見下表4-4。表4-4 GW6-220D/2000數(shù)據(jù)參數(shù)型號(hào)額定電壓（kV）額定電流（A）3S熱穩(wěn)定電流(kA)動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）GW6-220D/25002202000401002) 熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 所以滿足動(dòng)穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-5。 表4-5 計(jì)算數(shù)據(jù)與隔離開關(guān)的數(shù)據(jù)比較計(jì)算數(shù)據(jù)GW6220D/2000數(shù)據(jù)220kV220kV413.3A2000A45.52kA100kA 由表知，該隔離開關(guān)滿足要求。 （4）出線側(cè)隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)流過出線側(cè)隔離開關(guān)的最大持續(xù)電流：由上表知GW6-220D/2000同樣滿足出現(xiàn)側(cè)隔離開關(guān)的要求，它的熱穩(wěn)定度和動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)與進(jìn)線側(cè)相同，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-6。表4-6 計(jì)算數(shù)據(jù)與隔離開關(guān)的數(shù)據(jù)比較計(jì)算數(shù)據(jù)GW6-220D/2000數(shù)據(jù)220kV220kV787.3A2000A45.52kA100kA 所以所選隔離開關(guān)滿足要求.4.2.2 110kV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)（1）斷路器的選擇與校驗(yàn)流過斷路器的最大持續(xù)工作電流： 具體選擇與校驗(yàn)如下：1） 額定電壓選擇、電流選擇： 2） 開斷電流選擇： 選擇LW6-110/2000,其中LW6-110/2000技術(shù)參數(shù)見下表4-7。表4-7 LW6-110/2000技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流(kA)額定關(guān)合電流（峰值kA）3S熱穩(wěn)定電流（KA）額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值kA）額定開短時(shí)間（S）固有分閘時(shí)間（S）LW6-110/2000110200031.58031.5800.050.0253）熱穩(wěn)定度校驗(yàn)： 設(shè)主保護(hù)與后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間分別為0S和1.5S，熱穩(wěn)定動(dòng)作時(shí)間tr： ，可知滿足熱穩(wěn)定度要求。4）動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)：所以滿足動(dòng)穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-8。表4-8 計(jì)算數(shù)據(jù)與斷路器的數(shù)據(jù)比較計(jì)算數(shù)據(jù)LW6220/2500數(shù)據(jù)110kV110kV790.7A2000A25.25kA80kA9.90KA31.5KA 有表知，該斷路器滿足要求 （2）隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)具體選擇與校驗(yàn)如下：1）額定電壓選擇、電流選擇： 選擇GW4-110/1000,技術(shù)參數(shù)見下表4-9。表4-9 GW4-110/1000技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓（kV）額定電流（A）5S熱穩(wěn)定電流(kA)動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）GW4-110/10000110100021.5802）熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。3）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-10。表4-10 計(jì)算數(shù)據(jù)與隔離開關(guān)數(shù)據(jù)的比較計(jì)算數(shù)據(jù)GW4110D/1000數(shù)據(jù)110kV110kV790.9A1000A25.25kA80kA由表知，該隔離開關(guān)滿足要求。110kV母聯(lián)斷路器和隔離開關(guān)的選擇條件與變低110kV側(cè)應(yīng)滿足相同的要求，故選用相同設(shè)備。即選用LW6-110/2000型斷路器和GW4-110D/1000型隔離開關(guān)。4.2.3 10kV側(cè)電抗器、斷路器和隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn) （1）10kV側(cè)電抗器的選擇與校驗(yàn)由于10kV側(cè)母線短路電流過大，所以在出線斷路器前串聯(lián)一個(gè)電抗器來(lái)限制短路電流。限流電抗器的額定電壓和額定電流需滿足條件: 10KV側(cè)最大工作持續(xù)電流為：所以選型號(hào)為NKL-10-2000-8水泥柱式電抗器。設(shè)將電抗器后的短路電流限制為則電源到電抗器后總的電抗標(biāo)幺值為： 在裝設(shè)限流電抗器前電源到短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值，應(yīng)選擇電抗器的電抗百分值： 選用的電抗器滿足要求，技術(shù)參數(shù)見下表4-11。表 4-11 NKL-10-2000-8水泥柱式限流電抗器的數(shù)據(jù)參數(shù)型號(hào)額定電壓（kV）額定電流（A）額定電抗（%）動(dòng)穩(wěn)定電流峰（A）1S熱穩(wěn)定電流（A）電抗標(biāo)幺值NKL-10-2000-8102000863750568000.209 選用電抗器的電壓損失和殘壓校驗(yàn)：串聯(lián)電抗器后10KV側(cè)母線短路電流為：電壓損失為：殘壓為 ：選用電抗器的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)：熱穩(wěn)定校驗(yàn)，設(shè)10KV側(cè)變壓器出口斷路器斷開電路時(shí)間為1.8S，則：由以上知該電抗器滿足要求。（2）10KV側(cè)斷路器的選擇與校驗(yàn)流過斷路器的最大持續(xù)工作電流： 具體選擇與校驗(yàn)如下：1） 額定電壓、電流選擇： 2） 開斷電流選擇： 選擇LN-10/2000,其中LN-10/2000技術(shù)參數(shù)見下表4-12。表4-12 LN-10/2000技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流(kA)額定關(guān)合電流（峰值kA）3S熱穩(wěn)定電流（KA）額定動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值kA）額定開短時(shí)間（S）固有分閘時(shí)間（S）LN-10/20001020004011043.51100.060.063）熱穩(wěn)定度校驗(yàn)： 設(shè)主保護(hù)與后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間分別為0S和1.5S，熱穩(wěn)定動(dòng)作時(shí)間tr：滿足熱穩(wěn)定度要求。4）動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)：所以滿足動(dòng)穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-13。表4-13 計(jì)算數(shù)據(jù)與斷路器數(shù)據(jù)的比較計(jì)算數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)10kV10kV1385.6A2000A47.18kA110kA18.5kA40kA有表知，該斷路器滿足要求。 （3）10KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇具體選擇與校驗(yàn)如下：1）額定電壓、電流選擇： 選擇GN10-10T/2000，技術(shù)參數(shù)見下表4-14。表4-14 GN10-10T/5000技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓（kV）額定電流（A）5S熱穩(wěn)定電流(kA)動(dòng)穩(wěn)定電流峰值（kA）GN10-10T/200010200051852）熱穩(wěn)定校驗(yàn) ： 滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 3)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)： 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求，具體技術(shù)參數(shù)見下表4-15。表4-15 計(jì)算數(shù)據(jù)與隔離開關(guān)數(shù)據(jù)的比較計(jì)算數(shù)據(jù)GN10-10T/2000數(shù)據(jù)10kV10kV1385.6A5000A47.18kA200kA 由表知，該隔離開關(guān)滿足要求。10kV母聯(lián)斷路器和隔離開關(guān)的選擇條件與變低10kV側(cè)應(yīng)滿足相同的要求，故選用相同設(shè)備。即選用LN-10/2000型斷路器和GN10-10T/5000型隔離開關(guān)。4.3 互感器的選擇互感器時(shí)電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器。互感器將高電壓、大電流按比例變成低電壓（100、100/3V）和小電流（5、1A），其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測(cè)量?jī)x表與繼電保護(hù)裝置等。電流互感器按以下技術(shù)條件進(jìn)行選擇：（1）按一次回路額定電壓和電流選擇電流互感器的一次回路額定電壓和電流必須滿足： （2）電流互感器種類和型式的選擇在選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)安裝地點(diǎn)（如屋內(nèi)、屋外）和安裝方式（如穿墻式、支持式、裝入式等）選擇型式。35kV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，常用L(C)系列。35kV屋內(nèi)配電裝置常采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)，如LZ系列的樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)只適用于屋內(nèi)配電裝置。（3）準(zhǔn)確級(jí)的選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)不得低于所供測(cè)量?jī)x表的準(zhǔn)確級(jí)，0.51級(jí)的電流互感器用于變電所的測(cè)量?jī)x表，電能表必須用0.5級(jí)的電流互感器。4.3.1 電流互感器的選擇與校驗(yàn) （1）主變220kV側(cè)電流互感器的選擇 1）按一次回路額定電壓和電流選擇電流互感器一次回路最大持續(xù)工作電流：電流互感器的一次回路額定電壓和電流必須滿足： 2）電流互感器種類和型式選擇采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，安裝地點(diǎn)是屋外。 3）準(zhǔn)確級(jí)的選擇作電流、電能測(cè)量及繼電保護(hù)用，準(zhǔn)確級(jí)選擇0.5級(jí)。根據(jù)以上三項(xiàng)，初選戶外獨(dú)立式電流互感器，其技術(shù)數(shù)據(jù)見下表4-16。表4-16 LCW-220(4300/5)技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電流比（A）級(jí)次組合準(zhǔn)確級(jí)次二次負(fù)荷（）10%倍數(shù)1S熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定0.5級(jí)1級(jí)3級(jí)LCW-220(4300/5)4300/50.5246060D1.21.230 4）熱穩(wěn)定校驗(yàn)： 滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 5）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，滿足內(nèi)部動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。綜上，LCW-220（4300/5）滿足要求。具體數(shù)據(jù)見下表4-17。表4-17 計(jì)算數(shù)據(jù)與電流互感器參數(shù)的比較數(shù)據(jù)項(xiàng)目LCW-220（4300/5）計(jì)算數(shù)據(jù)220kV220kV1200A413.3A497.05101.82kA45.52kA220kV母