220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)02
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華 北 電 力 大 學(xué) 科 技 學(xué) 院
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）附 件
外 文 文 獻(xiàn) 翻 譯
學(xué) 號(hào)： 081901090231 姓 名： 張華
所在系別： 電力工程系 專業(yè)班級(jí)： 農(nóng)電08k2
指導(dǎo)教師： 王寧
原文標(biāo)題： Research On The Over-voltage of 220kV Power System Caused by Traction Transformer’s Commissioning
2012年 6 月 15 日
關(guān)于220kV電力系統(tǒng)由于牽引變壓器調(diào)試引起的過電壓
摘要
吉林省的幾個(gè)牽引變壓器在調(diào)試過程中出現(xiàn)了220kV過電壓。分析表明，電磁系統(tǒng)振蕩造成了過電壓增長階段。設(shè)立一個(gè)能夠應(yīng)用于ATP-EMTP的精確模擬模型之后，過電壓對電力系統(tǒng)造成不利影響和振蕩電壓的特征已經(jīng)得到了研究。結(jié)果表明，在這些環(huán)境下變電站的過電壓不超過2.0p.u并且這對電力系統(tǒng)造成很小的影響。
關(guān)鍵詞：振蕩；過電壓；互感器；模擬；研究
1導(dǎo)言
有關(guān)變壓器的調(diào)試引起的發(fā)展機(jī)制過電壓，有幾種不同的意見?？焖贂簯B(tài)過電壓，電磁諧振過電壓和電磁振蕩過電壓是人們通常想到的三種過電壓形式。本文將主要研究吉林省三個(gè)變電所中主變壓器進(jìn)行無載調(diào)試的過程。2001年七月到九月，吉林省電力科學(xué)研究所在德惠主要電力線路牽引變電所、服帖牽引變電所和長春電氣化主要線路變電所分別進(jìn)行了主變壓器無載調(diào)試測試，測試結(jié)果如下：
（1） 當(dāng)?shù)谝淮螠y試進(jìn)行了德惠牽引變電站，因?yàn)橹挥斜本€處于送電狀態(tài)，這個(gè)系統(tǒng)相對較小。所以當(dāng)在電力線路牽引變電所進(jìn)行調(diào)試時(shí)，變電所在系統(tǒng)中停運(yùn)了，五次記錄中有四次出現(xiàn)了過電壓情況，并且在測量階段過電壓的捕獲率達(dá)40%。五次調(diào)試測試中，最高的捕獲電壓是1.8p.u，最大的沖擊電壓值是德惠電力線路變壓器中的9.63p.u，最大的過渡時(shí)間為1.254s,最短時(shí)間是0.612s。
（2） 下個(gè)主要電力線路變電站變壓器調(diào)試中，系統(tǒng)時(shí)環(huán)網(wǎng)運(yùn)作模式。從測試結(jié)果來看，我們可以獲得以下結(jié)論：當(dāng)主要電力線路進(jìn)行變電站變壓器調(diào)試時(shí)，變壓器在系統(tǒng)中有少數(shù)幾次停運(yùn)，過電壓出現(xiàn)在結(jié)束階段，最高捕獲電壓為1.20p.u。主要電力線路中變壓器最大沖擊電壓達(dá)到了15.57并且最大過渡時(shí)間為3.00s，最小時(shí)間為1.10s
（3） 所有的測試中沒有零序電流出現(xiàn)，通過對測試數(shù)據(jù)和波形的綜合分析我們認(rèn)為出現(xiàn)在結(jié)束階段的過電壓出是高頻振蕩過電壓。
由于主要電力線路的變壓器都是單相變壓器，并且應(yīng)用于220kV線電壓系統(tǒng)，吉林省的主要電力線路的牽引電力變壓器的無載調(diào)試應(yīng)該區(qū)別于上面討論的三相空載封閉變壓器。
2 ATP-EMTP的仿真模型
模擬電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程時(shí)，我們所建立的模型的準(zhǔn)確性顯著影響仿真結(jié)果。并且模型的特性性包括三個(gè)方面：真實(shí)性，穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。當(dāng)構(gòu)建組件模型時(shí)，三個(gè)方面必須都考慮到，并且根據(jù)情況確定使用哪個(gè)建模方案。在這里我們主要介紹了傳輸線路模型，牽引線路模型和系統(tǒng)電源模型。請鍵入文字或網(wǎng)站地址，或者上傳文檔。
在這里Alpha
a 傳輸線路模型
從第一個(gè)樞紐變電站到牽引變電站，他們都通過不均等換位分裂架空導(dǎo)線，AC雙相電源供電。嚴(yán)格說，我們應(yīng)采取的結(jié)構(gòu)參數(shù)輸電線路發(fā)展的LCC頻率依賴線模型。然而，由于過電壓造成的是封閉變壓器振蕩電壓，電壓波形是通過疊加中期振蕩頻率的電壓和基本頻率的正弦電壓實(shí)現(xiàn)的，并且波形仍然是基本的正弦波形，因此在整個(gè)過程中，輸電線路參數(shù)變化很小，我們可以使用非頻率依賴模型來模擬傳輸線。為了模擬電力系統(tǒng)的瞬態(tài)，我們通常使用分布參數(shù)傳輸線模型（既均勻分布參數(shù)模型換位和非均勻換位），以反映傳輸過程中的電壓波動(dòng)和電流波。然而，在這個(gè)項(xiàng)目中，所有的線路長度不超過30公里，并且傳輸行波的速度接近光速（viz.3×105km/s）,所以行波再在整個(gè)線路中傳輸時(shí)間將超過100s(線路的充電和放電時(shí)間)，在第一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的操作過電壓下，所以我們可以考慮瞬間行成穩(wěn)定的電壓。有經(jīng)驗(yàn)可知，當(dāng)電力線路不超過50公里，計(jì)算電力系統(tǒng)暫態(tài)過電壓時(shí)，使用分散參數(shù)電路和集中參數(shù)電路模型可以得到相同計(jì)算精度的計(jì)算結(jié)果。為了簡化計(jì)算，我們采用集中參數(shù)電路進(jìn)行計(jì)算。在ATP-EMTP中，有三個(gè)內(nèi)置在集中參數(shù)線路模型：PI型等效電路模型，非失真線模型和重點(diǎn)阻力線模型分開。因?yàn)槲覀儽仨毧紤]生產(chǎn)線的接地電容，這里我們使用PI型等效電路模型。然而雙相輸電線路不同于對稱配電線路，PI型等效電路ATP-EMTP的模型更適用3N相對稱傳輸線，所以我們不能機(jī)械地應(yīng)用這個(gè)線路模型。在嘗試和分析，我們決定建立相當(dāng)于PI型電路模型，分別為每一行和并行電容在頭兩個(gè)電路結(jié)束模擬的耦合電容，如圖1所示。
圖1
b牽引變壓器模型
因?yàn)樵谶@個(gè)項(xiàng)目中的牽引變壓器是在運(yùn)行過程中，所以我們無法測量所有參數(shù)并且根據(jù)出廠檢驗(yàn)結(jié)果建立最實(shí)際的數(shù)學(xué)模型。然而，為了發(fā)展一個(gè)變壓器的內(nèi)部模型和電磁模型，需要很多很多非采集數(shù)據(jù)。因此，我們將根據(jù)其外觀特征建立傳輸模型，在這里我們采用經(jīng)典的變壓器T型等效電路模型。如圖2所示。
因?yàn)闋恳儔浩魇菃蜗嗟?，所以它沒有相位移動(dòng)的問題，以及三相線圈之間的耦合問題都可以忽略，這樣問題就被簡化了。從上面的分析，我們意識(shí)到，R1，R2,L1,L2和R都是和頻率相關(guān)的參數(shù)。由于突變，他將更加復(fù)雜，我們必須根據(jù)實(shí)際情況采用有效簡化的測量方法。首先，由于我們的研究對象浪涌和過電壓是發(fā)生在封閉變壓器及其影響的系統(tǒng)中，我們可以忽略變壓器的內(nèi)部匝間雜散電容引起的振蕩和分布電感。氧化鋅避雷器安裝在變壓器旁邊，并且由于電流流經(jīng)勵(lì)磁支路阻抗和繞組阻抗在變壓器空載閉幕的是相同的，等效阻抗變壓器的核心是遠(yuǎn)超出繞組阻抗，所以從變壓器的進(jìn)口端我們保證清盤阻抗是頻率的不同，它對變壓器影響不大。因此，我們可以使用變壓器的初級(jí)繞組的阻抗下的基本變壓器的初級(jí)繞組的頻率參數(shù)，而忽略了第二個(gè)繞組，然而，必須考慮的入口電容，并加入電極間的電容和接地電容變壓器的原邊在圖2。其次，我們知道，變壓器主要損失是是由渦流損耗和磁滯損耗和渦流損耗，這大大降低由核心的層狀結(jié)構(gòu)，所以我們可以忽略渦流損耗，使核心的損失僅為磁滯損耗。磁滯損耗是密切相關(guān)的核心區(qū)磁滯回線我們可以把（t）/R的元素加到基本磁滯曲線i=（i）。而且由于u=φ（t）我們?nèi)匀豢梢允褂脠D2中的勵(lì)磁支路模型在使用基本磁化滑磁化曲線和等效勵(lì)磁支路電阻R通常是在M級(jí)，它使結(jié)束階段的影響力，所以我們可以使用R值下額定電壓的基本頻率。
圖2
C系統(tǒng)電源模型
在這個(gè)項(xiàng)目中只有兩相線我們使用兩個(gè)單相電源無窮級(jí)聯(lián)阻抗電路模擬電源，平行接地電容出口。電源的相電壓是1.05UN（133kV）,并且認(rèn)為最大操作電壓是145.5kV，兩個(gè)單相間的相角差為120度，根據(jù)該系統(tǒng)的最大和最不發(fā)達(dá)國家的運(yùn)作模式的總線，級(jí)聯(lián)阻抗范圍介于變電站的220千伏短路阻抗值。在出口的接地電容是一個(gè)集中電容器，這是相當(dāng)于所有輸出線的接地分布電容，其值與輸出線的長度，但通過特定的值派生的措施。對于這些線路操作，我們不能獲得他們的電容值。如等效電容鉗位總線電壓，從學(xué)習(xí)的最大影響的角度牽引變壓器的系統(tǒng)調(diào)試，我們可忽略此等效電容，并分析它作為振蕩過電壓的影響因素。
3仿真結(jié)果及其分析
通過模擬與多收每個(gè)變壓器在該系統(tǒng)運(yùn)作模式下的相位角，我們發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)過電壓的波形和浪涌波形，根據(jù)不同的情況是相似的，如圖3所示。
圖3
鑒于振蕩衰減過程會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)結(jié)束階段的過電壓值峰的對稱性，我們設(shè)定[0，180]區(qū)間的初始和結(jié)尾相角。仿真結(jié)果表明，結(jié)束階段角，系統(tǒng)阻抗，線路阻抗和線路電容會(huì)影響系統(tǒng)的振蕩程度和牽引變壓器的勵(lì)磁涌流。當(dāng)?shù)禄葜饕姎饩€路牽引變壓器，系統(tǒng)振蕩嚴(yán)重，系統(tǒng)振蕩小時(shí)，北部的主要電力線路牽引變壓器關(guān)閉，服帖牽引變壓器的結(jié)束不會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)波動(dòng)，系統(tǒng)振蕩，嚴(yán)重時(shí)結(jié)束相位角0°，180°，峰值相相過電壓是最高的勵(lì)磁涌流最少，作為結(jié)束相位角上升，從0°?90°，系統(tǒng)的波動(dòng)逐漸減少，但激發(fā)激增逐漸成長，該系統(tǒng)具有無波動(dòng)收盤時(shí)的相角為90°，激發(fā)達(dá)到最大值。然而，該系統(tǒng)的相對地過電壓不同與上述電壓，從上述不同階段到地面過電壓，同時(shí)，其振蕩的峰值不會(huì)發(fā)生相相過電壓的振蕩峰值，甚至趨于穩(wěn)定的電壓，通常在高級(jí)階段的過電壓最高值和落后的階段是不一樣的，他們相應(yīng)的結(jié)束階段的角度分布在[0,90°][90°，180°]分開。上述3個(gè)牽引變壓器，系統(tǒng)振蕩過電壓下每個(gè)結(jié)束相位角少于2.0p.u.
大量的仿真結(jié)果表明，改變系統(tǒng)的參數(shù)有類似的系統(tǒng)過電壓的影響和浪涌，只有特定的程度不同，通過改變系統(tǒng)阻抗，線路阻抗，行電容，變壓器的入口電容，總線德惠牽引變電所的等效電容變電站反過來，我們分析上述因素的影響系統(tǒng)過電壓和勵(lì)磁涌流。
a系統(tǒng)阻抗對過電壓和涌流的影響
系統(tǒng)阻抗有過電壓的影響不大，而且極大地影響了勵(lì)磁涌流。由于該系統(tǒng)電感逐漸增加，結(jié)束相角對應(yīng)系統(tǒng)的最高階段相過電壓仍然是90°，這種過電壓的振蕩并抑制周圍的1.485p.u.并且結(jié)束階段相相過電壓對應(yīng)的角度最高值更改為30°和150°（高峰值的相電壓的相位角），而且生長速度先降低再變快。但勵(lì)磁涌流下降很大。
b線路阻抗對過電壓和浪涌的影響
線路阻抗對系統(tǒng)的過電壓和激勵(lì)影響很大。由于線路阻抗逐漸增加，相與相的峰值表明，過電壓先上升然后下降，該行的電感和線路電阻影響系統(tǒng)的過電壓成反比，前者也有類似的影響到系統(tǒng)的電感，過電壓，因?yàn)樗黾樱撓到y(tǒng)的最大價(jià)值過電壓上升不明顯，浪涌減小。當(dāng)線的阻抗增大，最大值過電壓急劇下降，浪涌下降?？偟膩碚f，由于線路的阻抗增加（等值線延長），過電壓幅值和勵(lì)磁涌流急劇下降。所以變壓器側(cè)的損耗導(dǎo)致了操作過電壓的下降。
C線路電容對過電壓和浪涌的影響
線電容影響系統(tǒng)的過電壓很大，但對勵(lì)磁涌流幾乎沒有影響。隨著線路電容的增加，系統(tǒng)震蕩減弱。過電壓的最大值有大幅度的下降和浪涌略有上升。
d牽引變壓器入口電容對過電壓及潮的影響
牽引變壓器入口電容（入口電容的范圍為4000pF—1200pF）對系統(tǒng)過電壓的影響很大，但是對勵(lì)磁涌流影響很小。隨著高考電容逐漸增加，系統(tǒng)嚴(yán)重?cái)[動(dòng)和系統(tǒng)的過電壓大大下降。系統(tǒng)震蕩過電壓頻率下降。當(dāng)入口電容 is12000pF，電壓振幅達(dá)到 2.0p.u。
e主線等效接地電容對過電壓及潮的影響
變電站的 220kV 總線的等效接地電容影響很明顯但不會(huì)影響勵(lì)磁涌流的系統(tǒng)過電壓。當(dāng)相對接地電容的增加時(shí)，過電壓和頻率下降。最后，當(dāng)過電壓可能會(huì)超過系統(tǒng)的參數(shù)變化，影響系統(tǒng)的過電壓的 2.0p.u.The 主要因素是牽引變壓器入口電容，其次是主線的等效接地電容和行的參數(shù)?，F(xiàn)在，我們基本上可以判斷系統(tǒng)的振蕩過電壓的機(jī)理。源動(dòng)力激勵(lì)下, 和高頻電路中的電磁振動(dòng)組成的系統(tǒng)阻抗變壓器的入口電容如圖 4 所示。
圖4
振蕩過程是類似于振蕩過程關(guān)閉電容器切換時(shí)的波段，不同之處在于電容器的關(guān)閉涉及到只有獨(dú)立的振蕩電路，所以振蕩過電壓的最大值相角對應(yīng)于關(guān)閉相角的 0 °。但是，在此項(xiàng)目中，正如在三相電力系統(tǒng)的變壓器的調(diào)試中，它是單相變壓器中，有三個(gè)相互關(guān)聯(lián)的振蕩電路、 兩個(gè)階段-地振蕩電路和-相的振蕩電路并且它們結(jié)束階段對應(yīng)的振蕩過電壓的角度最大值是不同。根據(jù)模擬數(shù)據(jù)，振蕩牽引變壓器的入口電容C10，C20兩相到地面過電壓的振蕩過程幾乎相互抵消，所以他們有對相電壓振蕩的影響不大的過程。相電壓仍然與關(guān)閉角00有關(guān)。然而，C10，C20的振蕩電壓造成相之間的振蕩過程將會(huì)影響到相對低電壓的震蕩過程，這將導(dǎo)致與接地過電壓相對應(yīng)的震蕩過程相角超前和落后的最大值在[00,300]或[1300,1500]，在這兩種不同情況下，過電壓的振幅也是不同的，以上情況都依賴于，變壓器入口處相與相之間和相與地之間的電容所引起的震蕩的疊加過程。當(dāng)電壓正向疊加時(shí)，超前的震蕩過電壓的最大振幅要高得多，相應(yīng)的關(guān)閉角在[00,300]范圍內(nèi)。當(dāng)電壓反向疊加時(shí)，落后的最大震蕩過電壓也很高，相應(yīng)的關(guān)閉角在[1300,1500]之間。
4結(jié)論
概括地說，我們得到的結(jié)論有以下幾點(diǎn)：
a) 發(fā)生在三相電源系統(tǒng)中充電的單相變壓器中的震蕩過電壓是正弦電壓和震蕩電壓疊加構(gòu)成的過電壓，后者是串聯(lián)電路中系統(tǒng)電感和變壓器入口電容所構(gòu)成的電容所產(chǎn)生的震蕩過程。
b) 發(fā)生在關(guān)閉角階段的過電壓與電容組打開和關(guān)閉時(shí)的過電壓相類似，而且相間過電壓在結(jié)束階段的最大值對應(yīng)于0度關(guān)閉角。然而，這涉及到三個(gè)相關(guān)的振蕩電路，相應(yīng)相相角結(jié)束時(shí)的接地過電壓在結(jié)束階段的相角在[00,300]或[1300,1500]之間。而且在兩種結(jié)束階段過電壓的最大值也不同。具體的細(xì)節(jié)，就要依靠于相間電容和變壓器入口電容引起的震蕩電壓的疊加方式而定了。當(dāng)電壓正向疊加時(shí)，超前的震蕩過電壓的最大振幅要高得多，相應(yīng)的關(guān)閉角在[00,300]范圍內(nèi)。當(dāng)電壓反向疊加時(shí)，落后的最大震蕩過電壓也很高，相應(yīng)的關(guān)閉角在[1300,1500]之間。
c) 結(jié)束階段對過電壓影響的因素，包括系統(tǒng)阻抗，行參數(shù)，牽引變壓器的入口電容和220kV總線在變電站的等效接地電容，系統(tǒng)和線路電抗對過電壓的影響不大，但是它們對系統(tǒng)的勵(lì)磁涌流有很大影響，隨著它們的變大，過電壓先升高然后降低，而勵(lì)磁涌流將持續(xù)降低。線路電容對過電壓有很大影響，線路電容越大，系統(tǒng)中的震蕩越微弱，系統(tǒng)過電壓越低，但它幾乎不影響系統(tǒng)勵(lì)磁涌流。變壓器入口電容對過電壓影響很大，它越大，系統(tǒng)震蕩越強(qiáng)烈，系統(tǒng)的過電壓也越大，但對系統(tǒng)勵(lì)磁涌流沒有影響。變電所母線對地電容越大，系統(tǒng)震蕩越強(qiáng)烈，系統(tǒng)過電壓越小。但是，它對勵(lì)磁涌流沒有影響。
d) 對于上述所討論的三個(gè)變電所，它們在結(jié)束階段的過電壓對整個(gè)系統(tǒng)電壓不造成影響。
220KV降壓變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述
一．前言
電是能量的一種表現(xiàn)形式，電力已成為工業(yè)生產(chǎn)不可或缺的動(dòng)力，并廣泛的應(yīng)用到了一切生產(chǎn)部門和日常生活方面。它已與廣大人民群眾的日常生活和企事業(yè)單位的生存發(fā)展息息相關(guān)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、科技水平的不斷進(jìn)步，對電力的要求也必然日益提高。作為新世紀(jì)的電力工作者，我們要從國家長遠(yuǎn)發(fā)展需要出發(fā)， 從節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、可持續(xù)發(fā)展的角度認(rèn)真思考我國電力事業(yè)面臨的挑戰(zhàn)，努力發(fā)展我國的電力事業(yè)。
變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。建國以來，我國的城鄉(xiāng)供電事業(yè)得到了迅速發(fā)展，同時(shí)也經(jīng)歷了一個(gè)不斷認(rèn)識(shí)、提高、完善的過程。基于
企業(yè)和市民的用電量大大增加，我想設(shè)計(jì)一所 220/110/10KV 變電站，而且變電站的設(shè)計(jì)按照國家標(biāo)準(zhǔn)要求和有關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程進(jìn)行，對用戶供電可靠，保證電能質(zhì)量，而且接線簡單清晰、操作方便、運(yùn)行靈活、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，具有可擴(kuò)建的方便性。
二．設(shè)計(jì)步驟簡介
變電站一次部分電氣的設(shè)計(jì)內(nèi)容多、范圍廣,不同電壓等級(jí)、不同類型、不同性質(zhì)負(fù)荷的變電所設(shè)計(jì)時(shí)所側(cè)重的方面是不一樣的。設(shè)計(jì)過程中要針對變電所的規(guī)模和形式，具體問題具體分析。
220KV屬于高壓網(wǎng)絡(luò)，不同地區(qū)的變電站設(shè)計(jì)所涉及的問題不同，如必須考慮到變電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，確定用戶無功功率無功補(bǔ)償裝置。同時(shí)進(jìn)行各種變壓器的選擇，從而確定變電站的接線方式，在進(jìn)行短路電路計(jì)算。選擇變電站高低壓電氣設(shè)備，為變電站平面及剖面圖提供依據(jù)。接下來簡單介紹以上設(shè)計(jì)步驟的要點(diǎn)：
1、 變電站設(shè)計(jì)的總體方案的確定。
根據(jù)變電站的地理位置、負(fù)荷情況、預(yù)算資金、變電站占地面積等因素綜合分析考慮確定幾個(gè)備選方案,最終確定一個(gè)最為合理的方案。
2、電氣主接線設(shè)計(jì)
主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及變電所本身的運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置配置有較大的影響。
主接線的設(shè)計(jì)主要有以下原則：
（1）考慮變電站所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。
（2）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模。
（3）考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對主接線的影響。
（4）考慮主變臺(tái)數(shù)對主接線的影響。
（5）考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響。
（6）保證主接線可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性的基本要求。
以上主接線的設(shè)計(jì)原則和基本要求將成為本次設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。
對于主接線接線形式的選擇：單母線接線、單母分段接線、雙母及其分段、旁路母線的接線及設(shè)置方式、變壓器—線路的接線將在具體設(shè)計(jì)階段進(jìn)行詳細(xì)選擇和設(shè)計(jì)，這里不再詳細(xì)介紹。
3、負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇
要選擇主變壓器和站用變壓器的容量，確定變壓器各出線側(cè)的最大持續(xù)負(fù)荷，首先必須計(jì)算各側(cè)的負(fù)荷量，包括站用負(fù)荷（動(dòng)力和照明負(fù)荷）、10kv負(fù)荷、110kv負(fù)荷。
變壓器選擇包括變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型式的選擇。
變壓器的臺(tái)數(shù)對主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)有直接影響。顯然變壓器的臺(tái)數(shù)越少變電站的接線越簡單，配電裝置所需的設(shè)備也越少，占地面積也越小。因此，變電站一般裝設(shè)兩臺(tái)變壓器為宜。
變壓器容量的選擇還應(yīng)考慮兩個(gè)因素，負(fù)荷增長因素及變壓器過負(fù)荷因素。
選擇變壓器應(yīng)根據(jù)5~10年負(fù)荷增長情況綜合分析，合理選擇，并且適當(dāng)照顧遠(yuǎn)期負(fù)荷發(fā)展情況。
在確定變壓器的過負(fù)荷能力時(shí)應(yīng)注意考慮一下因素：
1、變壓器所帶負(fù)荷的負(fù)荷曲線；2、變壓器的冷卻方式；3、變壓器周圍環(huán)境的氣象條件；4、冬季和夏季負(fù)荷曲線的差異等。
變壓器的類型選擇包括確定變壓器相數(shù)、繞組數(shù)、繞組的接線方式，以及是否需要帶負(fù)荷調(diào)壓等。為減少占地面積盡量采用三相變壓器；只要變壓器任何一繞組的容量不小于其他容量的15%，則選用三繞組變壓器，以減少變壓器的臺(tái)數(shù)，簡化配電裝置；為了消除三次諧波及其對通訊的影響，一般變壓器選用星三角接線形式。
4、短路電流計(jì)算
各種電氣設(shè)備的選擇及其動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)都要以短路電流及其沖擊分量為依據(jù)。
產(chǎn)生短路電流的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，包括三相短路、兩相短路，單相接地短路和兩相接地短路。三相短路時(shí)短路電流最大是最嚴(yán)重的一種短路，在短路過程中，短路電流是變化的，其變化情況決定于系統(tǒng)容量的大小，短路點(diǎn)距電源點(diǎn)遠(yuǎn)近，系統(tǒng)內(nèi)是否有調(diào)壓裝置等因素。
為了檢驗(yàn)和選擇電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體常計(jì)算下述短路電流：短路電流的沖擊值、短路電流的最大有效值、穩(wěn)態(tài)電流有效值、穩(wěn)態(tài)短路容量等。
要說明的是短路電流計(jì)算時(shí)應(yīng)該考慮以下條件：1.計(jì)算短路電流所用的電路圖應(yīng)為導(dǎo)體和電氣設(shè)備裝設(shè)處可能發(fā)生最大電流時(shí)的正常接線方式；2.一般按三相短路考慮；3.按導(dǎo)體和電氣設(shè)備處短路電流最嚴(yán)重情況考慮；4.正確估計(jì)故障切除時(shí)間。
5、主要電氣設(shè)備選擇
變電所主要電氣設(shè)備：載流導(dǎo)體、高壓斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、高壓熔斷器、電流互感器、避雷器、電壓互感器、所用變壓器等。
在選擇電氣設(shè)備是除了把額定電壓、額定電流作為選擇依據(jù)外，為了保證通過系統(tǒng)故障時(shí)最大短路電流時(shí)設(shè)備不致?lián)p壞應(yīng)該按短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力及熱效應(yīng)對設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)?！鞍凑＿\(yùn)行條件進(jìn)行選擇，按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)。”是選擇電氣設(shè)備的一般原則。
按正常工作條件進(jìn)行選擇包括按電壓、電流、機(jī)械負(fù)載、環(huán)境、環(huán)保五個(gè)條件進(jìn)行選擇，按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)包括短路電流的熱穩(wěn)定性校驗(yàn)、短路電流的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。
如上所述，各種電器對我們的變電站設(shè)計(jì)都有至關(guān)重要的作用。所以合理的配置是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。
詳細(xì)的配置和選擇校驗(yàn)過程將在具體的設(shè)計(jì)報(bào)告中進(jìn)行介紹。
6、防雷與接地保護(hù)
變電所的防雷設(shè)計(jì)應(yīng)做到設(shè)備先進(jìn)、保護(hù)動(dòng)作靈敏、安全可靠、維護(hù)試驗(yàn)方便，并在在保證可靠性的前提下力求經(jīng)濟(jì)性。防止雷電直擊的主要電氣設(shè)備是避雷針，避雷針由接閃器和引下線、接地裝置等構(gòu)成。避雷針的位置確定，是變電所防雷設(shè)計(jì)的關(guān)鍵步驟。首先應(yīng)根據(jù)變電所電氣設(shè)備的總平面布置圖確定，避雷針的初步選定安裝位置與設(shè)備的電氣距離應(yīng)符合各種規(guī)程范圍的要求，初步確定避雷針的安裝位置后再根據(jù)公式進(jìn)行，校驗(yàn)是否在保護(hù)范圍之內(nèi)。同時(shí)做好變電站的接地電網(wǎng)，也可以有效的防止電力事故的發(fā)生。
三．結(jié)束語
我選擇設(shè)計(jì)本課題，是對自己已學(xué)知識(shí)的整理和進(jìn)一步的理解、認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)和掌握變電所電氣部分設(shè)計(jì)的基本方法培養(yǎng)獨(dú)立分析和解決問題的工作能力及實(shí)際工程 設(shè)計(jì)的基本技能。電力工業(yè)的迅速發(fā)展，對變電所的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，更需要我們提高知識(shí)理解應(yīng)用水平，認(rèn)真對待。
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華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)：220/110/10kV，進(jìn)/出線回?cái)?shù)2/8/13（電纜）
題 目
二○一二年六月
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)
系 別
電力工程系
專業(yè)班級(jí)
農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化專業(yè)08k2班
學(xué)生姓名
張華
指導(dǎo)教師
王寧
41
220kV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)：220/110/10kV，進(jìn)/出線回?cái)?shù)2/8/13（電纜）
摘 要
變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其作用在于變換電壓、匯集和分配電能，因此，變電站安全可靠運(yùn)行與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展密切相關(guān)。隨著電力系統(tǒng)裝機(jī)容量和供電地域的不 斷擴(kuò)大，同時(shí)電能質(zhì)量、供電可靠性、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的要求也越來越高。隨著現(xiàn)代文明的發(fā) 展與進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)和生活對電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。城市供電系 統(tǒng)的核心部分是變電所。因此，設(shè)計(jì)和建造一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的變電所，是極為重要的。本 變電所設(shè)計(jì)除了注重變電所設(shè)計(jì)的基本計(jì)算外，對于主接線的選擇與論證等都作了充分的說明，其主要內(nèi)容包括：變電所主接線方案的選擇，進(jìn)出線的選擇；變電所主變壓器臺(tái)數(shù)、容量和型式的確定；短路點(diǎn)的確定與短路電流的計(jì)算，電氣設(shè)備的選擇（斷路器，隔離開關(guān)，電壓互感器，電流互感器，避雷器）；配電裝置設(shè)計(jì)和總平面布置；防雷保護(hù)與接地 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。另外，繪制了七張圖紙，包括：電氣主接線圖，電氣總平面布置圖，防雷接地圖，220kV接線斷面圖，110kV內(nèi)橋斷面圖，10kV接線斷面圖。圖紙規(guī)格與布圖規(guī)范都按照了電力系統(tǒng)相關(guān)的圖紙要求來進(jìn)行繪制。
關(guān)鍵詞：變電所；電氣主接線；電氣設(shè)備；設(shè)計(jì)
220 kV REGIONAL SUBSTATION ELECTRICAL SYSTEM DESIGN:
220/110/10kV, INLET / OUTLET BACK TO 2/8/13
Abstract
Electric energy is the main energy and dynamism of modern city development. With development and progress of modern civilization, social production and is it put forward high request more and more to quality and management that electric energy supply to live. The core of city for supplying power is transformer. It is very important to design and build one safe and economical transformer substation. Besides paying attention to basic calculation of design for transformer substation, the designing make satisfying narration toward choice and argumentation of main connection. The main content of this design include the choice of main connection for transformer substation; the choice of pass in and out line; the certainty of number, capacitance and model for main transformer; the certainty of short circuit points and calculation of short circuit; the choice electric equipment(breaker, insulate switch, voltage mutual-inductance implement, current mutual-inductance implement, arrester); the design for distribution and disposal for chief plane; the design for lightning proof protection and earth system. In addition, drawing five blueprints include the main wiring diagram; the disposal drawing of electric plane; the drawing of lightning proof protection and earth system; the drawing of 110kV connection; the drawing of 35kV connection. Both the specification of drawing and the criterion of disposal are based on requirement of drawing to electric power system.
Key words: Substation; Main connection; Electric equipment; Design
目錄
摘 要 I
Abstract II
1前言 1
2變電站的原始資料分析 2
2.1變電站的類型 2
2.2變電站的電壓等級(jí) 2
2.3負(fù)荷情況 2
2.4進(jìn)出線情況 2
2.4系統(tǒng)情況 2
2.5環(huán)境條件 2
3電氣主接線的選擇 3
3.1.1電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 3
3.1.2主接線的設(shè)計(jì)依據(jù) 3
3.1.3主接線設(shè)計(jì)的基本要求 4
3.2主接線方式的選擇 4
3.2.1幾種接線方式的簡介 4
3.2.2選擇設(shè)計(jì)方案 5
4主變壓器的選擇 11
4.1概述 11
4.2變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇 11
4.3主變壓器的形式選擇 12
4.4主變壓器容量的確定 13
5變電站短路電流計(jì)算 14
5.1概述 14
5.2短路電流計(jì)算的目的 14
5.3短路電流的假設(shè)條件和原則： 14
5.4計(jì)算步驟 14
5.5短路電流計(jì)算的基準(zhǔn)值 15
5.6短路電流計(jì)算 15
6電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 17
6.1概述 17
6.1.1電氣設(shè)備的選擇原則 17
6.1.2電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件 17
6.2斷路器的選擇 18
6.2.1概述 18
6.2.2斷路器的選擇 18
6.3隔離開關(guān)的選擇 21
6.3.1概述 21
6.3.2隔離開關(guān)的選擇 21
6.4高壓熔斷器的選擇 23
6.5互感器的選擇 23
6.5.1概述 23
6.5.2電流互感器的選擇 24
6.5.3電壓互感器的選擇 26
6.6母線選擇 27
6.7絕緣子的選擇 29
7 配電裝置的選擇 31
7.1 配電裝置的選擇要求與分類 31
7.2 配電裝置設(shè)計(jì)選擇 32
8防雷保護(hù) 33
8.1防雷保護(hù)的作用 33
8.2避雷針的設(shè)計(jì) 33
8.3避雷針的保護(hù)范圍及計(jì)算 34
9接地網(wǎng)設(shè)計(jì) 36
9.1設(shè)計(jì)說明 36
9.2接地體的設(shè)計(jì) 36
9.3典型接地體接地電阻的計(jì)算 36
9.4接地網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 37
結(jié)論 39
參考文獻(xiàn) 40
致謝 41
1前言
近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，電力發(fā)展也成為制約國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素之一，各地都在興建一系列的供配電裝置。變電站的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)行的根本任務(wù)，是在國家發(fā)展規(guī)劃下，合理開發(fā)和利用能源用最少的支出（含投資和運(yùn)行成本）為國民經(jīng)濟(jì)各部門和人民生活提供充足、可靠和高質(zhì)量的電能。變電站發(fā)、送、變、配等不同環(huán)節(jié)以及相應(yīng)的通訊、安全自動(dòng)、機(jī)電保護(hù)、和調(diào)度自動(dòng)化等系統(tǒng)組成，他的形成和發(fā)展又經(jīng)歷了規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行等不同的階段。但現(xiàn)代化變電站是一個(gè)十分龐且大高度自動(dòng)化的系統(tǒng)，在各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)之間和環(huán)節(jié)之間，既能相互制約又能在一定條件下相互支持和互為補(bǔ)充。為了適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長，需要密切集合我國的實(shí)際情況，從電力系統(tǒng)的全局著眼，瞻前顧后，需要設(shè)計(jì)出一系列的符合我國各個(gè)地區(qū)的用以供電的變電站，用以協(xié)調(diào)各專業(yè)系統(tǒng)和個(gè)階段有關(guān)的各項(xiàng)工作，以求得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合效益。
本次設(shè)計(jì)的目的就在于進(jìn)一步鞏固和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力，達(dá)到理論和實(shí)際相聯(lián)系，使所學(xué)過的專業(yè)知識(shí)形象化、具體化。本次設(shè)計(jì)可以作為對所學(xué)過的所有知識(shí)的綜合性考察。內(nèi)容為220KV地區(qū)變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理及設(shè)計(jì)過程。通過對原始資料的分析、主接線的選擇和比較、短路計(jì)算、主要電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)、線路圖繪制以及避雷器避雷針的選擇等步驟，最終確定220KV變電所所需要的主要電氣設(shè)備、主接線圖以及變電站防雷保護(hù)方案。
2變電站的原始資料分析
2.1變電站的類型
220KV終端變電所
2.2變電站的電壓等級(jí)
220/110/10KV
2.3負(fù)荷情況
110kV: 最大負(fù)荷270MW，最小負(fù)荷200MW，＝5500h，=0.87
10kV: 最大負(fù)荷12MW，最小負(fù)荷8MW，＝5300h，=0.85
2.4進(jìn)出線情況
220KV側(cè)：進(jìn)線2回；110KV側(cè)：出線6回；10KV側(cè)：出線10回（電纜）
2.4系統(tǒng)情況
1）220KV母線電壓滿足常調(diào)壓要求；
2）220KV母線短路電抗0.03（S2=100MVA）；
2.5環(huán)境條件
1）最低溫-30oC,最高溫40oC
2) 當(dāng)?shù)赝寥离娮杪?00；
3）當(dāng)?shù)乩妆┤?0日/年。
3電氣主接線的選擇
電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈敏性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇，配電裝置布置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定主接線方案。
3.1.1電氣主接線的設(shè)計(jì)原則
電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，根據(jù)國家現(xiàn)行的“安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、符合國情”的電力建設(shè)與發(fā)展方針，嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合工程實(shí)際的具體特點(diǎn)，準(zhǔn)確掌握原始資料，在保證設(shè)計(jì)方案的供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的情況下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)計(jì)的先進(jìn)性和可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。
3.1.2主接線的設(shè)計(jì)依據(jù)
在選擇電氣主接線時(shí)，應(yīng)以下面各點(diǎn)作為設(shè)計(jì)依據(jù)：
（一）在電力系統(tǒng)中的地位和作用
電力系統(tǒng)中的變電所有系統(tǒng)樞紐變電所、地區(qū)重要變電所和一般變電所三種類型。一般系統(tǒng)樞紐變電所匯集多個(gè)大電源，進(jìn)行系統(tǒng)功率交換和以中壓供電，電壓為330~500KV；地區(qū)重要變電所，電壓為220-330KV，一般變電所為終端和分支變電所，電壓為110KV；但也有220KV。
（二）所的分期和最終建設(shè)規(guī)模
變電所根據(jù)5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般裝設(shè)兩臺(tái)（組）主變壓器；當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，330～500KV樞紐變電所也可裝設(shè)3～4臺(tái)（組）主變壓器；終端或分支變電所如只有一個(gè)電源時(shí)，可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。
（三）負(fù)荷大小的重要性
1）對于一級(jí)負(fù)荷必須有兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。
2）對于二級(jí)負(fù)荷一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)任何一個(gè)電源失去后，能保證對全部或大部分二級(jí)負(fù)荷不間斷供電。
3）對于三級(jí)負(fù)荷一般只要一個(gè)電源供電。
（四）系統(tǒng)備用容量大小
裝有兩臺(tái)（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)（組）事故斷開，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所70%的全部負(fù)荷，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證擁護(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。
系統(tǒng)備用容量的大小將會(huì)影響運(yùn)行方式的變化。
例如：檢修母線或斷路器時(shí)，變壓器或發(fā)電機(jī)停運(yùn)；故障時(shí)允許切除的線路、變壓器和機(jī)組的數(shù)量等。設(shè)計(jì)主接線時(shí)，應(yīng)充分考慮這個(gè)因素。
3.1.3主接線設(shè)計(jì)的基本要求
按照我國《變電站設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》SDJ2—79規(guī)定：主接線應(yīng)滿足可靠性、靈敏性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)要求：
1、可靠性
供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線首先滿足這個(gè)要求具體如下；
1）斷路器檢修時(shí)，不宜影響對系統(tǒng)的供電。
2）斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回?cái)?shù)和停運(yùn)的時(shí)間。
3）盡量避免變電所的停運(yùn)的可靠性
2、靈活性
主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建的靈敏性。
1）調(diào)度時(shí)應(yīng)可以靈敏地投入和切除電壓的線路，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行下的系統(tǒng)調(diào)度要求。
2）檢修時(shí)可方便地停運(yùn)斷路器母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)用戶的供電。
3）擴(kuò)建時(shí)可以容易地從初期接線過渡到最終接線。在不影響連接供電或停電時(shí)間最短的情況下投入變壓器或線路而互不干擾，并且對一級(jí)和二級(jí)部分的改建工作量最少。
3、經(jīng)濟(jì)性
主接線在滿足可靠性、靈敏性的要求下做到經(jīng)濟(jì)合理，即要做到節(jié)省一次投資、占地面積要少、電能損耗少。
3.2主接線方式的選擇
3.2.1幾種接線方式的簡介
1）單母接線：
單母線接線的優(yōu)點(diǎn)是簡單、清晰、設(shè)備少、運(yùn)行操作方便且有利于擴(kuò)建，但可靠性、靈活性不高。若母線故障或檢修，會(huì)造成全部出線停電。
單母線接線適用于出線回路少的小型變配電所，一般供三級(jí)負(fù)荷，兩路電源進(jìn)線的單母線可供二級(jí)負(fù)荷。
2）單母分段接線：
優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，必須斷開接在該分段上的全部電源和出線，這樣就減少了系統(tǒng)的發(fā)電量，并使該段單回路供電的用戶停電。
缺點(diǎn)：任一出線斷路器檢修時(shí)，該回路必須停止工作。
單母線分段接線，雖然較單母線接線提高了供電可靠性和靈活性，但當(dāng)電源容量較大和出線數(shù)目較多，尤其是單回路供電的用戶較多時(shí)，其缺點(diǎn)更加突出。
因此， 一般認(rèn)為單母線分段接線應(yīng)用在6～10kV，出線在6回及以上時(shí)，每段所接容量不宜超過25MW；用于35～66kV時(shí)，出線回路不宜超過8回；用于110～220kV時(shí)，出線回路不宜超過4回。
在可靠性要求不高時(shí)，或者在工程分期實(shí)施時(shí)，為了降低設(shè)備費(fèi)用，也可使用一組或兩組隔離開關(guān)進(jìn)行分段，任一段母線故障時(shí)，將造成兩段母線同時(shí)停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完好段即可恢復(fù)供電。
3）雙母線接線：
優(yōu)點(diǎn)：雙母線接線具有供電可靠,檢修方便,調(diào)度靈活或便于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)。
缺點(diǎn)：這種接線所用設(shè)備多(特別是隔離開關(guān)),配電裝置復(fù)雜,經(jīng)濟(jì)性較差;在運(yùn)行中隔離開關(guān)作為操作電器,容易發(fā)生誤操作,且對實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化不便;尤其當(dāng)母線系統(tǒng)故障時(shí),須短時(shí)切除較多電源和線路,這對特別重要的大型發(fā)電廠和變電所是不允許的。
適用范圍：6-10KV配電裝置當(dāng)短路電流較大，出線裝設(shè)電抗器時(shí);35-60KV配電裝置的出線回路數(shù)超過八回時(shí);110KV出線回?cái)?shù)為6回及以上時(shí)；220KV配電裝置出線回?cái)?shù)為4回及以上時(shí)。
4)需要裝設(shè)旁路母線的情況：
為了使采用單母線分段或雙母線的配電裝置檢修斷路器時(shí)，不致使終斷該回路供電，可增設(shè)旁路母線。
其設(shè)置原則是：采用分段單母線或雙母線的110KV-220KV配電裝置，當(dāng)斷路器不允許停電檢修時(shí)，一般需要裝設(shè)旁路母線；35-60KV配電裝置中，一般不設(shè)旁路母線；6-10KV配電裝置，可不設(shè)旁路母線。
3.2.2選擇設(shè)計(jì)方案
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，可初步設(shè)計(jì)以下五種設(shè)計(jì)方案：
方案一（圖3-1）：
高壓側(cè)：雙母分段；中壓側(cè)：雙母分段；低壓側(cè)：單母分段接線。
圖3-1 方案一主接線圖
方案二（圖3-2）：
高壓側(cè)：單母分段接線；中壓側(cè)：雙母線接線；低壓側(cè)：單母分段接線。
圖3-2 方案二主接線圖
方案三（圖3-3）：
高壓側(cè)：雙母接線帶旁路;中壓側(cè)：雙母線帶旁路；低壓側(cè)；雙母線分段不帶旁路。
圖3-3 方案三主接線圖
方案四（圖3-4）：
高壓側(cè)：雙母分段接線；中壓側(cè)：雙母分段接線;低壓側(cè)：單母分段接線。
圖3-4 方案四主接線圖
方案五（圖3-5）：
高壓側(cè)：雙母接線；中壓側(cè)：雙母線帶旁路接線；低壓側(cè)：雙母線接線。
圖3-5 方案五主接線圖
初步確定以上五種方案，然后進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，由于該設(shè)計(jì)中短路點(diǎn)選擇較為籠統(tǒng)，所以只需從設(shè)備數(shù)量出發(fā)，進(jìn)行粗略比較，設(shè)備少者較為經(jīng)濟(jì)。
兼顧可靠性，靈活性，對于220KV側(cè)由于負(fù)荷較大，進(jìn)線為兩回，且相對對于可靠性要求較高，所以兼顧其對于經(jīng)濟(jì)性要求可選用雙母分段接線方式；對于中壓側(cè)，負(fù)荷270MW，出線8回，負(fù)荷相對也較大，對可靠性要求也比較高，且要具有一定的調(diào)度靈活性，兼顧經(jīng)濟(jì)性也選用雙母分段較為合適；對于低壓側(cè)，負(fù)荷12MW，出線13回，負(fù)荷較小但出線回?cái)?shù)較多，兼顧供電靈活性，可靠性和投資的經(jīng)濟(jì)性考慮采用單母分段接線。所以可以確定選用方案四作為本次設(shè)計(jì)的主接線形式。
4主變壓器的選擇
4.1概述
變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量基本原始資料外，還應(yīng)依據(jù)電力系統(tǒng)5-10年的發(fā)展規(guī)劃負(fù)荷、輸送功率大小、饋線回路數(shù)、電壓等級(jí)以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。
選擇主變壓器型式時(shí)，應(yīng)考慮以下問題：相數(shù)、繞組數(shù)與結(jié)構(gòu)、 繞組接線組別（在電廠和變電站中一般都選用YN，d11常規(guī)接線）、調(diào)壓方式、 冷卻方式。
容量為300MW及以下機(jī)組單元鏈接的主變壓器和330KV及以下電力系統(tǒng)中，在不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，應(yīng)選用三相變壓器。由于本變電所具有三種電壓等級(jí)220KV、110KV、10KV，各側(cè)的功率均達(dá)到變壓器額定容量的15%以上，低壓側(cè)需裝設(shè)無功補(bǔ)償，因此主變壓器宜采用三繞組變壓器，且本變電所的接地方式適合采用自耦變壓器。由于本所是樞紐變電所，在中低壓側(cè)已形成環(huán)網(wǎng)，變電所應(yīng)設(shè)置2臺(tái)主變壓器。因此本所選用兩臺(tái)同樣型號(hào)的無勵(lì)磁調(diào)壓三繞組自耦變壓器。當(dāng)系統(tǒng)處于最大運(yùn)行方式時(shí)兩臺(tái)變壓器同時(shí)投入使用，最小運(yùn)行方式或檢修時(shí)只投入一臺(tái)變壓器且能滿足供電要求。介于本地區(qū)的自然地理環(huán)境以及變電所本身的特點(diǎn)，冷卻方式采用自然風(fēng)冷卻。
4.2變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇
選擇變壓器的容量，同時(shí)要考慮該變電站以后擴(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量，為保證供電可靠性避免一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)影響其供電，變電站中一般裝設(shè)兩臺(tái)變壓器?？紤]到兩臺(tái)變壓器同時(shí)發(fā)生故障的概率較小，且當(dāng)一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電站的正常供電，故一般選兩臺(tái)變壓器互為備用。
主變壓器容量一般按變電所建成5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到運(yùn)期10-20年負(fù)荷發(fā)展。對于城郊變電所，主變壓器容量應(yīng)于城市規(guī)劃相結(jié)合。變壓器的最大負(fù)荷為。根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量，對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)其余變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力后允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷；對具有兩臺(tái)主變壓器的變電所，其中一臺(tái)主變壓器的容量應(yīng)大于等于全負(fù)荷的70%或者全部重要負(fù)荷。兩者中，取最大值作為確定主變壓器的容量的依據(jù)?？紤]到變壓器每天的負(fù)荷不是均衡的，計(jì)及欠負(fù)荷期間節(jié)省的使用壽命，可用于在過負(fù)荷期間中消耗，故可選較小容量的主變壓器作為過負(fù)荷計(jì)算，以節(jié)省主變壓器的投資。
對于裝兩臺(tái)變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量一般按下式進(jìn)行計(jì)算：
SN=0.7SM （4-1）
SM為變電所最大負(fù)荷。這樣，當(dāng)一臺(tái)停運(yùn)時(shí)可保證70%的負(fù)荷供電，考慮到變壓器事故過負(fù)荷能力為30%則可保證短時(shí)間對91%的負(fù)荷供電。
最大容量的計(jì)算公式為：
Smax=PNmax/cos （4-2）
110KV的最大容量計(jì)算：
Smax1=270/0.87=310.34MW
10KV容量計(jì)算：
SN2=12/0.85=14.12MW
變壓器容量的計(jì)算：
SM≥0.75(310.34+14.12)=243.35MVA
SM為考慮同期系數(shù)后的變電所最大負(fù)荷容量：
現(xiàn)在選擇兩臺(tái)三繞組變壓器:
Se≥0.7×Sm=0.7×243.3=170.34MVA
所以按70%滿負(fù)荷運(yùn)行安裝總?cè)萘繛?
∑Se=2×170.34=340.69MVA.
考慮到變電站以后擴(kuò)建的情況，決定選擇主變?nèi)萘繛镾N=180MVA
4.3主變壓器的形式選擇
1）相數(shù)的選擇
選擇主變壓器的相數(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)變電站的基本數(shù)據(jù)以及所設(shè)計(jì)變電站的實(shí)際情況來選擇。容量為300MW及以下機(jī)組單元接線的變壓器和330KV及以下電力系統(tǒng)中，一般選用三相變壓器。
考慮到單相變壓器組，相對投資較大，占地較多，運(yùn)行費(fèi)用損耗大，同時(shí)配電裝置及二次保護(hù)接線復(fù)雜，也增加了維護(hù)倒閘操作的工作量。本次設(shè)計(jì)的變電站，所址建在平原地區(qū)，交通便利，不說運(yùn)輸條件限制，所以本次設(shè)計(jì)選用三相變壓器。
2）繞組數(shù)的選擇
在具有三個(gè)變壓等級(jí)的變電站，可采用兩臺(tái)雙繞組變壓器或一臺(tái)三繞組變壓器。一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用控制和輔助設(shè)備比相對的兩臺(tái)變壓器較少。三繞組變壓器每個(gè)繞組所通過的容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的15%以上，否則繞組不能充分利用。
本次設(shè)計(jì)的電所具有三種電壓等級(jí)，考慮到運(yùn)行維護(hù)中暗轉(zhuǎn)調(diào)試靈活。
操作上滿足各種機(jī)電保護(hù)的需求，工作量少及占地面積小，價(jià)格便宜等因素，故本次設(shè)計(jì)變電所選用三繞組變壓器。
3）主變調(diào)壓方式的選擇
為了保證供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。當(dāng)無功充足時(shí)，常采用調(diào)節(jié)變壓器分接頭進(jìn)行調(diào)壓。
調(diào)壓分為兩種，一種是不帶負(fù)荷進(jìn)行切換，稱為無載調(diào)壓；調(diào)壓范圍通常為±2×2.5%以內(nèi)；另一種為帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍可達(dá)30%，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。
由于變電站電壓波動(dòng)較大，要求實(shí)現(xiàn)常調(diào)壓，故本次設(shè)計(jì)選擇有載調(diào)壓方式。
4 )連接組別的選擇
變壓器三相繞組的連接組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行，電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式有星形和三角形。因此，變壓器三相繞組的聯(lián)結(jié)方式應(yīng)根據(jù)具體工程來確定。
在變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及三次諧波對電源的影響因素，主變壓器連接組號(hào)一般都選用YN11常規(guī)接線。
全星形接線雖然有利于并網(wǎng)時(shí)相位一致，而且星形接法，零序電流沒有通路，相當(dāng)于與外電路斷開，即零序電抗無限大，對限制單相及兩相短路電流都有利，同時(shí)便于接消弧線圈限制短路電流。但是用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)時(shí)，三次諧波無通路將引起波形畸變，并對通訊系統(tǒng)造成干擾，也影響保護(hù)整定的靈敏度。我國規(guī)定110kV以上的電壓等級(jí)的變壓器繞組通常選用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)，而且要考慮到三次諧波的影響，會(huì)使電流、電壓畸變。采用三角形可以消除三次諧波的影響。
所以本次設(shè)計(jì)選擇Y0/Y0/△接線方式。
5）主變壓器的冷卻方式
隨其形勢和容量的不同而異，一般采用的冷卻方式有：自然冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。
自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻方式：一般適用于中、小型變壓器。
強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻：一般用于容量在31.5MVA 及以上的大容量變壓器，具有散熱效率高，節(jié)約材料，減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)，但是他要以水源充足為前提，且要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。
所以，本設(shè)計(jì)選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。
4.4主變壓器容量的確定
綜上所述，本經(jīng)查閱相關(guān)資料和手冊，主變壓器確定為:
兩臺(tái)型號(hào)為：SFP7-180000/220
額定電壓：220±2×2.5%/121/10.5 kV
阻抗電壓百分?jǐn)?shù)：高-中：14；高-低：23；中-低：7；
容量比為：100/100/50
連接組別：YN,yn0，d11
空載損耗：121kW
負(fù)載損耗：425kW
空載電流：0.7%
5變電站短路電流計(jì)算
5.1概述
電力系統(tǒng)的設(shè)備在運(yùn)行中必須考慮到在短路和不正常運(yùn)行狀態(tài)下的狀態(tài)，最常見的危險(xiǎn)是發(fā)生各種形式的短路，包括：單相接地短路、兩相短路和兩相接地短路。其中，三相短路情況是對稱的短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都屬于不對稱短路。
三相對稱短路情況相對于其他兩種情況發(fā)生概率較小，但是是一種最為嚴(yán)重的短路情況，應(yīng)該給以足夠重視。因此我們采用三相短路來計(jì)算短路電流，并檢驗(yàn)電器設(shè)備的穩(wěn)定性。
5.2短路電流計(jì)算的目的
（1）電氣主接線的比較與選擇；
（2）選擇導(dǎo)線的電氣設(shè)備；
（3）確定中性點(diǎn)的接地方式；
（4）計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺；
（5）定分裂導(dǎo)線間隔棒的距離；
（6）驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；
（7）選擇繼電保護(hù)裝置和進(jìn)行整定計(jì)算。
5.3短路電流的假設(shè)條件和原則：
（1）正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對稱運(yùn)行。
（2）所有電源的電勢相位角相同。
（3）系統(tǒng)中同步和異步電機(jī)均為理想電機(jī)，不考慮電機(jī)磁飽和、磁滯、渦流及導(dǎo)體
集膚效應(yīng)的影響；轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子三相繞組空間位置相差120°電氣角度。
（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)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。
（5）除計(jì)算短路電流的衰減時(shí)間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外，元件的電阻都略去不計(jì)。
（6）輸電線路的電容略去不計(jì)。
5.4計(jì)算步驟
（1） 選擇并標(biāo)示設(shè)計(jì)中計(jì)算的短路點(diǎn)。
（2）畫等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)）圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。
（3） 化簡等值網(wǎng)絡(luò)，為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。
（4） 求計(jì)算電抗
（5） 由運(yùn)算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。
（6） 計(jì)算無限大容量(或=3)的電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。
（7） 計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。
（8） 計(jì)算短路電流沖擊值。
5.5短路電流計(jì)算的基準(zhǔn)值
高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗，采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，為了計(jì)算方便選取如下基準(zhǔn)值：
基準(zhǔn)容量：SB=100MVA
基準(zhǔn)電壓: UB=UAV (kV) 10.5 115 230
5.6短路電流計(jì)算
1)各繞組的短路電壓分別為：
UK1%=0.5(14+23-7)=15
UK2%=0.5(14+7-23)=-1
UK3%=0.5(7+23-14)=8
2) 各繞組的電抗計(jì)算標(biāo)幺值分別為：
XT1’=(Uk1%/100)× (SB/SN)=（15/100）×（100/180）=0.083
XT2’=(Uk2%/100)×(SB/SN)=0
XT3’=(Uk3%/100)×(SB/SN)=0.044
3）計(jì)算進(jìn)線電抗及系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值:
兩回進(jìn)線線LGJ-240/32km（考慮兩回線并聯(lián)）:
查表計(jì)算可得
XL*=XL×SB/U2aV=0.0104
由系統(tǒng)出線短路電流標(biāo)幺值為26可知系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值為：
Xd*=1/26=0.038
所以變電站進(jìn)線外的電抗標(biāo)幺值為：
Xdl*= XL*+ Xd*=0.0104+0.038=0.142
圖5-1 等效短路計(jì)算圖
三繞組電抗都為并聯(lián)關(guān)系：XT*=0.0415 XT*=0 XT*=0.22
4)短路電流計(jì)算
短路電流有效值：
If1*=1/0.142=20.66
If2*=1/(0.142+0+0.0415)=11.123
If3*=1/(0.142+0.22+0.0415)=8.94
有名值計(jì)算：
If1=20.66×100/( 3×230 )=5.186kA
If2=11.123×100/(3×115)=5,.584kA
If3=8.94×100/(3×10.5)=49.157kA
短路電流沖擊值：
ish1=1.8×2×5.186=13.2kA
ish2 =1.8×2×5.584=14.215kA
ish3 =1.8×2×49.147=125.233KA
全電流最大有效值算：
IM1=1.0675×2×5.186=7.892kA
IM2=1.0675×2×5.584=14.215kA
IM3=1.0675×2×49.157=74.211kA
6電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)
6.1概述
導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇設(shè)計(jì)是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確的選擇是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要條件。進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，在保證安全可靠的前提下，根據(jù)工程實(shí)際積極采取穩(wěn)妥先進(jìn)的技術(shù)措施，并注意節(jié)約投資，選擇適當(dāng)?shù)碾姎庠O(shè)備。
電氣設(shè)備必須按正常條件進(jìn)行選擇，用短路條件校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性，并按環(huán)境條件校核電氣設(shè)備的基本使用條件。
6.1.1電氣設(shè)備的選擇原則
電氣設(shè)備選擇的一般原則是：
1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修。短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要：
2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件進(jìn)行校驗(yàn);
3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理；
4）選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種；
5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號(hào)一致；
6）選用的新產(chǎn)品應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，且正式鑒定合格；
6.1.2電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件
1）按正常條件選擇導(dǎo)體和電氣：
①電壓：所選電壓和電纜允許最高工作電壓Uymax不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓Ugmax，即Uymax≥Ugmax。
一般電纜和電氣允許的最高工作電壓，當(dāng)額定電壓在220kV及以下時(shí)為1.15Ug，而實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的最高電壓Ugmax 一般不超過1.1Ug。
②電流：導(dǎo)體和電器長期允許電流Iy應(yīng)不小于本回路的最大持續(xù)工作電流工作電流Igmax，即：Iy≥Igmax。
2）按短路情況進(jìn)行校驗(yàn)
電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗(yàn)，一般校驗(yàn)時(shí)取三相短路時(shí)的短路電流，如用熔斷器保護(hù)的設(shè)備科不校驗(yàn)熱穩(wěn)定。例如用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。
①短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)
校驗(yàn)條件：
QOl ≤Qr；Ir2tdz≤Ir2t 。 （6-1）
QOl___短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)。
Qr——短路時(shí)導(dǎo)體和電氣允許的熱效應(yīng)。
I r___t秒內(nèi)允許通過的短時(shí)熱電流。
演算熱穩(wěn)定時(shí)間：tdz=tb+tol
tb——斷電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間
to l—-相應(yīng)斷路器的全斷開時(shí)間
②短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)
校驗(yàn)條件：
I ch ≤idf；Ich≤Idf （6-2）
ich——短路直流沖擊峰值；
Ich——短路沖擊電流有效值；
Idf ，Idf——電氣允許通過的電流峰值及有效值；
6.2斷路器的選擇
6.2.1概述
高壓斷路器是發(fā)電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開關(guān)電器。高壓斷路器的功能是：正常運(yùn)行倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備和線路接入電網(wǎng)或退出運(yùn)行，起控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路，保證無故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。高壓斷路器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備，其最大特點(diǎn)就是能斷開電器中負(fù)荷電流和短路電流。除需要滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)該考慮便于安裝、運(yùn)行、和維護(hù)，并經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后才能確定。
6.2.2斷路器的選擇
1、220kV側(cè)斷路器的選擇
1）額定電壓選擇：Un≥Ug（電網(wǎng)工作電壓）
2）額定電流的選擇:In≥Ig(最大持續(xù)工作電流)
考慮到變壓器在電壓減低5%時(shí)其出力不變，所以相應(yīng)回路Igmax=1.05In
即：Igmax=1.05×Sn/3Un=(270/0.87+12/0.85)/( 3 ×220) ×1.05
=0.9kA
按開斷能力選擇IQF≥IM1=7.829kA
按以上可初步確定為斷路器：SW4-220
其參數(shù)如下：
表6-1 SW4-220 參數(shù)
型號(hào)
電壓（KV）
電流
極限通過電流（KA）
熱穩(wěn)定電流(5s)
合閘時(shí)間（s）
額定
最大
額定（A）
斷開(KA)
最大
有效
SW4-220
220
252
1000
18.4
55
32
21
0.25
校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性：
ish1=13.2kA<55kA
熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：tdz=tz+0.05β'' （6-1）
β''=I''/I∞=1
取t=5s時(shí)查表可得周期分量等值時(shí)間曲線得tz=4.4s
故 tdz=4.45s
I∞tdz=5.1862×4.45=119.68<212 ×5=2205 滿足要求。
2、對于110kV側(cè)同樣可選擇斷路器SW2-110Ⅱ型
型號(hào)
電壓（KV）
電流
極限通過電流（KA）
熱穩(wěn)定電流(4s)
合閘時(shí)間（s）
額定
最大
額定（A）
斷開(KA)
最大
有效
SW2-110Ⅱ
110
121
2000
100
63.41
40
≤0.20
表6-2 SW2-110Ⅱ參數(shù)
ish2=14.215kA<63.41kA 滿足要求
熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：
取t=4s時(shí)查表可得周期分量等值時(shí)間曲線得tz=3.4s
故 tdz=3.45s
I∞tdz=5.5842×3.45=107.575<402 ×4=6400 滿足要求。
開斷電流能力： IQF=40kV>IM2=8.43kV
3、對于10kV可選擇SN4-10G：
表6-3 SN4-10G參數(shù)
型號(hào)
電壓（KV）
電流
極限通過電流（KA）
熱穩(wěn)定電流(5s)
合閘時(shí)間（s）
額定
最大
額定（A）
斷開(KA)
最大
有效
SN4-10G
10
15
5000
105
300
173
120
0．65
校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性：
ish3=125.133kA<300kA 滿足要求
熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：
tdz=tz+0.05β''2
β''=I''/I∞=1
取t=5s時(shí)查表可得周期分量等值時(shí)間曲線得tz=4.4s
故 tdz=4.45s
I∞2tdz=1202×5=72000>49.1572 ×4.45=10753.027 滿足要求。
開斷電流能力： IQF=105kA>IM2=74.211kA
6.3隔離開關(guān)的選擇
6.3.1概述
隔離開關(guān)的主要功能是保證高壓電器及其裝置在檢修工作時(shí)的安全，不能用來切斷、投入負(fù)荷電流或開斷短路電流，僅允許用于不產(chǎn)生強(qiáng)大電弧的某些切換操作。
隔離開關(guān)的型號(hào)選擇應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。另外根據(jù)隔離開關(guān)操作控制要求，還應(yīng)選擇其配用的操作機(jī)構(gòu)。屋內(nèi)式8000A以下隔離開關(guān)一般用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu);220KV及以上高位布置的隔離開關(guān)，宜采用電動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)。
隔離開關(guān)的配置：
1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口與電源隔離。
2）中性點(diǎn)直接接地的普通變壓器，均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地。
3）在母線上的避雷器和電壓互感器，宜合用一組隔離開關(guān)，保證電器和母線的檢修安全，每段母線上宜裝設(shè)1-2組接地刀閘。
4）接在變壓器引出線或中性點(diǎn)的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)。
5）當(dāng)饋電線路的用戶側(cè)沒有電源時(shí)，斷路器通往用戶的那一側(cè)可以不裝設(shè)隔離開關(guān)。但為了防止雷電過電壓，也可以裝設(shè)。
6.3.2隔離開關(guān)的選擇
同斷路器選擇一樣，按正常額定情況進(jìn)行選擇，短路情況進(jìn)行校驗(yàn)。
1、220kV隔離開關(guān)
Igmax=0.9kA
滿足額定情況可選擇GW6-220G:
表6-4 GW6-220G 參數(shù)
型號(hào)
額定電壓
額定電流
動(dòng)穩(wěn)電流
熱穩(wěn)電流
GW6-220G
220kV
1000A
50kA
21kA(5s)
校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性：
ish1=13.2kA<55kA 滿足要求
熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：
tdz=tz+0.05β''2 β''=I''/I∞=1
取t=5s時(shí)查表可得周期分量等值時(shí)間曲線得tz=4.4s
故 tdz=4.45s
I∞tdz=5.1862×4.45=119/68<212 ×5=2205 滿足要求。
2、110kV側(cè)隔離開關(guān)選擇
Igmax=1.71kA
選擇GW4-110D：
表6-5 GW4-110D 參數(shù)
型號(hào)
額定電壓（kV）
額定電流（A）
動(dòng)穩(wěn)電流(kA)
熱穩(wěn)電流(kA)
GW4-110D
110
2000
104
46（4）
校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性：
ish2=14.215kA<104kA 滿足要求
熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：
tdz=tz+0.05β''2 β''=I''/I∞=1
取t=4s時(shí)查表可得周期分量等值時(shí)間曲線得tz=3.4s
故 tdz=3.45s
I∞tdz=5.5842×3.45=107.575<462 ×4=8464滿足要求。
3、10kV側(cè)隔離開關(guān)
Igmax=0.856kA 滿足額定電壓條件
選擇GN10-10T-4000型：
表6-6 GN10-10T-4000 參數(shù)
型號(hào)
額定電壓（kV）
額定電流（A）
動(dòng)穩(wěn)電流(kA)
熱穩(wěn)電流(kA)
GN10-10T-4000
10
4000
160
75（5s）
校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性：
ish3=125.133kA<160kA 滿足要求
熱穩(wěn)定性校驗(yàn)：
tdz=tz+0.05β''2
β''=I''/I∞=1
取t=5s時(shí)查表可得周期分量等值時(shí)間曲線得tz=4.4s
故 tdz=4.45s
I∞2tdz=49.1572×4.45=10753.027<752 ×5=28125 滿足要求。
6.4高壓熔斷器的選擇
熔斷器是最簡單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害；按安裝條件及用途選擇不同類型高壓熔斷器如屋外跌落式、屋內(nèi)式，對于一些專用設(shè)備的高壓熔斷器應(yīng)選專用系列；我們常說的保險(xiǎn)絲就是熔斷器類。
對于一般的高壓斷路器。其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓。對于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓及斷流量來選擇。
表6-7 RN2-10參數(shù)
安裝地點(diǎn)
型號(hào)
電壓等級(jí)
額定電流
斷流容量
組數(shù)
10kV電壓互感器
RN2-10
10kV
0.5A
1000MVA
2
6.5互感器的選擇
6.5.1概述
感器分為電壓互感器和電流互感器兩大類，其主要作用有：將一次系統(tǒng)的電壓、電流信息準(zhǔn)確地傳遞到二次側(cè)相關(guān)設(shè)備；將一次系統(tǒng)的高電壓、大電流變換為二次側(cè)的低電壓（標(biāo)準(zhǔn)值）、小電流（標(biāo)準(zhǔn)值），使測量、計(jì)量儀表和繼電器等裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并降低了對二次設(shè)備的絕緣要求；將二次側(cè)設(shè)備以及二次系統(tǒng)與一次
系統(tǒng)高壓設(shè)備在電氣方面很好地隔離，從而保證了二次設(shè)備和人身的安全。
關(guān)于電流互感器的配置和使用：
1)電流互感器的接線應(yīng)遵守串聯(lián)原則：即一次繞阻應(yīng)與被測電路串聯(lián)，而二次繞阻則與所有儀表負(fù)載串聯(lián)。
2）按被測電流大小，選擇合適的變化，否則誤差將增大。同時(shí)，二次側(cè)一端必須 接地，以防絕緣一旦損壞時(shí)，一次側(cè)高壓竄入二次低壓側(cè)，造成人身和設(shè)備事故。
3）二次側(cè)絕對不允許開路。
4）為了滿足測量儀表、繼電保護(hù)、斷路器失靈判斷和故障濾波等裝置的需要，在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段斷路器、母線斷路器、旁路斷路器等回路中均設(shè)2～8個(gè)二次繞阻的電流互感器。對于大電流接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對于小電流接地系統(tǒng)，依具體要求按二相或三相配置
5）對于保護(hù)用電流互感器的裝設(shè)地點(diǎn)應(yīng)按盡量消除主保護(hù)裝置的不保護(hù)區(qū)來設(shè)置。
6) 為了防止支柱式電流互感器套管閃絡(luò)造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側(cè)
電流互感器的選擇原則：
1)電流互感器額定電壓不小于裝設(shè)點(diǎn)線路額定電壓 。
2)根據(jù)二次回路的要求選擇電流互感器的準(zhǔn)確度并校驗(yàn)準(zhǔn)確度。
3)校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。
關(guān)于電壓互感器的配置和使用：
1）電壓互感器在投入運(yùn)行前要按照規(guī)程規(guī)定的項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)檢查。例如，測極性、連接組別、搖絕緣、核相序等。
2）電壓互感器的接線應(yīng)保證其正確性，一次繞組和被測電路并聯(lián)，二次繞組應(yīng)和所接的測儀表、繼電壓互感器電保護(hù)裝置或自動(dòng)裝置的電壓線圈并聯(lián)，同時(shí)要注意極性的正確性。
3）接在電壓互感器二次側(cè)負(fù)荷的容量應(yīng)合適，接在電壓互感器二次側(cè)的負(fù)荷不應(yīng)超過其額容量，否則，會(huì)使互感器的誤差增大，難以達(dá)到測量的正確性。
4）電壓互感器二次側(cè)不允許短路。
5）為了確保人在接觸測量儀表和繼電器時(shí)的安全，電壓互感器二次繞組必須一點(diǎn)接地。
壓互感器的選擇原則，可以考慮滿足電壓、電流及準(zhǔn)確度等級(jí)選擇，由于電壓互感器由高壓熔斷器接入所以可以省略短路條件校驗(yàn)。
6.5.2電流互感器的選擇
1)220kV側(cè)電壓互感器
①Un≥Ug ②額定電流 In≥Igmax=0.9kA;
選擇LCLWD-220：
表6-8 LCLWD-220 參數(shù)
型號(hào)
額定電流比
級(jí)次組合
準(zhǔn)確級(jí)次
二次負(fù)荷
1s熱穩(wěn)定性
動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)
LCLWD-220
4×300/5
D/DD/0.5
D
1.2
60
60
0.5
動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：2I1nKdw=2×1.2×60=101.82kA>ish1=13.2kA 滿足要求。
熱穩(wěn)定性校驗(yàn)： （1.2×34）2=1664.64>I∞2tdt=5.1862×4.45=119.68
滿足要求。
110kV側(cè)電流互感器：
①Un≥Ug ②額定電流 In≥Igmax=1.71kA
選擇LCWD-110型電流互感器：
表6-9 LCWD-110 參數(shù)
型號(hào)
額定電流比
級(jí)次組合
準(zhǔn)確級(jí)次
二次負(fù)荷
1s熱穩(wěn)定性
動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)
LCWD-110
2×600/1
D/D20.5
D1
1.2
36
70
動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：2I1nKdw=2×1.2×70=118.79kA>ish2=14.215kA 滿足要求。
熱穩(wěn)定性校驗(yàn)： （1.2×36）2=1866.24>I∞2tdt=5.5842×3.45=107.575
滿足要求。
10kV側(cè)電流互感器的選擇：
①Un≥Ug ②額定電流 In≥Igmax=0.856kA
選擇LMC-10
表6-10 LMC-10參數(shù)
型號(hào)
額定電流比
級(jí)次組合
準(zhǔn)確級(jí)次
二次負(fù)荷
1s熱穩(wěn)定性
動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)
LMC-10
2000/5
0.5/3
0.5
3
75
90
3
動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：2I1nKdw=2×3×90=381.83kA>ish1=125.133kA 滿足要求。
熱穩(wěn)定性校驗(yàn)： （3×75）2=50625>I∞2tdt=49.1572×4.45=10753.027滿足要求
6.5.3電壓互感器的選擇
電壓互感器是將電力系統(tǒng)的一次電壓按照一定的比例縮小為要求的二次電壓，向測量表計(jì)和繼電器供電。根據(jù)電壓互感器的用途、安裝地點(diǎn)及無油化和絕緣等級(jí)要求。電壓互感器的配置應(yīng)能保證在主接線的運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不得失壓，同期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。
每組母線的三相上裝設(shè)電壓互感器。出線側(cè)的一項(xiàng)上應(yīng)裝設(shè)電容式電壓互感器。利用其絕緣套管末屏抽取電壓，則可省去單項(xiàng)電壓互感器。
（一） 電壓互感器型號(hào)選擇
查《電力工程設(shè)計(jì)手冊（3）》P1243表24-3，《發(fā)電廠電氣部分》（第三版）P348，《電力設(shè)備選型手冊》P ,得各電壓等級(jí)電壓互感器見下表：
表6-11 電壓互感器的配置要求
設(shè)備
名稱
安裝地點(diǎn)
型號(hào)
電壓互感器
220KV母線
TYD—220/—0.005
橋斷路器兩側(cè)連接點(diǎn)
JDCF—110WB,0.2/3P級(jí)
10KV母線
JSJW—10，0.5級(jí)
表6-12 所選變壓器的參數(shù)
型號(hào)
最大容量（V·A）
額定電壓（KV）
二次繞組1額定容量（V·A）0.5級(jí)
一次繞組
二次繞組
輔助繞組
TYD—220/—0.005
1200
0.1
150
JDCF—110WB,0.2/3P級(jí)
2000
150
JSJW—10，0.5級(jí)
960
10
0．1
120
是對應(yīng)于在測量儀表所要求的最高準(zhǔn)確級(jí)下，電壓互感器的額定容量。是二次負(fù)荷，它與測量儀表的類型，數(shù)量和接入電壓互感器的接線方式有關(guān)，電壓互感器的三相負(fù)荷經(jīng)常是不平衡的，所以通常用最大一相的負(fù)荷和電壓互感器一相的額定容量相比較。
6.6母線選擇
根據(jù)矩形、槽形和管形母線的使用范圍、母線的截面形狀，應(yīng)該保證集膚效應(yīng)系數(shù)盡可能低、散熱良好、機(jī)械強(qiáng)度高、安裝簡便和連接方便以及變電所的周圍環(huán)境和實(shí)際情況母線的選擇。
1、220KV母線的選擇
1）母線型號(hào)選擇
一般情況下采用鋁母線；在持續(xù)工作電流較大、且位置特別狹窄的發(fā)電機(jī)、變壓器出口處，以及污穢對鋁有嚴(yán)重腐蝕而對銅腐蝕較輕的場所，采用銅母線。
35KV及以下且正常工作電流不大于4000A時(shí)，宜選用矩形導(dǎo)體；在4000~8000A時(shí)，一般選用槽型導(dǎo)體；8000A以上工作電流選管形導(dǎo)體或鋼芯鋁絞線構(gòu)成的組合導(dǎo)線。
導(dǎo)體的布置方式應(yīng)根據(jù)載流量的大小、短路短路水平和配電裝置的具體情況而定。鋼芯鋁絞線母線、管形母線一般采用三相水平布置；矩形、雙槽形母線常見布置方式有三相水平和三相垂直布置。
對于負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)大，傳輸容量大，長度在20m以上的母線（如發(fā)動(dòng)機(jī)至主變壓器、配電裝置的母線），應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線的截面。變壓器220KV母線上最大持續(xù)工作電流為：
=0.9kA
實(shí)際環(huán)境溫度為20攝氏度的修正系數(shù)為K=1.05
根據(jù)Igmax≤KIy,得Iy≥900/1.05=857.143A
＜4000A,所以用矩形導(dǎo)體。
因?yàn)?5300h/年，查鋁質(zhì)矩形
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