某區(qū)域220KV變電站電氣部分初步設計.doc

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ZHEJIANG WATER CONSERVANCY AND HYDROPOWER COLLEGE畢業(yè)設計（論文）題目：某區(qū)域220KV變電站電氣部分初步設計系 （部）： 電氣工程系 專業(yè)班級： 發(fā)電廠及電力系統（電力072） 姓 名： 季賢軍 學 號： 200706074 指導教師： 陳永勝 陳俊杰 2010 年 5 月 1 日引言變電站是電力系統的重要組成部分，它直接影響整個電力系統的安全與經濟運行，是聯系發(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。變電站是電力系統中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網聯系起來。我國電力系統的變電站大致分為四大類：升壓變電站，主網變電站，二次變電站，配電站。我國電力工業(yè)的技術水平和管理水平正在逐步提高，對變電所的設計提出了更高的要求，更需要我們提高知識理解應用水平，認真對待。現階段：全面做好“十二五”發(fā)展規(guī)劃，加快電網重點工程建設，進一步加強企業(yè)經營管理，推進“三集五大”體系建設，加大科技創(chuàng)新和管理創(chuàng)新力度，繼續(xù)加強“三個建設”。電力力布局由注重就地平衡向全國乃至更大范圍優(yōu)化統籌轉變，電力結構由過度依賴煤電向提高非化石能源發(fā)電比重轉變，推進集約化發(fā)展和標準化建設，充分發(fā)揮國家電網在電力市場化、能源清潔化、經濟低碳化、生活方式現代化中的基礎性作用；實現供配電輸送無縫隙，無錯誤結合我國電力現狀，為國民經濟各部門和人民生活供給充足、可靠、優(yōu)質、廉價的電能，優(yōu)化發(fā)展變電站，根據當地電力系統發(fā)展規(guī)劃，擬在某區(qū)域新建一座220KV變電站，本題課題聯系實際。本次設計是在掌握變電站生產過程的基礎上完成的。通過它可以復習鞏固了專業(yè)課程的有關內容，拓寬了知識面，增強了工程觀念，培養(yǎng)了變電站設計的能力。同時對能源、發(fā)電、變電和輸電的電氣部分有個詳細的概念，能熟練的運用有些知識，如短路計算的基本理論和方法、主接線的設計、導體電氣設備的選擇等摘 要隨著我國科學技術的發(fā)展，特別是計算機技術的進步，電力系統對變電站的更要求也越來越高。本設計討論的是220KV變電站電氣部分的設計。首先對原始資料進行分析，選擇主變壓器，在此基礎上進行主接線設計，再進行短路計算，選擇電氣設備，關鍵字220KV,變電站；短路計算；電氣設備選擇。ABSTRACTWith the development of science and technology in China, particularly computing technology has advanced, the power system demands on substation more and more.The design is refer to the part of 220kV electrical substation design. First of all, analyze the original data and choose the main transformer, based on it , design the main wiring and Short Circuit Calculation, at last choose ；Electrical equipment SelectionKey Words 220KV，Substation；Short Circuit Calculation；Electrical equipment Selection目 錄引言2摘 要3ABSTRACT3目 錄41. 電氣主接線的設計51.1 主接線概述51.2 主接線設計原則71.3 主接線選擇82. 主變壓器的選擇112.1 主變壓器的選擇原則112.1.1 主變壓器臺數的選擇112.1.2 主變壓器容量的選擇112.1.3 繞組數量和連接形式的選擇122.2 主變壓器選擇結果123. 220KV變電站電氣部分短路計算143.1 變壓器的各繞組電抗標幺值計算143.2 10KV側短路計算153.3 220KV側短路計算183.4 110KV側短路計算194. 電氣設備的選擇224.1 斷路器和隔離開關的選擇234.1.1 220KV出線、主變側244.1.2 主變110KV側284.1.3 10KV限流電抗器、斷路器隔離開關的選擇304.2 電流互感器的選擇344.2.1 220KV側電流互感器的選擇354.2.2 110KV側的電流互感器的選擇374.2.3 10KV側電流互感器的選擇384.3 電壓互感器的選擇394.3.1 220KV側母線電壓互感器的選擇404.3.2 110KV母線設備PT的選擇414.3.3 10KV母線設備電壓互感器的選擇414.4.4 變壓器220KV側引接線的選擇與校驗414.4.5 變壓器110KV側引接線的選擇與校驗424.4.6 變壓器10KV側引接線的選擇與校驗434.5避雷器的選擇45結束語50參考文獻51附錄152主要設備清單表52附錄252主接線圖531. 電氣主接線的設計1.1 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，是電力系統網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。單母線接線及單母線分段接線1、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。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，大大增加了出線數目，使整體母線系統可靠性受到限制，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。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。兩組母線之間的聯絡，通過母線聯絡斷路器來實現。其特點有：供電可靠、調度靈活、擴建方便等特點。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出線數超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；110220KV出線數為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。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較多，且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的1.2 主接線設計原則電氣主接線設計的基本原則是以設計任務為依據，以國家經濟建設的方針、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、經濟、美觀的原則。1.3 主接線選擇根據原始資料的分析現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。方案主接線圖如下：圖1-1 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（方案2）如下圖：圖1-2 主接線方案二現對兩種方案比較如下10： 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自動化。經濟性設備相對少，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。從圖中以及數據綜合考慮，現確定第二方案為設計最終方案。2. 主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統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。2.1 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、根據變電所所帶負荷的性質和電網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。2.1.1 主變壓器臺數的選擇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。2.1.2 主變壓器容量的選擇（1）根據變電所所帶負荷的性質和電網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。（2）同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多。應從全網出發(fā)，推行系列化、標準化13。 2.1.3 繞組數量和連接形式的選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統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，否則就不能與現有35KV系統并網。因而就出現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。2.2 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據選定主變型號為：SFPS7-18000/220。主要技術參數如下：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。3. 220KV變電站電氣部分短路計算系統阻抗：220KV側電源近似為無窮大系統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3-1 系統圖的等值電路3.1 變壓器的各繞組電抗標幺值計算設SB=100MVA，UB=Uav3.2 10KV側短路計算f(3)-1短路時, 示意圖如下圖3-2 =0.018 =-0.241三角形變?yōu)樾切危簣D3-3 f-1短路的等值電路圖再次簡化因為 所以： =0.057 示意圖如下所示:圖3-4 f-1短路的等值電路圖再做三角形變換示意圖如下： 圖3-5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： 3.3 220KV側短路計算f-2短路時，示意圖如下圖所示。圖3-6短路的等值電路圖圖3-7XB*=XT*=XBS*=0.039+0.36=0.399圖3-8A電源（無窮大系統）的短路電流為：查汽輪發(fā)電機計算曲線有I=0.512所以短路電流有名值為沖擊電流11：短路容量：3.4 110KV側短路計算短路時圖3-9 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3-10 短路的等值電路圖A為無窮大系統所以有而 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：短路計算成果表表3-1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-311510.77827.4842146.8254. 電氣設備的選擇盡管電力系統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。電氣氣設備選擇的一般原則：1）.應按當地環(huán)境條件校驗；2）.應力求技術先進與經濟合理；3）.選擇導體時應盡量減少品種；4）.擴建工程應盡量使新老電氣設備型號一致；5）.選用新產品，均應具有可靠的實驗數據，并經正式鑒定合格。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。4.1 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，并經濟技術方面都比較后才能確定。根據目前我國斷路器的生產情況，電壓等級在10KV220KV的電網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隔離開關下同：額定電壓校驗： UNUNs 額定電流校驗： INImax 開斷電流： INbrI 動穩(wěn)定： iesish 熱穩(wěn)定： It2t Qk 4.1.1 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技術參數如下表：表4-1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 Qk It2t=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如下表：表4-2計算數據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。具體參數如下表所示： 表4-3計算數據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，其技術參數如下表：表4-4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 Qk It2t=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。具體參數如下表： 表4-5計算數據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。具體參數如下表： 表4-6計算數據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。4.1.2 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技術數據如下表所示：表4-7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：It2tQk It2t=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。具體參數如下表： 表4-8計算數據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其技術數據如下表： 表4-9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 Qk It2t=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如下表 表4-10計算數據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。4.1.3 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4-11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 4-12 具體參數計算數據XKK10400012UNs 10KVUN 10KVImax 1347AIN 4000AQK 12898.306（KA）2sQK 8024=25600 （KA）2sish 194KAies 204KA根據以上校驗，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表4-13 SN410G/5000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。具體參數如下表: 4-14計算數據SN4-10G/5000UNs 10KVUN 10KVImax 1414.4AIN 5000AI 20KAINbr 105KAish 194.193KAINcl 300KAQK 9123.9 （KA）2sIt2t 12025=72000（KA）2sish 51KAies 300KA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=51KA4-15 GN1010T/5000200，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 Qk It2t=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。具體參數如下表： 4-16計算數據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。4.2 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使用環(huán)境條件和產品情況選擇。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： 一次回路電流： 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： 式中， 動穩(wěn)定： 式中， 是電流互感器動穩(wěn)定倍數。熱穩(wěn)定： 為電流互感器的1s熱穩(wěn)定倍數。4.2.1 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：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。見下表：4-18設 備項 目LCW-220產品數據計算數據unug 220KV220KV1200A496.01A518KAS115.743KAS101.81KA44.309KA220KV母聯CT：由于220KV母聯與變高220KV側的運行條件相應，故同樣選用 型CT。4.2.2 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：根據以上兩項，初選戶外獨立式電流互感器 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。 4-19 設 備項 目LCWDL-110（2600/5）產品數據計算數據unug 110KV110KV1200A992.02A8100KAS186.747KAS229.10KA24.484KA110KV母聯CT的選擇。母聯的工作條件與變中110KVCT應相同，所以同樣選擇型CT。4.2.3 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：3）、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。4-20 LMZD-10（11000/5）參數 設 備項 目LMZD-10產品數據計算數據unug 10KV10KV1100A10912.24A193600KAS12898.306KAS1399.86KA51KA10KV母聯CT的選擇：由于10KV母聯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。4.3 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。二次額定電壓見下表 表 4-21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中心用于中性點不接地或經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 4.3.1 220KV側母線電壓互感器的選擇型式：采用串聯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：4.3.2 110KV母線設備PT的選擇型式：采用串聯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：4.3.3 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：10/0.1KV4.4.4 變壓器220KV側引接線的選擇與校驗按經濟電流密度選擇導體截面積：查經濟電流密度曲線，當Tmax=3600h時，經濟電流密度，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。4.4.5 變壓器110KV側引接線的選擇與校驗按經濟電流密度選擇導體截面積：查經濟電流密度曲線，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。4.4.6 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： Kf=1.45當環(huán)境溫度40，溫度修正系數：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。4.5避雷器的選擇型式：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4-22型號型式應用范圍FS配電用普通閥型10KV以下配電系統、電纜終端盒FZ電站用普通閥型3220KV發(fā)電廠、變電所配電裝置FCZ電站用磁吹閥型330KV及需要限制操作的220KV以及以下配電2、某些變壓器中性點FCD旋轉電機用磁吹閥型用于旋轉電機、屋內1）、額定電壓Un：避雷器的額定電壓應與系統額定電壓一致。2）、滅弧電壓Umh：按照使用情況，校驗避雷器安裝地點可能出現的最大導線對地電壓，是否等于或小于避雷器的最大容許電壓（滅弧電壓）。3）、工頻放電電壓Ugf：在中性點絕緣或經阻抗接地的電網中，工頻放電電壓一般大于最大運行相電壓的3.5倍。在中性點直接接地的電網中，工頻放電電壓應大于最大運行相電壓的3倍。工頻放電電壓應大于滅弧電壓的1.8倍。4）、沖擊放電電壓和殘壓：一般國產閥式避雷器的保護特性與各種電器的具有均可配合，故此項校驗從略16。根據避雷器配置原則，配電裝置的每組母線上，一般應裝設避雷器，變壓器中性點接地必須裝設避雷器，并接在變壓器和斷路器之間；110、35kv線路側一般不裝設避雷器。本工程采用220KV、110KV配電裝置構架上設避雷針，10KV配電裝置設獨立避雷針進行直接保護為了防止反擊，主變構架上不設置避雷針?？紤]到氧化鋅避雷器的非線性伏安特性優(yōu)越于碳化硅避雷器，且沒有串聯間隙，保護特性好，沒有工頻續(xù)流、滅弧等問題，所以本工程220KV、110KV系統中，采用氧化鋅避雷器。1、220KV側避雷器的選擇和校驗 （1）型式選擇：根據設計規(guī)定選用FCZ系列磁吹閥式避雷器。（2）額定電壓的選擇： 因此選 FCZ-220避雷器，其參數如下表4-23 避雷器參數型號額定電壓（kv）滅弧電壓有效值（kv）工頻放電電壓有效值（KV）沖擊放電電峰值（1.5/20）不大于（KV）沖擊殘壓不大于（KV）不小于不大于FCZ-220220252503580710740（3）滅弧電壓校驗：最高工作允許電壓： 直接接地： KV，滿足要求。（4）工頻放電電壓校驗：下限值：KV上限值：KV580KV上、下限值均滿足要求。（5）殘壓校驗：KV740KV滿足要求。（6）沖擊放電電壓校驗：KV710KV，滿足要求。所以，所選FCZ-220 型避雷器滿足要求2、110KV側避雷器的選擇和校驗（1）型式選擇：根據設計規(guī)定選用FCZ系列磁吹閥式避雷器。（2）額定電壓的選擇：因此選FCZ-110避雷器，其參數如下表：表4-24型號額定電壓（kv）滅弧電壓有效值（kv）工頻放電電壓有效值（KV）沖擊放電電峰值（1.5/20）不大于（KV）沖擊殘壓不大于（KV）不小于不大于FCZ-110220126255290345365（3）滅弧電壓校驗：最高工作允許電壓： KV直接接地： KV，滿足要求。（4）工頻放電電壓校驗：下限值： KV上限值： KV290KV上、下限值均滿足要求。（5）殘壓校驗： KV365KV滿足要求。（6）沖擊放電電壓校驗：KV345KV，滿足要求。所以，所選FCZ-110 型避雷器滿足要求。3、10KV側避雷器的選擇和校驗（1）型式選擇： 根據設計規(guī)定選用FS系列普通閥式避雷器。（2）額定電壓的選擇： 因此，選擇FS10型磁吹閥式避雷器.表4-25 FS-10主要技術數據型式額定電壓（KV）滅弧電壓有效值（KV）工頻放電電壓有效值（KV）沖擊放電電壓值（1.5/20）不大于（KV）沖擊殘壓不大于（KV）不小于不大于FS101012.726315050（3）滅弧電壓校驗：最高工作允許電壓：KV直接接地： KV，滿足要求。（4）工頻放電電壓校驗下限值： KV上限值： KV31KV上、下限值均滿足要求。（5）殘壓校驗：KV50KV，滿足要求。（6）沖擊放電電壓校驗：KV50KV，滿足要求。故所選FS10閥式避雷器合格。結束語這次設計，在遵循電力系統設計基本原則前提下，我應用所學知識主要是完成負荷分析并求出計算負荷、電容器補償容量，確定總降變壓器容量、數量，完成電氣主接線設計，計算短路電流以及對部分主要設備進行選型，經過6個多月的準備時間，以及在溫州文成縣百丈祭水電站實習了3個多月，在各類高低壓成套設備廠也實習過2個多月，對于這個課題也有了一定得實際接觸，對于自己的這份設計還是比較滿意的，在此期間，查閱了電氣類多種書籍以及網上的各類資料，參考同類資料，非常感激陳永勝老師和程俊杰老師在設計中還有實習中遇到的問題都耐心的和我講解。從對變電站設計的認識性到研究設計，較好的完成了這次畢業(yè)論文。但是自己涉及到實際經驗難免有很多不足，如果有遺漏掉錯誤，請指導老師批評指點。通過本次設計，我把自己三年的專業(yè)知識好好的整理了下，加深了對本專業(yè)的理解。而且讓我體會到了這樣一個工程設計的復雜。在此期間熟練掌握了AutoCAD繪制圖紙，學會如何尋找數據，資料，完成對課題的深入探討。從拿到題目，再查閱資料，對題目進行設計、論證、修改到設計的完成。體現了理論聯系實際的重要性。這次設計讓我認識到自己的專業(yè)知識還不夠，還需要做以后的學習工作中繼續(xù)接觸。參考文獻1 羅云霞，李燕.電力系統基礎.黃河水利出版社，20092 魏滌非，戴源生.電機技術.中國水利水電出版社，20083 盧文鵬，吳佩熊.發(fā)電廠變電所電氣設備.中國電力出版社，20054 谷水清，李鳳榮.電力系統繼電保護.中國電力出版社，20055 電力工業(yè)部西北電力設計院.電氣工程設計手冊電氣一次部分M.中國電力出版社，19986 上海超高壓輸變電公司.常用中高壓斷路器及其運用.中國電力出版社，20047 黃益莊.變電站綜合自動化技術M.中國電力出版社，20018 丁德劭.怎樣對新技術標準電氣一次接線圖M.中國水利水電出版社，20019