【电气工程及其自动化】某220kv变电站电气一次部分初步设计

本科生毕业设计（论文）某220KV变电站电气一次部分初步设计二级学院信息科学与技术学院专业电气工程及其自动化完成日期2014年5月10日A基础理论B应用研究C调查报告D其他目录1引言与原始资料分析111引言112原始资料及其分析1121原始资料1122设计内容要求及成果22主接线的选择221概述222主接线的选择3221单母分段3222双母接线3223双母线带旁路母线接线43主变压器的选择54短路计算641短路计算的假设742各短路点短路计算85电气设备的选择1151概述1152断路器的选择11521220KV侧断路器12522110KV侧断路器1352310KV侧断路器1453隔离开关选择计算14531220KV侧隔离开关14532110KV侧隔离开关1553310KV侧隔离开关1654电流互感器的计算选择16541220KV侧电流互感器选择16542110KV侧电流互感器选择1754310KV侧电流互感器选择1855电压互感器的计算选择1856限流电抗器的选择18561额定电压和额定电流的选择18562热稳定和动稳定的校验1957高压熔断器的选择1958母线的选择19581220KV侧母线的选择20582110KV侧母线的选择2058310KV侧母线的选择216继电保护设计2161变电所主变保护的配置2162220KV、110KV、10KV线路保护部分227防雷设计2371避雷针的配置原则2372避雷器的配置原则2373计算与选择248电气总平面布置及高压配电装置的选择2581电气平面布置2582高压配电装置的选择25结束语27参考文献29附录30致谢40某220KV变电站电气一次部分初步设计摘要本设计是关于220KV变电站电气一次部分初步设计，设计内容包括原始资料分析、负荷计算、主接线和主变压器的选择，然后选取短路点进行短路计算，进行部分电气设备的选择校验和确定，最后进行防雷接地设计及配电装置的选择。关键词变电站；短路电流；电气设备APRELIMINARYDESIGNOFELECTRICALPLIMARYPARTOF220KVSUBSTATIONABSTRACTTHEDESIGNISTHEPRELIMINARYDESIGNOFTHEELECTRICPRIMARYSYSTEMOFONE220KVELECTRICALSUBSTATION，INCLUDINGTHEANALYSISOFRAWDATA，THELOADCALCULATIONANDTHEOPTIONOFTHEMAINTRANSFORMERANDTHEPRIMARYWIRING，AFTERWHICHTHEREGOESTHESHORTCIRCUITPOINTSANDCALCULATIONS，THECHOICEOFCONDUCTORSANDELECTRICALEQUIPMENTAFTERTHECALIBRATIONANDDETERMINATION，THELASTBUTNOTTHEWORST,THEDESIGNOFLIGHTNINGPROTECTION，GROUNDINGEQUIPMENTANDPOWERDISTRIBUTIONAREDONEKEYWORDSTRANSFORMERSUBSTATION；SHORTCIRCUITCURRENT；ELECTRICALEQUIPMENT1引言与原始资料分析11引言随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。本设计为220KV变电所电气一次部分初步设计，其设计的主要内容包括电气主接线、主变压器的选择、短路计算、电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和防雷设计等。12原始资料及其分析121原始资料根据电力系统规划新建一座220KV区域变电所。该所建成后与110KV和220KV电网相连，并供给近区用户供电。1、按规划要求，该所有220KV、110KV和10KV三个电压等级。220KV出线6回（其中备用2回），110KV出线10回（其中备用2回），10KV出线12回（其中备用2回）。2、110KV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为80000KVA，其它作为一些地区变电所进线，其它地区变电所进线总负荷为100MVA。10KV侧总负荷为35000KVA，类用户占60，最大一回出线负荷为2500KVA，最大负荷与最小负荷之比为065。3、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为220KV侧小时/年90COS360MAXT110KV侧小时/年85410KV侧小时/年CSMAX4、220KV和110KV侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间为015S，10KV出线过流保护时间为2S。5、系统阻抗220KV侧电源近似为无穷大系统，归算至本所220KV母线侧阻抗为100MVA，110KV侧电源容量为500MVA，归算至本所110KV母线侧阻抗为01JS（100MVA）。36J6、该地区最热月平均温度为28C，年平均气温16C，绝对最高气温为40C，土壤温度为18C。7、该变电所位于市郊生荒土地上，地势平坦、交通便利、环境无污染。122设计内容要求及成果（1）电气一次主接线形式比较、选择分析原始资料，根据任务书的要求拟出各级电压母线接线方式，选择变压器型式、容量及连接方式，通过可靠性、灵活性及技术经济比较选择主接线最优方案。（2）短路电流计算根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表表示出短路电流计算结果。（3）主要电气设备选择（4）继电保护设计（5）防雷设计（6）设计成果（A）撰写设计论文。（B）设计变电所电气主接线图。（C）设计220KV或110KV高压配电装置平面布置图。（D）设计220KV或110KV高压配电装置典型断面图。（E）设计10KV配电装置图。（F）设计防雷布置图。2主接线的选择21概述电气主接线的基本要求，概括地说是包括可靠性、灵活性和经济性三方面。主接线是电力系统网络结构的重要组成部分，对电气设备的选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，必须必须保证主接线各方面的性能，经过技术和经济比较得出最佳方案。22主接线的选择变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。按规划要求，该所有220KV、110KV和10KV三个电压等级。220KV出线6回（其中备用2回），110KV出线10回（其中备用2回），10KV出线12回（其中备用2回）。220KV侧接其他系统，电压等级比较高。110KV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，为重要的负荷。10KV侧类用户占60，最大一回出线负荷为2500KVA，最大负荷与最小负荷之比为065。因此可靠性要求比较高，因此应该选用可靠性高的主接线方式，考虑到以后扩建的方便也应选用方便扩建的方案。221单母分段单母分段接线是用单母线用分段断路器进行分段，有两个电源供电，可以提高可靠性和灵活性。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，使整个母线系统可靠性受到限制。单母分段适用于变电站有两台变压器时的610KV配电装置，110KV220KV配电装置出线为34回。本设计中220KV出线为6回，110KV出线为10回均超过4回故不考虑该接线方法；10KV可以考虑该接线方式。222双母接线双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。每一电源和出线的回路都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线相连。每组母线之间的联络，通过母联开关来实现。它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，则该回路在检修期需要停电。双母接线广泛用于进出线回路数较多、容量较大、出线带电抗器的610KV配电装置，110KV出线数为6回及以上时，220KV出线数为4回及以上时。本设计中220KV、110KV及10KV均可以考虑该接线方式。223双母线带旁路母线接线双母线带旁路接线，在其断路器经过长期运行和切断次数短路电流后需要检修时，用旁路断路器代替检修中的同路断路器工作，使该回路不致停电，故可靠性增高。110KV及以上的高压配电装置中，因为电压等级高、输送功率较大、输电距离较远，停电影响较大，同时高压断路器每台检修通常都需要57天的较长时间，因而不允许因检修断路器二长期停电，均需设置旁路母线。当110KV出线在6回及以上、220KV出线在4回及以上时，宜采用带专用旁路断路器的旁路母线。本设计中220KV、110KV均可以考虑该接线方式。综上所述，有两组方案可供参考方案一220KV侧、110KV侧均采用双母线带旁路接线，10KV侧采用单母线分段接线方式。方案二220KV侧、110KV侧均采用双母线带旁路接线，10KV侧采用双母线接线方式。方案一和方案二的比较见表21。表21主接线方案比较表方案项目方案一220KV侧、110KV侧双母带旁路接线、10KV侧单母分段接线方案二、220KV侧、110KV侧双母带旁路接线、10KV侧双母接线220KV33110KV33母线数10KV12220KV1010110KV1414断路器数10KV1515220KV3535110KV5050隔离开关数10KV3446可靠性可靠性较低点可靠性较高灵活性灵活度好灵活度较好经济性设备相对少，投资较小，占地面积较小设备（隔离开关）相对多，占地面积较大，投资较大本设计中110KV侧和220KV侧的重要负荷多，所以在110KV侧和220KV侧均采用带专用旁路断路器的旁路母线接线，虽然增加了投资，但是可靠性增强了，所以变电所中所选主接线方式为220KV侧双母线带旁路接线，110KV侧双母线带旁路接线，10KV侧单母分段接线。双母线带旁路、单母分段接线分别见图21、图22。WL21L3W4S1S2WL1WL2S1S2图21双母带旁路接线图22单母分段接线3主变压器的选择主变压器容量和台数的选择直接影响主接线的形式和配电装置的结构。主变容量一般按变电所建成近期负荷，510年规划负荷选择。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。两台主变同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建，而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70以上的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。对重要变电站来说，当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的7080。该变电所的电源引进线是220KV侧引进。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。因此主变压器的容量为（31）MVASE215380（32）7MAX（33）MVAS10635802/1因为172MVA101MVA，所以按故障时满足负荷80选取主变压器。当不受运输条件限制时，在330KV以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据原始资料以及设计变电所的实际情况来选择。本设计中的变电所，位于市郊荒地，地势平坦、交通便利，不受运输的条件限制，故本设计的变电所主变压器选用三相变压器。在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压压器的各侧绕组的功率均达到该变器容量的15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。对于220KV及以下降压变压器，仅在电网电压有较大变化时使用有载调压，该设计中110KV侧电源容量为180MVA，有大型冶炼厂，所以电压波动较大，故选择有载调压方式的变压器。容量在315MVA及以上的大容量变压器一般采用强迫油循环冷却方式；容量在350MVA及以上的特大变压器一般采用强迫油循环导向冷却方式。该设计中，变压器容量达215MVA时，故可采用强迫油循环冷却方式。综上所述变压器应选择三相三绕组强迫油循环有载调压的变压器，型号为西安变压器厂的SFPSZ180000/220。型号中从左至右各符号表示意义S三相；F风冷却；P强迫油循环；S三绕组；Z有载调压；180000额定容量；220电压等级。参数13见表31。表31主变压器的参数表型号SFPSZ180000/220联接组标号YN，YN，D11空载电流050空载损耗KW200高压中压低压额定电压KV220812512111额定容量（MVA）18018090高中高低中低阻抗电压1424814短路计算电力系统运行中必然会发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是各种型式的短路，各种短路故障中又以三相短路时的短路电流最大，危害最大。因此，我们采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的热稳定性和动稳定性。41短路计算的假设1、正常工作时，三相系统对称运行；2、所有电源的电动势相位角相同；3、电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；4、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5、元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6、系统短路时是金属性短路。短路计算一般采用标幺值进行计算，基准值为MVA，10BSAVBU由原始资料可知0015,0361SX2S变压器各绕组阻抗见表41。表41主变压器阻抗电压参数表高中高低中低阻抗电压142481（）1SU122S13SU32S（142481）1495（41）12（）2SU122S32SU13S（148124）095（42）12（）3S1213S32S21S（248114）905（43）12所以X100831（44）NBSU0109548X200053（45）BSX301006（46）NBSU10105942各短路点短路计算1、D1点短路10KV母线侧没有电源，无法向220KV侧提供短路电流，即可略去不计，等值电路图41化简为图42，如下图10KV2X12DSS10KVD310KV2S1S2X12D图41短路点假设图图42220KV侧短路等效电抗图则短路电流2121XXISD691736（47）05053836换算到220KV短路电流有名值如下（48）KAUSIBD641723017931根据电力工程电气设计手册有电流冲击系数18MK，当不计周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值为MI“122IKM“182I151173646KA（49）“51IKA2056当不计周期分量衰减时，有冲击电流（410）SHI“2IKM36478短路容量SI230173646（411）3BU3MVA5912、D2点短路如D1处短路类似，10KV母线侧因没有电源，无法向110KV侧提供短路电流，即可略去不计，则图43可化简为图44。X110KVD30KV20KVSS22211X10KV20KVX12DS1SX2图43110KV侧短路等效电抗图图4410KV侧短路等值电抗图则短路电流2122XXISD213307（412）36005385换算到110KV短路电流有名值为（413）KAUSIBD79215372132“根据电力工程电气设计手册的相关规定，取电流冲击系数，当不计81MK周期分量的衰减时，短路电流全电流最大有效值为MI“122IKM“1822I151107092161710KA（414）当不计周期分量衰减时，有冲击电流18107092KA（415）SHI“2IKM2KA2617短路容量S115107092（416）3UB3MV33、D3点短路因为220KV侧和110KV侧均对10KV侧提供电流，则图41可化简为图44。（417）056831201521XS（418）7462S（419）3等效图如图45X1S23D图4510KV侧短路电抗等效图三角形电阻（电抗）星形电阻（电抗）两两相乘之和/星形不相邻电阻（电抗）星形电阻（电抗）三角形相邻电阻（电抗）的乘积/三角形电阻（电抗）之和13X2313X005660050033123135740601145（420）23X13321X03574005003321256037407233（421）10116（4223DI231X7230145）换算到10KV侧有名值（423）BDUSI3“5103610KA62短路电流全电流最大有效值及冲击值为MI“122IKM“82I151556262KA（424）KA953（425）SHII6KA4671短路容量SI105556262（426）3BU3MV80综合以上计算，各短路点的参数值见表42。表42各短路点的参数值短路点的编号基准电压AVU（KV）基准电流（KJIA）额定电流（KNA）短路电流标幺值“I短路电流有名值I（KA）稳态短路电流标幺值稳态短路电流有名值短路电流冲值KASHI短路全电流最大有效值KMIA短路容量SMVA表达式平均值AVBS3AVBU1XN“1XNI“52I“1“3IUAVD12300250256917317364691731736444203262216917565D211505052133107092133010709627261161712133121D31055555101165562610116556261418478399610116185电气设备的选择51概述电气设备的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。52断路器的选择本设计任务中考虑到检修、维护方便等原因，220KV及110KV均选同型产品。521220KV侧断路器（1）最高工作电压选择（51）KVKUSN23512015MAX（2）额定电流选择考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，IN所以相应回路的AX051IN即（52）IKVUS496238根据以上数据可以初步选择LW6220型SF6断路器其参数2如下表51LW6220型断路器参数表额定电压最高工作电压额定电流额定开断电流额定关合电流峰值动稳定电流峰值4S热稳定电流额定开断时间额定闭合时间固有分闸时间燃弧时间220KV252KV2500A50KA100KA100KA50KA006S009S0036S005S（3）按开断电流选择传统电磁式保护装置启动和执行机构时间之和一般为005006S，则00500360086（53）KTZBFTS10当开断时间较短（）时，需计及非周期分量，用短路全电流进行校验，KI即（54）2“2AKTTPTKNBREIII式中开断瞬间短路电流周期分量有效值，开断时间小于01秒时，。PTI“IPTAT非周期分量衰减时间常数，、分别为电源至短路点的等效总电抗和总电ATRXR阻。所以当开断电流小于01S时，、分别为电源至短路点的等“IPTATRXR效总电抗和总电阻，忽略电阻，趋于无穷，故。A“IK所以30KA，即NBRI“3IKVINBR30（4）按短路关合电流选择（55）AISHCL214（5）校验热稳定，由原材料有后备保护为015S0036005（56）QKTFRTS0860086015（57）JDZ23173646202366713418（58）KQ2“IKTKA2T502410000（59）YSK即，满足要求。KY（6）检验动稳定，满足要求。VISHE2034计算表明选择LW6220型断路器符合要求，故选择LW6220型断路器。522110KV侧断路器考虑到2台主变及一定的交换功率（1）最高工作电压KVUSN5126051MAX（2）额定电流考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以IN相应回路的AX05IN（510）KAUS9201381根据以上数据可以初步选择LW14110高压六氟化硫断路器，其参数2为表52LW14110型断路器参数表额定工作电压最高工作电压额定工作电流额定开断电流额定关合电流峰值动稳定电流峰值3S热稳定电流额定开断时间额定闭合时间固有分闸时间燃弧时间110KV126KV2500A100KA80KA80KA315KA006S009S003S005S（3）按开断电流选择传统电磁式保护装置启动和执行机构时间之和一般为005006S，则KTZBSTF108305所以采用公式54。当开断电流小于01S时，、分别为电源至短路点的等效总“IPTATRXR电抗和总电阻，忽略电阻，趋于无穷，故。A“3IK所以KAIKNBR518（4）短路关合电流AISHNCL2617（5）检验热稳定取后备保护为015S（511）STTFQK08503（512）JDZ2318（513）KATIQKK222“7679（514）YS2553即，满足要求。KY（6）检验动稳定，满足要求。617SHEI计算表明选择LW14110高压六氟化硫断路器能满足要求，故110KV侧采用LW14110型断路器。52310KV侧断路器（1）最高工作电压KVUSN51051MAX（2）额定电流IN，考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以相应回路的MAX051IIN（515）NINUS3051KA456109按上面计算开断电流的方法，查资料所得结果，均没有满足电流要求的的断路器，故10KV侧必须安装限流电抗器。53隔离开关选择计算为了维护及操作方便，同理220KV、110KV侧都选用同类型的隔离开关。531220KV侧隔离开关（1）最高工作电压选择KVKUSN23512015MAX（2）额定电流选择IN考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以相应回路的，即（516）MAX051IINNIKVUSN49602318501根据以上数据，可初步选择户外GW7220D型，隔离开关，其参数3见表53。表53GW7220D型隔离开关参数表额定电压最高工作电压额定电流动稳定电流峰值热稳定电流4S220KV252KV1600A80KA237KAGW户外型隔离开关D带接地开关（3）校验热稳定（517）QKTFSTR0865036（518）JDZ2318（519）KQSKATIK22“3418747（520）YK226即，满足要求。K（4）检验动稳定，满足要求。203SHEI由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路电流的校验。计算表明，选择GW7220D型隔离开关能满足要求，故选择该设备。532110KV侧隔离开关（1）最高工作电压KVUSN5126051MAX（2）额定电流（521）NIA93805根据以上计算，可以初步选择户外GW5110型隔离开关，其参数3见表54。表54GW5110型隔离开关参数表额定电压最高工作电压额定电流动稳定电流热稳定电流4S110KV126KV2000A100KA315KA（3）检验热稳定（522）QKTFSTR0865036（523）KTQJDZ218（524）KATIQK222“149779（526）YSTI365即，满足要求。K（4）检验动稳定，满足要求。2617SHEI上述计算选择的GW5110型户外隔离开关能满足要求，故选择该设备。53310KV侧隔离开关（1）最高工作电压KVUSN51051MAX（2）额定电流IN，考虑到变压器在电压降低5时其出力保持不变，所以相应回路的，即MAX051IIN（527）NINUS3051KA456109查资料所得结果，均没有满足电流要求的的断路器和隔离开关，故10KV侧必须安装限流电抗器。方能进行断路器和隔离开关的选择。54电流互感器的计算选择541220KV侧电流互感器选择（1）一次回路额定电压和电流的选择。一次回路额定电压和电流应满足。NUNI1MAX1,IUNSN测量用电流互感器的一次额定电流不应低于回路正常最大负荷电流，且应尽可能比电路中的正常工作电流大左右，以保证测量仪表在正常运行时，指示在刻度标尺3的最佳位置，并且过负荷时能有适当指示。43KVKUSN2512015MAXNI1A49638（2）准确级的选择按电力工程电气设计手册准确级的规定，本变电站所处位置和所接负荷比较重要，宜选用05级以下的级别。（3）按上面的计算要求，初步选用电流互感器LB220，技术参数4见表55。表55LB220技术数据型号额定电流比1S热稳定倍数动稳定倍数LB2202600/53070（4）热稳定校验。只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行热稳定校验。电流互感器热稳定能力常以一次额定电流的倍数来表示，热稳定校验式为NI1TK（528）KNTQIK21由上面计算得713418，SKA23246021NTI即。21NTKI（5）动稳定校验。多匝式一次绕组主要经受内部电动力。公式为（529）SHENIKI1为动稳定电流倍数。ES由上面计算得KAISH2034，KIESN975621SHENIKI12所以该设备符合要求。542110KV侧电流互感器选择按照220KV侧的电流互感器选择的方法进行选择（1）一次回路最高工作电压和电流的选择。KVUSN512605MAXAIN93801（2）准确级的选择选用05级以下的级别。（3）按上面的计算要求，初步选用电流互感器LB1110，技术参数4见表56。表56LB110技术数据型号额定电流比1S热稳定倍数动稳定倍数LB11101200/53592（4）热稳定校验KNTQIK21上面计算得26378KSA，即。76423521NTIK21NTKIK（5）动稳定校验。多匝式一次绕组主要经受内部电动力。公式为，为动稳定电流倍数。SHENII1ES由上面计算得KAISH2617，即。9521ESNKISHENIKI12该设备符合要求。54310KV侧电流互感器选择按照220KV侧的电流互感器选择的方法进行选择，这里只选择最大负荷侧的电流互感器。根据原始资料，该回最大的负荷为25MVA。则该侧最大工作电流为MAX10IMAX10INUS35MAX10KA156032选用LA10型电流互感器，技术参数4见表57。表57LA10技数参数型号额定电流比A准确级1S热稳定倍数动稳定倍数LA10200/50590160按上面的校验方法校验，结果符合要求。55电压互感器的计算选择电压互感器的选择应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，在635KV屋内配电装置中，一般采用油浸式或浇注式电压互感器；110220KV配电装置当容量和准确级满足要求时，宜采用电容式电压互感器，也可采用油浸式。根据本变电站的条件选择电压互感器，其参数4见表58。表58电压互感器选择额定电压二次负荷安装地点型号初级绕组次级绕组05级1级3级220KVJCC2203/20VJCC1101500100010KVJDF1010/2556限流电抗器的选择561额定电压和额定电流的选择限流电抗器的额定电压和额定电流需满足。MAX,IUNS当分裂电抗器用于发电厂发电机或主变压器回路时，一般按发电机或主变压器额定电流的70选择，当无负荷资料时，也按主变压器额定容量的70选。，KVUN10NINUS3051KA456109KAIN8192370选择电抗器XKK10400010，技术参数3见表58。表58XKK10400010参数型号额定电压（KV）额定电流（KA）电抗器（）额定电感（MH）动稳定电流峰值（KA）4S热稳定流（4S）XKK1040001010400010045920480562热稳定和动稳定的校验普通电抗器和分裂电抗器的动、热稳定校验相同，均应满足，KQTI2SHEI根据上面的技术参数，满足动热稳定。57高压熔断器的选择选择最大一回出线的高压熔断器。根据原始资料，10KV侧最大单回负荷为25MVA。则该侧最大工作电流为MAX10IMAX10INUS35AX10KA51632熔断器的额定电压应大于或等于线路工作电压，电流应大于工作电流，初选定RN110/200型的高压熔断器。技术参数5见表59。表59RN110/200参数型号额定电压额定电流开断容量（不少于）最大开断电流熔管数RN110/20010KA200A200MVA12KA158母线的选择1、导体截面可按长期发热允许电流或经济电流密度选择。对年负荷利用小时数大（通常指5000H），传输容量大，长度在20M以上的MAXT导体，如发电机、变压器的连接导体其截面一般按经济电流密度选择。而配电装置的汇流母线通常在正常运行方式下，传输容量不大，故可按长期允许电流来选择。2、按经济电流密度选择按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低。不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数将有一个年计算费用最低的电流密度，称为经济电流密度J。MAXT导体的经济截面（530）ISFJ应尽量选择接近上式计算的标准截面，为节约投资允许选择小于经济截面的导体。按经济电流密度选择的导体截面的允许电流还必须满足。ALFKIIMAX581220KV侧母线的选择短路计算求得KAI36417“（1）最大负荷持续工作电流MASIKUSN9023850（2）根据此侧的及经济电流密度表，选择经济电流密度YHT/6MAX2/940AJ则导体的经济截面为2MAX657940MJISJ按以上计算选择和设计任务要求可选择2LGJ400型钢芯铝绞线，其集肤系数，最高允许温度为70，长期允许载流量为1920A。1FK582110KV侧母线的选择短路计算求得KAI81“（1）最大负荷持续工作电流MAXIKUSN9201350（2）根据此侧及经济电流密度表，选择经济电流密度YHT/46MAX2/80AJ则导体的经济截面为2MAX14089MJISJ按以上计算数据可以选择2LGJ800/100型的钢芯铝铰线,最高允许温度70，长期允许载流量为1402A，21FK58310KV侧母线的选择短路计算求得，则10KV侧母线三相短路电流应为556262KA。KAI625“（1）按最大工作持续电流MAXINUS30K4109（2）据此侧及经济电流密度表，选择经济电流密YHT/MAX2/860MAJ则导体的经济截面为。2MAX634805MJISJ按以上计算数据可以选择槽形铝导体，双槽导体截面，其截面尺寸为H/B26870/C/R200/90/10/14，集肤效应系数，导体载流量为7550A。175FK6继电保护设计61变电所主变保护的配置电力变压器是电力系统的重要电气设备之一，它的安全运行直接关系到电力系统的连续稳定运行，特别是大型电力变压器，由于其造价昂贵，结构复杂，一旦因故障而遭到损坏，其修复难度大，时间也很长，必然造成很大的经济损失。所以，本设计中主变保护配置如下1、主变压器的主保护（1）瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。（2）差动保护对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。2、主变压器的后备保护（1）过电流保护为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。而本次所设计的变电所，电源侧为220KV和110KV，主要负荷在10KV侧，即可装设两套过电流保护，一套装在中压侧110KV侧并装设方向元件，电源侧220KV侧装设一套，并设有两个时限和，时限定原侧为，用于切除三侧全部断路器STITTII。（2）过负荷保护变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。（3）变压器的零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。62220KV、110KV、10KV线路保护部分1、220KV线路保护220KV线路的安全运行，对整个电力系统有着相当重要的影响，所以，本工程为220KV线路配置的保护如下（1）光纤纵联差动保护（2）距离保护（3）零序过流保护（4）过电流保护2、110KV线路保护由于110KV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其他作为一些地区变电所进线，所以稳定性要求较高，所以，110KV线路保护配置如下（1）距离保护（2）零序方向保护（3）过电流保护3、10KV母线保护对于10KV母线接线方式为单母线分段，可以配置的保护主要有过流保护，带时限跳分段开关，并利用装在变压器，断路器的后备保护来切除故障。4、10KV出线保护（1）电流保护线路故障瞬时跳开所在线路的断路器（2）过电流保护（3）过负荷保护7防雷设计变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复会严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。71避雷针的配置原则1、电压110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000N米的地区，宜装设独立的避雷针。2、独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10N。3、35KV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。4、在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在装置中距离很难达到不小于15M的要求。72避雷器的配置原则1、配电装置的每组母线上，应装设避雷器。2、旁路母线上是否应装设避雷器，应看旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。3、220KV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。4、220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。5、三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。6、110KV220KV线路侧一般不装设避雷器。73计算与选择1、220KV避雷器（1）避雷器的灭弧电压（71）KVUCMDI420538（2）避雷器的工频放电电压，直接接地，GFXVXGK0130K（72）KUGFX2438/53（3）避雷器的残压（73）KVUMIBHBC672（4）避雷器的冲击放电电压（74）BCCFS03950根据以上计算数据选取FZ220J型阀型避雷器能满足要求。2、110KV避雷器（1）避雷器的灭弧电压（75）KVUCMDI2105680（2）避雷器的工频放电电压，直接接地，XGGFXK30K（76）KVUGFX2193/56（3）避雷器的残压（77）KVUMIBHBC36（4）避雷器的冲击放电电压（78）BCCFS5190根据以上计算数据选取FZ110J型阀型避雷器能满足要求。3、10KV避雷器（1）避雷器的灭弧电压（79）KVUCMDI6512（2）避雷器的工频放电电压（710）GFXV93/4（3）避雷器的残压（711）KKMIBHBC2（4）避雷器的冲击放电电压（712）VUBCCFS095根据以上计算数据选取FZ10型阀型避雷器能满足要求。各级电压等级避雷器参数3见表71。表71各级电压等级避雷器参数表工频放电电压有效值KV8/20S雷电冲击波残压峰值不大于KV型号额定电压有效值KV灭弧电压KV不小于不大于冲击放电电压峰值15/20S及15/40S不大于KV5KA10KAFZ220J220200448536620652715FZ110J110100224268326326358FZ10101272631454550由于本次所设计选择变压器为分级绝缘，即220KV中性点绝缘等级为110KV，110KV中性点绝缘等级为35KV，所以220KV中性点应装设与中性点绝缘等级相同的避雷器，故220KV中性点装设FZ110，110KV中性点装设FZ40避雷器。8电气总平面布置及高压配电装置的选择81电气平面布置配电装置的整个结构尺寸，是综合设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不致使空气间隙击穿。82高压配电装置的选择以上表中所列出各种间隔距离中最基本的最小安全净距，高压配电装置设计技术规程中所规定的A值，它表明带电部分至接地部分或相间的最小安全净距，保持这一距离时，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的B、C、D值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而确定的。本变电所三个电压等级即220KV、110KV、10KV根据电力工程电气设计手册规定，110KV及以上多为屋外配电装置，35KV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所220KV及110KV采用屋外配电装置，10KV采用屋内配电装置。根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、中高型和高型等。1、中型配电装置中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作售货员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，且运行方面和安装抢修方面积累了较丰富的经验。2、半高型配电装置它是将母线及母线隔离开关抬高，将断路器及电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有占地面积约在中型布置减少30；节省了用地，减少高层检修工作量；旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。3、高型配电装置它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5，但其耗钢多，安装检修及运行中条件均较差，一般适用下列情况配电装置设在高产农田或地少人多的地区；原有配电装置需要扩速，而场地受到限制；场地狭窄或需要大量开挖。本次所设计的变电站位于市郊区，地质条件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以该变电所220KV及110KV电压等级均采用普通中型，配电装置，而本变电所采用的是软导线，采用普通中型布置，具有运行维护、检修且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰，运行可靠，不易误操作，各级电业部门无论在运行维护还是安装检修，方面都积累了比较丰富的经验。若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性，所以，本次设计的变电所，适用普通中型屋外配电装置，该变电所是最合适的。结束语在本次设计中，本人对发电厂电气部分有了更深一步的了解，把所学的知识进行了系统的整理和复习，真的收获颇多。在这次设计中，我懂得了如何进行变电所的电气初步设计，即通过分析原始资料，对主接线进行选择，变压器容量及台数的选择、进行短路电流的计算、电气设备的选择、继电保护的设计、防雷设计、电气总平面及高压配电装置的选择等流程。设计中能够体现出可靠性、灵活性和经济性的要求，同时对扩建也要保留有一定裕量。现在，本人的知识水平有限，深知有很多做得不好之处，望老师能够批评改正，谢谢。参考文献1熊信银发电厂电气部分M中国电力出版社，20092华东电力管理局高压断路器技术问答M中国电力出版社，19973戈东方电力工程电气设备手册一次部分M中国电力出版社，20024袁季修电流互感器和电压互感器M中国电力出版社，20115王邦林电气工程一次部分M中国电力出版社，20106白忠敏电力用互感器电能计量装置M中国电力出版社，20047陈永真李锦电容器手册M科学出版社，20088卓乐友电气工程设计手册电气二次部分M中国电力出版社，19899曹绳敏电力系统课程设计及毕业设计参考资料M东南大学出版社，200410刘学继电保护原理（第二版）M中国电力出版社，2007附录附录A主要设备清单表220KV侧设备型号数量（台）断路器LW622010隔离开关GW7220D35电流互感器LB220240电压互感器JCC229母线2LGJ4003避雷器FZ220J9110KV侧断路器LW141103隔离开关GW511050电流互感器LB1110336电压互感器JCC11013母线2LGJ800/1003避雷器FZ110J1310KV侧电流互感器LA10128电压互感器JDF102高压熔断器RN110/2006避雷器FZ104母线槽形铝导体1主变压器SFPSZ180000/2202电抗器XKK104000101附录B主接线图20KVL6L2L5L2L3L4L110KV备用备用系别电子与信息工程系设计名称某20KV变电站电气一次部分初步设计专业电气工程及其自动化班级指导教师学号姓名日期电气主接线图第1页共1页1班贾红芳20904125林宇婷2014年5月10日L1L2备用L510KVL1L12备用L3L4L10备用L6L7L8L9L10L3L4L1L9L5L6L7L8L9L10L1L12备用附录C总平面布置图例例例断路器隔离开关电压互感器端子箱电流互感器避雷针L3L4L5L6旁联L7L9L10L3L420KV出线20KV出线L6主控制室系别电子与信息工程系设计名称20KV专业电气工程及其自动化班级指导教师学号姓名日期总平面布置图第1页共1页L5贾红芳2014年5月10日1班2010904125林宇婷警传室休息室工具间10KV