毕业设计（论文）-220KV降压变电所电气一次部分设计.doc

河南机电高等专科学校毕业设计论文论文题目: 220KV降压变电所电气一次部分设计 系 部： 电气工程系 专 业： 供用电技术 班 级： 2010级01班 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2012年12月25 日河南机电高等专科学校毕业设计/论文摘要电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。本次设计的是220KV降压变电所电气一次部分设计。首先对原始资料进行分析，选择主变压器，在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，选择设备，然后进行防雷接地以及保护等设计。关键字：变电站；短路计算；设备选择；继电保护；防雷保护ABSTRACTElectric power industry is the national economy development , the most important foundation energy industry of national economy, the first basic industry, and the peoples livelihood is related to the fundamental industry, it is the various countries economic development strategy of giving priority to the development of the key. As a kind of advanced productive forces and basic industries, the power industry. Social and economic and social development has a very close relationship, it is not only the relationship between the strategy of national economic security, and Peoples Daily life, social stability is closely related.This design is 220KV step-down transformer substation electrical a part of the design. Firstly, the original material to carry on the analysis, select the main transformer, on the basis of the main wiring design, and then to short circuit calculation, choose the equipment, then lightning proof grounding and protection, power distribution unit design. Key words: Substation; Short-circuit calculation; Equipment selection; Relay protection; Lightning protection.III目录摘要I绪论1第1章 概述31.1 概述分析31.2 变电站的作用和主要设备组成31.3 变电站的种类4第2章 电力系统及变电所总体分析62.1 电力系统分析62.2 负荷分析6第3章 主变压器的选择83.1 主变压器的选择依据83.2 变电所主变压器形式与容量的确定93.3 主变选择计算11第4章 电气主接线的选择134.1 电气主接线的基本要求和设计原则134.2 电气主接线选择标准134.3 主接线的方式选择144.4 主变中性点接线的方式设计154.5 无功补偿16第5章 短路电流计算175.1 短路电流计算的目的175.2 短路电流计算的基本假设175.3 短路电流的计算方法175.4 短路电流的计算结果18第6章 电气设备选择196.1 电气设备选择196.2 电气设备选择的基本条件196.3 电气设备选择及校验条件206.4 设备选择结果23第7章 继电保护257.1 继电保护与自动装置配置25第8章 防雷保护及接地278.1 防雷保护278.2 接地装置30展望32致谢33参考资料34附录35附录 短路电流计算35附录 断路器和隔离开关相关计算45附录 绝缘子、穿墙套管的选择50附录 电流互感器和电压互感器选择52附录 导体选择57绪论电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其它各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。 由于电能在工业及国民经济中的重要性，电能的输送和分配是电能应用于这些领域不可缺少的组成部分。所以输送和分配电能是十分重要的一环。变电站使电厂或上级电站经过调整后的电能输送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。 变电站是汇集电源、升降电压和分配电力的场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。降压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计的就是220KV降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。本文设计的变电站为220KV变电站，其下级负荷为110KV和10KV级工业及其它负荷。这些负荷不仅包括冶炼厂、制药厂等工业部门，也有政府、医院等非工业部门。他们对供电的要求不同，但保证他们的供电可靠性及连续性是本变电站设计的目的。传统变电站一般都采用常规设备。二次设备中的继电保护和自动装置、远动装置等采用电磁式或晶体管式，体积大，设备笨重，因此，主控室占地面积较大。常规装置结构复杂，可靠性低，维护工作量大。随着国民经济的持续发展，人民的生活质量和生活水平不断提高，家用电器越来越多的进入千家万户，人们对用电质量的要求越来越高。但是传统变电站缺乏科学的电能质量考核办法。传统变电站由于远动功能不全。一些遥测，遥信量无法实时送到调度中心，不能满足向调度中心及时提供运行参数的要求。变电站本身又缺乏自动控制和调控手段，因此无法进行实时控制，不利于系统的安全稳定运行。 在本变电站的设计中，分为对变电站做总体分析和负荷分析、变电站主变的选择、主接线选择、短路电流计算、电力系统继电保护规划等部分的分析计算，在设计中发现所用数据不够准确，特别是在短路电流计算中，存在很大缺陷，力求在以后的设计中能够逐步趋于完善。现在，随着大电网系统的建设，输电的电压等级越来越高，这一方面是降低损耗的需要，另一方面也是工业生产等负荷发展的需要。我国目前广泛采用的输电等级有110KV、220KV等级别，还有500KV级的输电线路也在迅速发展，所以220KV级的变电站在电力系统中的应用也十分广泛。并且伴随电力系统中所用电气元件产品诸如断路器、继电器、隔离开关等性能指标的提高，变电站的功能也会越来越完善，可靠性也会得到很大的提高。相信随着科学技术的发展和各种理论的应用更加趋于完善，220KV级别的变电站也将承担电力系统中越来越多的任务。64第1章 概述1.1 概述分析本次220KV变电站是本市与电力系统相联系的中间的重要设施，它承担着向市区的各负荷供电的任务，它的运行的稳定性和可靠性对市区企业和人民的正常生产和生活具有决定性的作用。系统设计水平可为今后五年至十年服务，并应对过渡年进行研究（五年内逐年研究），远景水平可为第十年至第十五年的某一年，且宜与国民经济计划的年份相一致。系统设计经审查后，二至三年进行编制，但有重大变化时，应及时修改。该变电站的电压等级为220/110/10KV，220KV是本变电站的电源电压，110KV和10KV是二次电压。变电站的电源由双回路220KV线路送到本变电站，中压侧110KV母线送出2回线路，在低压侧10KV母线送出12回线路，本变电站220KV母线有三回输出线路。1.2 变电站的作用和主要设备组成变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。降压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计的就是220KV降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。发电厂和变电站中安装的各种电气设备，其主要任务是启停机组、调整负荷、切换设备和线路、监视主要设备的运行状态、发生异常故障时及时处理等。根据电气设备的作用不同，可将电气设备分为一次设备和二次设备。通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备称为一次设备。主要包括：1、生产和转换电能的设备，如发电机等。2、接通或断开电路的开关设备，如断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、接触器等。3、限制故障电流和防御过电压的保护电器，如电抗器和避雷器等。4、载流导体，如裸导线和电缆等。5、接地装置。把对一次设备和系统的运行进行测量、控制、监视、和保护的设备称为二次设备。它们包括：1、仪用互感器，如电压互感器和电流互感器。2、测量表计，如电压表、电流表、功率表和电能表等。3、继电保护及自动装置。4、直流电源设备。5、操作电器、信号设备及控制电缆。本次设计主要是变电站一次部分的设计，主要的设备也为一次设备，当然也有互感器等二次设备。本次设计的主要设备有：电力变压器、母线线路、互感器、避雷器、另外包括接地装置等其它设备。1.3 变电站的种类变电站是电力系统的中间环节，根据在电力系统中的地位和作用，可分为以下几类。1.3.1 枢纽变电站枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330KV以上，联系多个电源，出线回路多，变电容量大，全站停电后将造成大面积停电或系统瓦解，枢纽变电站对电力系统的运行稳定和可靠性起着重要作用。1.3.2 中间变电站 中间变电站位于系统主干环形线路或系统主要干线的接口处，电压等级一般在330KV220KV汇集处，23个电源和若干干线路，高电压侧的穿越功率为主，同时降压向地区用户供电，电站停电后，将引起区域电网的瓦解。1.3.3 地区变电站 地区变电站是一个地区和一个中小城市的主要变电站，电压等级一般为220KV，全站停电后将造成该地区和城市供电的紊乱。1.3.4 企业变电站 企业变电站是大中型企业的专用变电站，电压一般在35KV220KV，12回进线。1.3.5 终端变电站终端变电站位于配电线路的终端，接近负荷处，高压侧10KV110KV引入，经降压后向用户供电。变电站就是输电和配电的集结点，上述变电站分类的电源配置没有硬性的规定，上面所提的电压仅仅是具有代表性的。一座变电站的作用是要完成下列一个或更多的功能： （1）换接、连接或切断系统的各部分。 （2）变压。用电力变压器升压或降压。（3）无功功率补偿；并联电容器，并联电抗器，静态无功补偿系统以及同步调相机常被用来控制电压。串连电容器常用来减小线路阻抗。除了完成这些功能，还可将变电站设计成使之成为能够提供过电压及过流保护，并具有可靠性、屏蔽、设备接地顺序、变电站控制等功能。 第2章 电力系统及变电所总体分析 2.1 电力系统分析电力系统及变电所的设计首先要对电力系统进行分析才能选择正确的方案，即对变电所进行总体分析才能设计比较经济、可靠的变电所方案。电力系统的分析应满足以下几点：1、变电站的设计应根据工程的510年发展规划进行，做到远、近期结合。以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。2、变电站的设计，必须以安全出发，统筹兼顾。按照负荷性质，用电容量，工程特点和地区供电条件，综合国情合理地确定设计方案。3、变电站的设计，必须坚持节约用地的原则。4、变电站设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。2.2 负荷分析2.2.1 110KV负荷分析表2-1 110KV负荷分析用户名称最大负荷（KW）cos回路数重要负荷百分数（）炼钢厂420000.952652.2.2 10KV负荷分析表2-2 10KV负荷分析序号用户名称最大负荷（KW）cos回路数重要负荷百分数1矿机厂18000.952622机械厂90023汽车厂210024电机厂240025炼油厂200026饲料厂6002 根据负荷允许停电程度的不同，可以将负荷分为三个等级，即一级负荷、二级负荷、三级负荷。等级不同，对电力系统供电可靠性与稳定性的要求也不同。如果停电，一级负荷将造成人身伤亡或引起对周围环境严重污染对工厂将造成经济上的巨大损失，如重要的大型设备损坏，重要产品或用重要原料生产的产品大量报废，还可能引起社会秩序混乱或严重的政治影响。二级负荷会造成较大的经济损失，如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产；还可能引起社会秩序混乱或较严重的政治影响。三级负荷造成的损失不大或不会造成直接经济损失。由此可知，供电的稳定性直接影响经济的发展，负荷等级不同，对供电的要求也不相同：对于一级负荷，必须有两个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对特别重要的一级负荷应该由两个独立电源点供电。对于二级负荷，一般要有两个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷供电。对于三级负荷，一般只需一个电源供电。由上表可知，在110KV及10KV负荷中，各车间的负荷比较大，若发生停电对企业造成出现次品，机器损坏，甚至出现事故，严重时造成重大经济损失和人员伤亡，为满足公司的正常生产任务和对员工的生命财产的考虑，必须保证其供电可靠性。因此其都属于一级负荷。第3章 主变压器的选择3.1 主变压器的选择依据3.1.1 主变容量的考虑原则 主变压器的容量和台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的选择除依据基础资料外，主要取决于输送功率的大小、与系统的紧密程度、运行方式及负荷的增长速度等因素，并至少要考虑5年内负荷的发展需要。如果容量选得过大、台数过多，则会增加投资、占地面积和电能损耗，不能充分发挥设备的效益，并增加运行和检修的工作量；如果容量选得过小、台数过少，则可能封锁发电厂剩余功率的输送，或限制变电所负荷的需要，影响系统不同电压等级之间的功率交换及运行的可靠性等。 （1）只装一台主变压器的变电所:主变压器容量SN.T应 满足全部用电设备总计算负荷S max的需要 （2）装有两台主变压器的变电所:每台变压器的容量SN.T1应同时满足以下两个条件.任一台变压器单独运行时，易满足总计算负荷S max的大约60%70%的需要，即: .任一台变压器单独运行时，应满足全部一二级符合的需要即: （3）电力负荷估算电力负荷估算公 式中 SC 是某一级电压的最大视在计算负荷KV.A； K 同时系数，一般取K=0.850.9； % 线损率，可取平均值； cos 平均功率因数； PC 各工厂或农业负荷电线最大有功计算负荷。3.1.2 主变台数的考虑原则选择主变压器台数时应考虑下列原则。应满足用电负荷对供电可靠性的要求，对供有大量一二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器对一二级负荷继续供电。对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其它变电所相连的联络线作为备用电源或另有自备电源。1. 对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，可以考虑采用两台变压器。2. 除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台变压器。3. 在确定变电所主要变压器台数时，应适当考虑负荷的发展留有一定的余地。4. 为了保证供电的可靠性，避免因为1台主变压器故障或检修时影响对用户的供电，变电所一般装设2台主变压器。5. 变电所主变压器应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷S max 的60%70%选择。3.2 变电所主变压器形式与容量的确定3.2.1 主变压器容量确定的要求 1. 主变压器容量一般按变电所建成后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年的负荷发展。 2. 根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能保证全部负荷的6070%。变电所主变压器的容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷S max 的60%70%选择（对于 35110KV变电所取60%，对于 220500KV变电所取70%）。由于全部一、二类负荷是62%在上述比例中，因此满足全部一、二类重要负荷的供电要求。3.2.2 变压器形式的选择 （1） 变压器相数的确定根据：若站址地势开阔，不受运输条件限制时，在330KV及其以下的发电厂和变电所中，均采用三相变压器。 （2） 变压器绕组数量的选择 在电力工程电气设计手册和相应规程中指出：在具有三种电压的变电所中，如果通过主变各绕组的功率达到该变压器容量的15以上，或在低压侧虽没有负荷，但是在变电所的实际情况，由主变容量选择部分的计算数据，明显满足上述情况。故本市郊变电所主变选择三绕组变压器。 （3） 绕组连接方式 参考电力工程电气设计手册和相应规程指出：变压器绕组的连接方式必须和系统电压一致，否则不能并列运行。电力系统中变压器绕组采用的连接方式有Y和型两种，而且为保证消除三次谐波的影响，必须有一个绕组是型的，我国110KV及以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点，所以都需要选择YN的连接方式，而6-10KV侧采用型的连接方式。 （4） 变电站主变压器型式的选择 具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接；35kV采用Y0连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用 D连接。故220KV降压变电所主变应采用的绕组连接方式为： YNyn011。 （5） 调压方式的确定常用的调压方式手动调压和有载调压。手动调压用于调整范围22.5以内；有载调压用于调整范围可达30%，其结构复杂，价格较贵。 规程规定，在满足电压正常波动情况下可以采用手动调压方式(手动调压方式的变压器便于维修)。对于200kv站以往设计由于任务书已经给出系统能保证本站220kv母线的电压波动在+5-0之内，所以可以采用手动调压方式。 （6） 主变压器的冷却方式根据型号有：自然风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。按一般情况，220KV变电站宜选用油浸风冷式。 （7） 是否选用自耦变压器选择自耦变压器有许多好处，但是自耦变适用于两个电压级中性点都直接接地的系统中，而本站220KV与110KV是中性点直接接地系统，且其多用于220KV及以上变电所，发电机升压及联络变压器。它经小阻抗接地，短路电流大，造成设备选择困难和对通信线路的危险干扰，且考虑到现场维护等问题，故不采用自耦变压器。 （8） 变压器各侧电压的选择作为电源侧，为保证向线路末端供电的电压质量，即保证在10%电压损耗的情况下，线路末端的电压应保证在额定值，所以，电源侧的主变电压按10%额定电压选择，而降压变压器作为末端可按照额定电压选择。所以，对于220KV的变电站，考虑到要选择节能新型的，220KV侧应该选242KV，110KV侧选121KV，10KV侧选10.5KV。（9） 全绝缘、半绝缘、绕组材料等问题的解决在110KV及以上的中性点直接接地系统中，为了减小单相接地时的短路电流，有一部分变压器的中性点采用不接地的方式，因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。110KV侧采用分级绝缘的经济效益比较显著，并且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护。10KV侧为中性点不直接接地系统中的变压器，其中性点都采用全绝缘。3.3 主变选择计算 最大有功功率 最大视在功率 按照其中一台停用时其余变压器能满足变电所最大负荷S max的 60%-70%选择 由公式得主变容量:Se = 2120MVA 因此变压器设备的型号为SFPS3-120000/220表3-1 主变SFPS3-120000/220的技术参数型号相数冷却方式循环方式绕组数SFPS3-120000/220S(三相)F（油浸风冷）P（强迫循环）S（三绕组）导线材料调压方式设计序号额定容量容量比钢线无励磁调压3120MVA100/100/100额定电压连接组空载电流高压中压低压YNyn0d110.9 24222.5%12110.5损耗（kw）阻抗电压总体重量（t）空载短路高压中压低压20314864022-24 12-14 7-9 第4章 电气主接线的选择4.1 电气主接线的基本要求和设计原则电气主接线是指发电厂或变电站中的一次设备，按照设计要求连接起来表示生产、汇集和分配电能的电路,也称为主电路。采用何种主接线形式，于电力系统原始资料，发电厂，变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性的要求等密切相关，并且对电气设备的选择，配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定都有较大的影响。在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。欲使主接线可靠、灵活，必然要选用高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资费用的增加。因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。变电所的主接线应根据变电所所在电网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。电气主接线的设计正确与否对电力系统的安全、经济运行，对电力系统的稳定和调度的灵活性，以及对电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护及控制方式的拟定等都有重大的影响。在选择电气主接线时，应注意发电厂或变电所在电力系统中得地位、进出线回路数及负荷性质等条件，发电厂和变电站的主接线还必须满足以下基本要求: 1. 根据发电厂变电站在电力系统中的地位，作用和用户性质，保证必要的供电可靠行和电能质量的要求；2. 应力求接线简单，运行灵活和操作方便，保证运行、维护和检修的安全和方便；3. 应尽量降低投资，节省运行费用；4. 满足扩建的要求，实现分期过度。4.2 电气主接线选择标准（1）变电所在系统中的作用和地位。（2）分期与最终建设规模。（3）电压等级及出线回路数。（4）接入系统的方式。（5）所址条件。4.3 主接线的方式选择4.3.1 主接线设计依据双母线: 1. 出线带电抗器的6-10KV配电装置。2. 35-60KV出线超8过回。3. 电源较大、负荷较大时。4. 110-220KV出线数为5回或5回以上时。单母线主要用在回路少且没有重要负荷的发电厂和变电站中，单母线分段主要应用在发电厂和变电站6-10KV接线中。旁路:110KV出线在6回以上。 220KV出线在4回以上。综合以上资料，结合本变电站的实际情况，220KV侧有3回出线，110KV侧有2回出线，10KV侧有12回出线。又由前面的变电站分析部分和负荷情况分析部分，该变电站在整个电力网络中处于重要的地位，各侧均不允许断电。故可对各电压等级侧主接线设计方案作以下处理。4.3.2 各电源侧主接线方案的确定 根据要求可以草拟以下两种方案：表4-1 220KV侧主接线方案 方案项目 方案I 双母线接线方案II 单母线分段接线可靠性重要用户可从不同母线引出，保证不间断供电，可靠；检修断路器，可以不停电检修，供电可靠性高。用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段引出两个回路，保证不间断供电，可靠。灵活性当一回线路故障时，断路器自动将故障母线隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。当一回线路故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。经济性接线简单，增加了设备，投资较方案高。接线简单，运行设备少，投资少，年运行费用少。 由以上比较结果知，这两种方案都有较好的可靠性和灵活性。由于本变电站在整个系统中占有较重要的地位，要求保证某些重要的用户不可中断供电，综合考虑，220KV侧宜采用方案I。根据要求可以草拟以下两种方案：表4-2 110KV侧主接线方案 方案项目 方案I 双母线接线方案II 单母线分段带旁路接线可靠性重要用户可从不同母线引出两个回路, 保证不间断供电，可靠；检修出线断路器，可以不停电检修，供电可靠性高，适合高电压母线接线。用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段引出两个回路，可靠，适合用于屋外布置，可采用高压断路器，这样可保证进出线检修时不中断供电灵活性当一回线路故障时，母线之间的断路器自动将故障母线隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。当一回线路故障时，分段断路器自动将故障段隔离，并与旁路配合保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，且扩建方便。经济性占地面积大，多一母线增加了投资用电可靠。占地面积小大，设备投资多。由以上比较结果知道，宜采用方案I的接线形式。 根据要求可以草拟以下两种方案：对以下两种方案进行比较：表4-3 10KV 侧主接线方案 方案项目 方案I单母线分段接线方案II 单母线分段带旁路接线可靠性用断路器把母线分段后，多重要负荷可从不同母线引出两个回路, 保证不间断供电，可靠；检修出线断路器，可以不停电检修，供电可靠性高，适合多负荷母线接线。用断路器把母线分段后，对重要用户可从不同段引出两个回路，可靠，适合用于屋外布置，可采用高压断路器，这样可保证进出线检修时不中断供电。灵活性当一回线路故障时，母线之间的分段断路器自动将故障母线隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。当一回线路故障时，分段断路器自动将故障段隔离，并与旁路配合保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，且扩建方便。经济性占地面积小，没有旁路接线提高了经济性。占地面积小大，设备投资多。 由以上比较结果知道，宜采用方案I的接线形式。4.4 主变中性点接线的方式设计4.4.1 110/220KV侧接地方式根据电力系统的实际情况，110-500KV系统为大电流接地系统，所以变电站主变的110/220KV侧的中性点应选择中性点直接接地方式。4.4.2 10KV侧接地方式 610KV侧为中性点不直接接地方式，即应该选用中性点不接地、经高阻接地或经消弧线圈接地方式。消弧线圈又分为完全补偿和欠补偿方式，为防止出现在灭接地电容电流出现时电弧谐振，一般选用过补偿方式，具体采用那种接地方式，应经电容电流计算，对10KV系统若接地电容电流大于30A时，应选经消弧线圈接地方式。10KV侧需要加装消弧线圈时，由于主变的10KV侧是接线，没有中性点，故对10KV侧需加接地变，将中性点引出用以接消弧线圈，接地变的容量应大于消弧线圈的容量，一般应该在6-10KV的每一段母线上安装型号一样，相同容量的接地变。显然10KV侧需要加消弧线圈，但由于主变的10KV侧是接线，没有中性点，故对10KV侧需加接地变，将中性点引出以接消弧线圈，接地变的容量应大于消弧线圈的容量，查发电厂电气部分设计计算资料可选用接地变型号为：KSJD-315/80/10.5，所用消弧线圈为：XDJ-300/10，变比为：10.5/0.4，正序阻抗电压为：4%。4.5 无功补偿4.5.1 无功补偿的意义无功补偿是电力系统运行的基本需求，为了实现电力系统运行中的无功平衡，必须对各种电力负荷产生的无功进行补偿，无功补偿的方法有调相机补偿、电容器组补偿等多种，其中最为有效和易于实施的是在靠近负荷点的地方进行就地无功补偿。无功功率补偿装置的主要作用是：提高负载和系统的功率因数，减少设备的功率损耗，稳定电压，提高供电质量。在长距离输电中，提高系统输电稳定性和输电能力，平衡三相负载的有功和无功功率等。所以系统的无功补偿可以采用分散补偿的方式。因为电力系统的无功负荷主要是感性功率，所以具体无功补偿就是在高压电网的低压侧加并联电容器，利用阶梯式调节的容性无功补偿感性无功。第5章 短路电流计算5.1 短路电流计算的目的 供电系统要求正常的不间断对用电负荷供电，以保证生产和生活的正常进行。然而，由于各种原因也难免出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。电力系统中出现最多的故障形式是短路。所谓短路既是指载流导体相与相之间发生非正常接触情况，在中性点直接接地的系统中还有各相与地之间的短路。同时论述了短路电流的计算及电气设备的选择与校验。造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身质量低劣，绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备质量合格，绝缘合乎要求而被过电压（包括雷电过电压）击穿，或者是设备绝缘受到外力损坏而造成短路。严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。由此可见，短路的后果十分严重，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素，同时需要进行短路电流的计算，以便正确的选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不至损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件等，也必须计算短路电流。5.2 短路电流计算的基本假设（1）电力系统在短路前、正常运行时，三相是对称的。（2）电力系统中所有发电机电动势的相位在短路过程中都同相，频率与正常运行时相同。（3）输电线路的分布电容忽略不计。5.3 短路电流的计算方法为了使所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。对电力系统网络的短路电流，我们可采用一种运算曲线来计算任意时刻的短路电流。所谓运算曲线，是按我国电力系统的统计得到汽轮发电机的参数，逐个计算在不同阻抗条件下，某时刻t的短路电流，然后取所有这些短路电流的平均值，作为运行曲线在某时刻t和计算电抗X js情况下的短路电流值。5.4 短路电流的计算结果 表5-1 短路电流计算计算结果短路点I（KA）I0.2（KA） I4.0（KA） Ish（KA）220KV母线11.903 9.154510.20530.35110KV母线2.62592.6572.65766.69610KV母线33.1133.433.5284.43 具体计算过程详见附录。第6章 电气设备选择6.1 电气设备选择正确选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。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，积极而稳妥的采用新技术，并注意节约投资，具体选择方法也就不完全一样。但对它们的要求却是基本相同的。电力系统中的各种电气设备，其运行条件完全一样，选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求是相同的。电气设备要想能可靠地工作，必须按正常运行条件进行选择，并且按短路条件校验其热稳定和动稳定。6.1.1 主要导体和绝缘子选择 导体的选择主要有：各电压级的汇流母线、主变引下线、出线以及各电压级的绝缘子等。6.1.2 电气设备 电气设备包括各电压级的出线断路器、旁路断路器、分段断路器、以及相应的隔离开关、熔断器等。用于保护和测量用的电流互感器，包括穿墙套管。6.2 电气设备选择的基本条件6.2.1 按长期工作条件选择 参考导体和电器的选择设计技术规定 第1.1.3条: 选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压。 即： 其中， 一般按照选择电气设备的额定电压对于导体： 对于电器： （1）汇流主母线220KV主母线：按实际功率分布进行计算110KV主母线：按实际功率分布进行计算10KV主母线： （2）旁路母线回路 I max为需要旁路回路的最大额定电流或最大持续工作电流 （3）主变的引下线 （4）出线 单回线：I max为最大负荷电流 双回线： （5）母联回路I max为母线上最大一台变压器的负荷电流 （6）分段回路（K=0.50.8 ITN-变压器额定电流） （7）10KV并联电容器回路 6.2.2 按经济电流密度选择导体 参考导体和电器选择设计技术规定 第2.1.6条：除配电装置的汇流母线外，较长导体的截面应按经济密度选择，导体的经济电流密度可按照数值选取。当无合适规定导体时，导体面积可按经济电流密度计算截面的相邻下一档选取。选取条件：经济截面 J经济电流密度注意：按此法选择导体后，必须按长期发热校验。6.3 电气设备选择及校验条件6.3.1 导体的选择6.3.1.1 母线的选择 参考导体和电器选择设计技术规定 （1）：持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部或采用 硬铝导体穿墙套管有困难时； （2）：污秽对铜腐蚀较轻微而对铝有较严重腐蚀的场所。 第2.3.1条：20KV以下回路的正常工作电流在4000A及以下时，宜采用矩形导体，在4000-8000A时，宜选用槽形导体。 110-220KV及以上高压配电装置，当采用硬导体时，宜选用铝锰合金管形导体。6.3.1.2 10KV出线电缆选择 （1）依据发电厂电气部分电力电缆应按下列条件选择和校 电缆芯线材料及型号，额定电压，截面选择，允许电压降校验， 热稳定校验电缆的动稳定由厂家保证，可不必校验。 （2）电缆芯线材料及型号选择电缆芯线有铜芯和铝芯，国内工程一般选用铝芯，电缆的型号应根据其用途，敷设方式和使用条件进行选择，郊变10KV出线选用三相刚芯铝绞线。 （3）电压选择：电缆的额定电压应大于等于所在电网的电压。 （4）截面选择：电力电缆截面一般按长期发热允许电流选择，当电流的最大负荷利用小时数大于5000小时且长度超过20m时，应按经济电流密度选择。6.3.2 电器选择6.3.2.1 断路器选择根据电力工程电气设计手册（电气一次部分）第62节规定：35KV及以下，可选用少油、真空、多油断路器等，应注意经济性。35KV220KV可选用少油、SF6、空气断路器等。综合考虑，尽量利用经过国家鉴定推荐使用的新产品，又110-220KV为检修方便，选用六氟化硫断路器，10KV侧采用真空断路器。6.3.2.2 隔离开关的选择种类和形式的选择：隔离开关的型式很多，按安装地点的不同可分为屋内式和屋外式。按绝缘支柱数目可分为单柱式和双柱式。它对配电装置的占地面积有很大影响，选型时应根据配电装置的特点和使用要求以及经济技术条件来确定。6.3.2.3 电压互感器选择电压互感器是二次回路中测量和保护用的电压源，通过它反映系统的运行状况。它的作用是将一次高压变为二次侧的低电压便于测量。依据电力工程设计手册对电压互感器配置的规定： （1） 电压互感器的配置与数量和配置、主接线方式有关，并应满足测量、保护周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时，保护装置不得失压，周期点的两侧都能提取到电压。 （2） 6220KV电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路上是否需要装设压互，应视各回出线外侧装设压互的情况和需要确定。 （3） 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设压互。根据导体和电器选择技术规定SDGJ14-86：第10.0.1条：电压互感器应按下列技术条件选择和校验 一次回路电压和二次电压。二次负荷：准确度等级和继电保护及测量的要求。第10.0.3条：电压互感器的型式应按下列使用条件选择：c. 320KV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。d. 110KV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。第10.0.7条：用于中型点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100V，用于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100/3V。6.3.2.4 电流互感器选择目前电力系统中用的广泛是电磁式电流互感器（用字母TA表示），它的原理和变压器相似，他的特点：一次绕组串联在电路中，并且很少，电流取决于被测试电路的负荷电流，而与二次侧电流的大小无关；二次侧的电流绕组阻抗很小，所以它在近于短路的状态下运行。根据电力工程电气设计手册：a. 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。b. 发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等也应装设电流互感器。c. 对直接接地系统，按三相配置；对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相装配。6.3.2.5 绝缘子和穿墙套管参考导体和电气选择设计技术规程 屋外支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子。屋外支柱绝缘子需倒装时，可用悬挂式支柱绝缘子。6.4 设备选择结果 6.4.1 导体选择一览表表6-1 导体选择一览表电压级别主母线主变引下线负荷出线220KV矩形铝母线（单条504）LGJ300 /110KV矩形铝母线(二条6.3100)2LGJ-300LGJ-24010KV矩形铝母线(三条12510)4LGJ-4002LGJ-400具体计算见附录。6.4.2 断路器和隔离开关选择一览表表6-2 断路器和隔离开关选择一览表设备项目断路器隔离开关220KV出线LW-220GW7-220D220KV主变引下线LW-220GW6-220D110KV出线LW11-110GW5-110D-II110KV主变引下线LW11-110GW5-110D-II10KV出线ZN7-10GN3-10/400010KV分段ZN7-10GN3-10/400010KV主变引下线ZN7-10GN3-10/4000具体计算见附录。6.4.3 电流互感器和电压互感器 220KV侧：LCLWD3-220（2*200-2*600/5） 110KV侧：LB-110（2*50-2*600/5） 10 KV侧：LBJ-10（2000-7000/5） 220KV侧：JCC5-220110KV侧：JCC-11010 KV侧：JD-10具体计算见附录。6.4.4 绝缘子和穿墙套管表6-3 绝缘子和穿墙套管电压级别/设备类型220KV110KV10KV绝缘子ZSW-220/400ZSW-110/400ZN-10/8穿墙套管/ /CMLC2-10/3000 具体计算见附录。第7章 继电保护7.1 继电保护与自动装置配置继电保护与自动装置是变电站的重要组