以220kV地区变电站设计毕业论文.doc

以以 220kV220kV 地区变电站设计毕业论文地区变电站设计毕业论文 目录 摘 要 I ABSTRACT II 1 引 言 1 2 电气主接线的设计 2 2 1 主接线概述 2 2 2 主接线选择的主要原则 3 2 3 主接线设计拟定 3 3 主变压器的选择 7 3 1 主变压器的选择原则与步骤 7 3 1 1 主变压器台数的确定原则 7 3 1 2 主变压器形式的选择原则 7 3 1 3 主变压器容量的确定原则 8 3 2 主变压器的计算与选择 8 3 2 1 容量计算 8 3 2 2 变压器型号的选择 9 4 短路电流的计算 10 4 1 网络的等值变换与简化 10 4 2 短路点的选择与各短路点的短路电流的计算 11 5 重要的电气设备选择 13 5 1 断路器的选择 14 5 1 1 断路器选择原则与技术条件 14 5 1 2 断路器型号的选择及校验 15 5 2 隔离开关的选择 17 5 2 1 隔离开关的选择原则及技术条件 17 5 2 2 隔离开关型号的选择及校验 18 6 方案 1 与方案 5 的技术经济比较 20 6 1 方案的总投资比较 20 6 2 方案的综合投资比较 20 6 3 方案的年运行费 21 6 3 1 计算年运行费用 U 21 6 4 最终方案的确定 22 7 其它电气设备的选择 23 7 1 电流互感器的选择 23 7 1 1 220KV 进线电流互感器的选择及校验 24 7 1 2 变压器 110KV 电流互感器的选择及校验 24 7 1 3 110KV 出线电流互感器的选择及校验 25 7 1 4 变压器 10KV 电流互感器的选择及校验 26 7 1 5 10KV 出线电流互感器的选择及校验 26 7 2 电压互感器的选择 27 7 2 1 220KV 母线电压互感器的选择 27 7 2 2 110KV 母线电压互感器的选择 27 7 2 3 10KV 电压互感器的选择 28 7 3 避雷器的选择 28 7 3 1 220KV 母线接避雷器的选择及校验 29 7 3 2 110KV 母线接避雷器的选择及校验 29 7 3 3 10KV 母线接避雷器的选择及校验 30 8 母线及电缆的选择及校验 31 8 1 220KV 导线的选择及校验 31 8 2 1 110KV 母线的选择及校验 31 8 2 2 110KV 侧进线 32 8 2 3 110KV 侧出线 32 8 3 10KV 母线及导线选择及校验 32 8 3 1 10KV 母线的选择及校验 32 8 3 2 10KV 侧进线 33 8 3 3 10KV 侧出线 33 8 4 电抗器的选择 33 8 5 支持绝缘子及穿墙套管的选择 34 8 5 1 支持绝缘子和穿墙套管的选择结果 34 9 电气总平面布置配电装置的选择 36 9 1 概述 36 9 1 1 配电装置特点 36 9 1 2 配电装置类型及应用 36 9 2 配电装置的确定 37 9 3 电气总平面布置 38 9 3 1 电气总平面布置的要求 38 9 3 2 电气总平面布置 38 10 防雷保护设计 39 10 1 避雷针的作用 39 10 2 避雷针的设计 39 10 2 1 四支避雷针的保护范围及计算公式 39 10 2 2 本所避雷针的设计过程 40 11 接地网的设计 42 11 1 设计说明 42 11 2 接地体的设计 42 11 3 典型接地体的接地电阻计算 42 11 4 接地网设计计算 43 结论 45 参考文献 46 致 谢 47 1 1 引 言 毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练 它将从思维 理论以及动手能力方面 给予我们严格的要求 使我们综合能力有一个整体的提高 它不但使我们巩固了本专业 所学的专业知识 还使我们了解 熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程 规定 导则以及各种图形 符号 它将为我们以后的学习 工作打下良好的基础 电力工业是国民经济的重要部门之一 它是负责把自然界提供的能源转换为供人们 直接使用的电能的产业 它即为现代工业 现代农业 现代科学技术和现代国防提供不 可少的动力 又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系 电力是工业的先行 电力 工业的发展必须优先于其他的工业部门 整个国民经济才能不断前进 因此 做好电力规划 加强电网建设 就尤为重要 而变电站在改变或调整电压等 方面在电力系统中起着重要的作用 它承担着变换电压 接受和分配电能 控制电力的 流向和调整电压的责任 220kV 变电站电气部分设计使其对变电站有了一个整体的了解 该设计包括以下任务 1 主接线的设计 2 主变压器的选择 3 短路计算 4 导体和电 气设备的选择 5 所用电设计 6 防雷接地设计 7 配电装置设计 2 2 电气主接线的设计 2 1 主接线概述 变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质 选择出一种 与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式 变电所的电气主接线是电力系统接 线的重要组成部分 它表明变电所内的变压器 各电压等级的线路 无功补偿设备最优 化的接线方式与电力系统连接 同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式 一个变电所的电气主接线包括高压侧 中压侧 低压侧以及变压器的接线 因各侧所接 的系统情况不同 进出线回路数不同 其接线方式也不同 因此 必须处理好各方面的 关系 我国 变电所设计技术规程 SDJ2 79 规定 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 一 可靠性 安全可靠是电力生产的首要任务 保证供电可靠和电能质量是对主接 线最基本要求 而且也是电力生产和分配的首要要求 主接线可靠性的具体要求 1 断路器检修时 不宜影响对系统的供电 2 断路器或母线故障以及母线检修时 尽量减少停运的回路数和停运时间 并要 求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电 3 尽量避免变电所全部停运的可靠性 二 灵活性 主接线应满足在调度 检修及扩建时的灵活性 1 为了调度的目的 可以灵活地操作 投入或切除某些变压器及线路 调配电源 和负荷能够满足系统在事故运行方式 检修方式以及特殊运行方式下的调度要求 2 为了检修的目的 可以方便地停运断路器 母线及继电保护设备 进行安全检 修 而不致影响电力网的运行或停止对用户的供电 3 为了扩建的目的 可以容易地从初期过渡到其最终接线 使在扩建过渡时 无 论在一次和二次设备装置等所需的改造为最小 三 经济性 主接线在满足可靠性 灵活性要求的前提下做到经济合理 1 投资省 主接线应简单清晰 以节约断路器 隔离开关 电流和电压互感器 避雷器等一次设备的投资 要能使控制保护不过复杂 以利于运行并节约二次设备和控 制电缆投资 要能限制短路电流 以便选择价格合理的电气设备或轻型电器 在终端或 分支变电所推广采用质量可靠的简单电器 3 2 占地面积小 主接线要为配电装置布置创造条件 以节约用地和节省构架 导 线 绝缘子及安装费用 在不受运输条件许可 都采用三相变压器 以简化布置 3 电能损失少 经济合理地选择主变压器的型式 容量和数量 避免两次变压而 增加电能损失 2 2 主接线选择的主要原则 1 变电所主接线要与变电所在系统中的地位 作用相适应 根据变电所在系统中 的地位 作用确定对主接线的可靠性 灵活性和经济性的要求 2 变电所主接线的选择应考虑电网安全稳定运行的要求 还应满足电网出故障时 应处理的要求 3 各种配置接线的选择 要考虑该配置所在的变电所性质 电压等级 进出线回 路数 采用的设备情况 供电负荷的重要性和本地区的运行习惯等因素 4 近期接线与远景接线相结合 方便接线的过程 5 在确定变电所主接线时要进行技术经济比较 2 3 主接线设计拟定 本设计为一个 220kV 降压变电站一次系统 此变电站有三个电压等级 高压侧电压为 220kV 有 2 回出线 中压侧电压为 110kV 有 4 回出线 低压侧电压为 10kV 有 10 回出线 高压侧是 2 回出线 可选择线路变压器组 双母线接线 桥型接线 中压侧有 4 回出线 可选择双母线接线 单母分段接线 低压侧有 10 回出线 可选择单母分段 双母线接线 在比较各种接线的优缺点和适用范围后 提出如下五种方案 方案一 220kV 侧内桥接线 110kV 侧单母分段接线 10kV 侧单母分段接线 方案主接线图如下图 2 1 4 图 2 1 方案一主接线 方案二 220kV 侧双母线接线 110kV 侧双母线接线 10kV 侧单母分段 方案主接线图如下图 2 2 图 2 2 方案二主接线 方案三 220kV 侧双母线接线 110kV 侧双母线接线 10kV 侧双母线接线 方案主接线图如下图 2 3 图 2 3 方案三主接线 5 方案四 220kV 侧双母线接线 110kV 侧单母分段接线 10kV 侧双母线接线 方案主接线图如下图 2 4 图 2 4 方案四主接线 方案五 220kV 侧内桥接线 110kV 侧双母线接线 10kV 侧双母线接线 方案主接线图如下图 2 5 图 2 5 方案五主接线 内桥接线 该接线形式所用断路器少 四个回路只需三个断路器 具有可观的经济 效益 连接桥断路器接在线路断路器的内侧 因此 线路的投入和切除比较方便 当线 路发生故障时 仅线路断路器断开 不影响其他回路运行 但是当变压器发生故障时 与该台变压器相连的两台断路器都断开 从而影响了一回未发生故障的运行 由于变压 器是少故障元件 一般不经常切换 因此 系统中应用内桥接线较多 以利于线路的运 行操作 双母线接线 优点 供电可靠 通过两组母线隔离开关的倒换操作 可以轮流检修一 组母线而不致使供电中断 一组母线故障后能迅速恢复供电 检修任一回路母线的隔离 开关时 只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离开关相连的该组母线 其他线 路均可通过另一组母线继续运行 调度灵活 各个电源和各个回路负荷可以任意分配到 某一组母线上 能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化地需要 通过倒 6 换操作可以组成各种运行方式 扩建方便 缺点 增加一组母线和多个隔离开关 一定 程度上增加一次投资 当母线故障或检修时 隔离开关作为倒换操作电器 容易误操作 单母分段接线 使得重要用户可从不同线分段引出两个回路 使重要用户有两个电 源供电 单母线分段接法可以提供单母线运行 各段并列运行 各段分列运行等运行方 式 便于分段检修母线 减小母线故障影响范围 任一母线发生故障时 继电保护装置 可使分段断路器跳闸 保证正确母线继续运行 通过分析原始资料 可以知道该变电站在系统中的地位较重要 年运行小时数较高 因 此主接线要求有较高的可靠性和调度的灵活性 根据以上各个方案的初步经济与技术性 综合比较 兼顾可靠性 灵活性 我选择方案一与方案五 待选择完电气设备后再进行 更详尽的技术经济比较来确定最终方案 7 3 主变压器的选择 在各级电压等级的变电所中 变压器是变电所中的主要电气设备之一 其担任着向 用户输送功率 或者两种电压等级之间交换功率的重要任务 同时兼顾电力系统负荷增 长情况 并根据电力系统 5 10 年发展规划综合分析 合理选择 否则 将造成经济技 术上的不合理 如果主变压器容量造的过大 台数过多 不仅增加投资 扩大占地面积 而且会增加损耗 给运行和检修带来不便 设备亦未能充分发挥效益 若容量选得过小 可能使变压器长期在过负荷中运行 影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性 因此 确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证 在生产上电力变压器制成有单相 三相 双绕组 三绕组 自耦以及分裂变压器等 在选择主变压器时 要根据原始资料和设计变电所的自身特点 在满足可靠性的前提下 要考虑到经济性来选择主变压器 选择主变压器的容量 同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台 数及容量 3 1 主变压器的选择原则与步骤 3 1 1 主变压器台数的确定原则 为保证供电的可靠性 变电站一般应装设两台主变 但一般不超过两台主变 当只 有一个电源或变电站的一级负荷另有备用电源保证供电时 可装设一台主变 对大型枢 纽变电站 根据工程的情况 应装设 2 4 台主变 当变电站装设两台变压器的时候当一台停运时 一台检修时 另一台应该能够 70 以上的负担 3 1 2 主变压器形式的选择原则 8 1 220kV 主变一般采用三相变压器 2 当系统有调压方式时 应采用有载调压变压器 对新建的变电站 从网络经济 运行的观点考虑 应采用有载调压变压器 3 具有三个电压等级的变电站 一般采用三绕组变压器 3 1 3 主变压器容量的确定原则 1 为了准确选择主变的容量 要绘制变电站的年及日负荷曲线 并从该曲线得出 变电站的年 日最高负荷和平均符合 2 主变容量的确定应根据电力系统 5 10 年发展规划进行 3 变压器最大负荷按下式确定 3 0M PKP 1 式中 负荷同时系数 0 K 按负荷等级统计的综合用电负荷 P 对于两台变压器的变电站 其变压器的容量可以按下式计算 3 Me PS6 0 2 3 2 主变压器的计算与选择 3 2 1 容量计算 在 电力工程电气设计手册 可知 装有两台及以上主变压器的变电所中 在断开 台主变时 其余主变压器的容量应能保证用户的一级和二级负荷 其主变压器容量 应满足 不应小于 70 80 的全部负荷 已知 110kV 侧最大负荷 110MW cos 0 8 10kV 侧最大负荷为 10MW cos 0 8 由计算可知单台主变的最大容量为 9 S总 110 10 0 8 150MVA SN 0 6 150 90MVA 结论 选择两台 120MVA 的变压器并列运行 3 2 2 变压器型号的选择 因为本次设计中有三个电压等级 且当变压器最小负荷侧通过的容量小于主变容量 的 15 时 宜选用双绕组变压器 因为 S110 S220 110 0 8 2 90 76 4 15 所以本设计用三绕组有载调压降压变 压器 绕组排列顺序为 由内向外 10 kV 110 kV 220 kV 综上所述 三 所选主变型号 SFPSZ7 120000 220 额定容量 120000 kVA 额定电压 高压 220 8 1 25 中压 115kV 低压 10 5 kV 连接组标号 YN yn0 d11 空载损耗 90 kW 负载损耗 425 kW 阻抗电压 13 3 23 5 7 7 空载电流 0 8 调压方式 有载调压 10 4 短路电流的计算 4 1 网络的等值变换与简化 方案 C 与方案 D 的短路计算的系统化简阻抗图及各阻抗值 短路点均一样 1 系统阻抗图 图 4 1 图 4 1 系统阻抗图 因为两主变压器型号一样 因此两变压器的中间点等电位 用导线连起来 其 转化图如图 4 2 11 图 4 2 系统阻抗转化图 4 2 短路点的选择与各短路点的短路电流的计算 选 d1 d2 d3 为短路点进行计算 已知 由 SB 100MVA UAV 230kV 基准电流 Ib 0 251kA 短路电流 Id 35 系统短路电抗 又由所选的变压器参数阻抗电压 13 3 高 中 23 5 高 低 7 7 中 低 算得 UK1 1 2 U 1 2 U 1 3 U 2 3 14 55 UK2 1 2 U 1 2 U 2 3 U 1 3 1 25 UK3 1 2 U 1 3 U 2 3 U 1 2 8 95 主变容量为 120MVA 标幺值 UK1 100 SN 0 1212 1 XbS UK2 100 SN 0 0104 2 XbS UK3 100 SN 0 0746 3 X b S 因为小于零 所以在计算中取零 2 X 简化后的阻抗图如图 4 3 029 0 35 1 I 1 d d X 12 图 4 3 系统阻抗简化图 1 当 d1 点短路时 计算电抗 Xjs 1 0 029 短路电流周期分量标幺值 Id 35 100 230 0 251 kA 1 3 bbb USI3 短路电流周期分量有效值 d1 I d1 Ib 35 0 251 8 785 kA I t 时的稳态电流 I d1 8 785 kA I 短路电流冲击值 Ich Kch d1 22 360 kA 2 I 110kv 及以上网络 Kch取 1 8 短路容量 S Ub1 I MVA33499 698 7852303 2 当 d2 短路时 计算电抗 Xjs 2 0 1502 短路电流周期分量标幺值 Id 1 0 1502 6 6578 S Ub2 100 115 0 502 kA b I33 短路电流周期分量有效值 d2 I d2 Ib 6 6578 0 502 3 3422 kA I t 时的稳态电流 I d2 3 3422 kA I 短路电流冲击值 Ich Kch d2 8 5066 kA 2 I 短路容量 S Ub2 I 665 699MVA3 3 当 d3 点短路时 计算电抗 Xjs 3 0 2248 短路电流周期分量标幺值 Id 1 0 2248 4 4484 S Ub3 100 10 5 5 5 kA b I33 短路电流周期分量有效值 d3 I d3 Ib 4 4484 5 5 24 4662 kA I t 时的稳态电流 I d3 24 4662 kA I 13 短路电流冲击值 Ich Kch d3 62 2713 kA 2 I 短路容量 S Ub3 I 444 9423MVA3 表 4 1 短路计算成果表 短路点基准电压 kV 短路电流 kA 冲击电流 kA 短路容量 MVA f 12308 78522 3603499 69 f 21153 34228 5066665 699 f 33724 466266 2713444 9423 14 5 重要的电气设备选择 本设计中 电气设备的选择包括 断路器和隔离开关的选择 电流 电压互感器的 选择 避雷器的选择 导线的选择 4 尽管电力系统中各种设备的工作和工作条件并不一样 具体选择方法也不完全相同 但对它们的基本要求却是一致的 电气设备要能可靠地工作 必须按正常工作条件进行 选择 并按短路状态来校验人稳定和动稳定 一 按正常工作条件选择电气设备 1 电器选择的一般原则 1 应满足正常运行 检修 短路和过电压情况下的要求 并考虑远景发展 2 应按当地环境条件校核 3 应力求技术先进和经济合理 4 与整个工程的建设标准应协调一致 5 同类设备应尽量减少品种 6 选用的新产品均应具有可靠的实验数据 并经正式鉴定合格 2 额定电压 电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化 有时会高于电网的额定电压 故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压 因此 在电气 设备时 一般可按照电气设备的额定电压 不低于装置地点电网额定电压的条件选 N U NS U 择 即 5 1 N U NS U 3 额定电流 电气设备的额定电流是在额定环境温度下 电气设备的长期允许电流 应不 N I N I 小于该贿赂在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 即 max I 5 2 N I max I 4 环境条件对设备选择的影响 当电气设备安装地点的环境条件如温度 风速 污秽等级 海拔高度 地震烈度和 覆水度等超过一般电气设备使用条件时 应采取措施 5 机械荷载 所选电器端子的允许荷载 应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力 二 按短路状态校验 1 校验的一般原则 1 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动 热校验 校验的短路电 流一般取三相短路时的短路电流 若发电机出口的两相短路 或中性点直接接地系统及 15 自耦变压器等回路中的单相 两相接地短路较三相短路严重时 则应按严重情况校验 2 用熔断器保护的电器可不验算热稳定 当熔断器有限流作用时 可不验算动 稳定 用熔断器保护的电压互感器回路 可不验算动 热稳定 2 短路热稳定校验 短路电流通过电器时 电气设备各部件温度 或发热效应 应不超过允许值 满足 热稳定条件 5 3 tIt2 k Q 式中 短路电流产生的热效应 k Q t 电气设备允许通过的热稳定的电流和时间 t I 3 电动力稳定校验 电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力 也称动稳定 满足动稳定的条件 为 5 4 es i sh i 式中 短路冲击电流幅值 sh i 电气设备允许通过的动稳定电流幅值 es i 4 短路计算时间 验算热稳定的短路计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开断时间 k t pr t 之和 即 br t 5 5 k t pr t br t 一般取保护装置的后备保护动作时间 pr t 5 绝缘水平 在工作电压和过电压的作用下 电器的内 外绝缘应保证必要的可靠性 5 1 断路器的选择 5 1 1 断路器选择原则与技术条件 在各种电压等级的变电站的设计中 断路器是最为重要的电气设备 高压断路器的 工作最为频繁 地位最为关键 结构最为复杂 在电力系统运行中 对断路器的要求是 比较高的 不但要求其在正常工作条件下有足够的接通和开断负荷电流的能力 而且要 求其在短路条件下 对短路电流有足够的遮断能力 高压断路器的主要功能是 正常运行时 用它来倒换运行方式 把设备或线路接入 电路或退出运行 起着控制作用 当设备或电路发生故障时 能快速切除故障回路 保 16 证无故障部分正常运行 能起保护作用 高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备 其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流 按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式 一般可分为 多油断路器 少油断路器 压缩空气断路器 真空断路器 SF6 断路器等 断路器型式的选择 除应满足各项技术条件和环境外 还应考虑便于施工调试和维 护 并以技术经济比较后确认 目前国产的高压断路器在 110kV 主要是少油断路器 断路器选择的具体技术条件简述如下 1 电压 电网工作电压 5 6 j U n U 2 电流 最大持续工作电流 5 7 maxg I An I 由于高压断路器没有持续过载的能力 其额定电流取最大工作持续电流 maxg I A 3 开断电流 或开断容量 或 5 8 d tkd II Ad tkd SS A 式中 断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 d t I A 断路器 t 秒的开断容量 d t S A 断路器的开断容量 kd I 断路器额定开断容量 kd S 断路器的实际开断时间 t 为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之和 固有分闸时间查阅 发电厂电气部分课程设计参考资料 表 5 25 5 29 4 动稳定 5 9 ch i max i 式中 三相短路电流冲击值 ch i 断路器极限通过电流峰值 max i 5 热稳定 5 10 22 dzt I tI t 式中 稳态三相短路电流 2 I 短路电流发热等值时间 又称假想时间 dz t 断路器 t 秒热稳定电流 t I 其中 由和短路电流计算时间 t 0 05 dzz tt I I 从 发电厂电气部分课程设计参考资料 图 5 1 中查出短路电流周期分量等值时间 z t 从而算出 dz t 17 5 1 2 断路器型号的选择及校验 1 电压选择 220kV 侧 220kV N U g U 110 kV 侧 110kV N U g U 10 kV 侧 10kV N U g U 2 电流选择 cos3 maxmax g g N UPII 220kV 侧 Ig max 1 05 Sn Un 1 05 120000 220 330 664A33 330 664A max g N II 110 kV 侧 Ig max Pmax Un cos 110000 110 0 8 721 688A3 3 721 688A max g N II 10 kV 侧 Ig max Pmax Un cos 10000 10 0 8 721 688A3 3 721 688A max g N II 3 开断电流 220kV 侧 8 785kA MVA kd I dt I dkd SS3499 69 110kV 侧 3 3422kA 665 699MVA kd I dt I dkd SS 10kV 侧 24 4662kA 444 9423MVA kd I dt I dkd SS 4 最大短路冲击电流 220kV 侧 22 360kA max Ichi 110kV 侧 8 5066kA max Ichi 10kV 侧 62 2713kA max Ichi 根据以上数据 选定断路器如下 1 220kV 侧 选定为 SW4 220 1000 各项技术数据如下 额定开断电流 18 4kA 极限通过电流 峰值 55kA 额定开断容量 7000MVA 热稳定电流 5s 有效值 21kA 2 110kV 侧 选定为 SW3 110 G 100 各项技术数据如下 额定电压 110kV 额定电流 1200A 18 额定断路开断电流 15 8kA 额定开断容量 3000MVA 极限通过电流 峰值 41kA 热稳定电流 5 有效值 15 8kA 3 10kV 侧 选定为 SN10 10 各项技术数据如下 额定电压 10kV 额定电流 1000A 额定开断电流 28 91kA 极限通过电流 峰值 74kA 额定开断容量 500MVA 热稳定电流 4s 有效值 28 9kA 校验 1 满足动稳定 即 chi max i 2 满足热稳定 即 Ix2 tdzIt2 t 其中 tz 0 05 dzt 1 220kV 侧 22 360kA 55kA 满足动稳定 chi max ichi max i tz 0 05 当取 5s 时 4 4 0 05 4 45dztdzt It2t 212 5 显然 所以满足热稳定 45 4 7852 8 tdzI 22 2 dz It 2 t I t 2 110kV 侧 8 5066kA 41kA 满足动稳定 chi max ichi max i tz 0 05 当取 5s 时 4 4 0 05 4 45dztdzt It2t 15 82 5 显然 满足热稳定 45 4 3 3422tdzI 22 2 dz It 2 t I t 3 10kV 侧 62 2713kA 74kA 满足动稳定 chi max ichi max i tz 0 05 当取 4s 时 3 4 0 05 3 45dztdzt It2t 28 92 4 显然 满足热稳定 45 3 24 4662tdzI 22 2 dz It 2 t I t 5 2 隔离开关的选择 5 2 1 隔离开关的选择原则及技术条件 隔离开关形式的选择 应根据配电装置的布置特点和使用要求等要素 进行综合的 技术经济比较然后确定 其选择的技术条件与断路器的选择的技术条件 1 2 3 4 相同 19 隔离开关也是发电厂和变电所常用的电器 它需与断路器配套使用 但隔离开关没 有灭弧装置 不能用来接通和切断负荷电流和短路电流 隔离开关的类型很多 按安装地点不同 可分为屋内式和屋外式 按绝缘支柱数目 又可分为单柱式 双柱式和三柱式 它对配电装置的布置和占地面积有很大影响 选型 时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定 本设计 220kV 110kV 侧为 屋外布置 10kV 为屋内布置 隔离开关的技术条件主要包括以下几项 1 电压 5 11 N U g U 2 电流 5 12 max g N II 3 动稳定校验 5 13 max i chi 4 热稳定校验 It t 5 14 2 Idzt 2 5 2 2 隔离开关型号的选择及校验 根据短路电流计算结果及选择要求 选定设备如下 1 220kV 侧 选定为 GW6 220G 各项技术数据如下 额定电压 220kV 额定电流 1000A 热稳定电流 5s 有效值 21kA 动稳定电流 峰值 50kA 2 110kV 侧 选定设备为 GW4 110G 各项技术数据如下 额定电压 110kV 额定电流 1000A 热稳定电流 5s 21 5kA 动稳定电流 峰值 80kA 3 10kV 侧 选定设备为 GN1 10 各项技术数据如下 额定电压 10 kV 额定电流 1000A 热稳定电流 5s 26kA 动稳定电流 峰值 80kA 校验 1 满足动稳定 即 ichimax 2 满足热稳定 即 Ix2 tdzIt2 t 其中 tz 0 05 dzt 1 220kV 侧 22 360kA imax 50kA imax 满足动稳定 chichi 20 tz 0 05 当取 5s 时 4 4 0 05 4 45dztdzt It2t 212 5 显然 所以满足热稳定 45 4 22 360tdzI 22 tItI tdz 22 2 110kV 侧 ich 8 5066kA imax 80kA imax 满足动稳定 chi tz 0 05 当取 5s 时 4 4 0 05 4 45dztdzt It2t 21 52 5 显然 满足热稳定 45 4 3 3422tdzI 22 2 dz It 2 t I t 3 10kV 侧 ich 62 2713kA imax 80kA imax 满足动稳定 chi tz 0 05 当取 5s 时 4 4 0 05 4 452dztdzt It2t 202 5 显然 10 所以 5250h 由以上数据可算出 A 222 312 000 22 3 222 222 1 2 1 2 50 70 1 900 8000 441 150 1 16654 5 2 2 103 5370 5932 94 4600 909090 7271779 284 nnnn SSS AnPK Q TPK Q nSSS S KWh 74 13139383 5250 120 5 12 120 5 137 120 150 231961 0642 22 1 800012001 0 4 1062 SS S S S S S QKP n2 1 TQKPnA 2 2 2 2 2 2 n3n 2 3 2 n 2 2 2 n 2 1 000 hkW 运行费用 万元 367 8800 353005 0 00 353022 0 1074 1313938306 0 101 4 21 4 uuAaU 万元 871 88673 371005 0673 371022 0 1074 1313938306 0 105 4 21 4 uuAaU 6 4 最终方案的确定 综上所得 Z5 Z1 U5 U1 方案一在经济上比方案五优越 在可靠性上 方案一 中 低压侧采用单母线分段接线 能保证系统的需要 达到供电和检修乃至故障时仍可 47 达到供电的要求 因此选择方案一作为主接线方案 25 7 其它电气设备的选择 7 1 电流互感器的选择 电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择 对于 6 20kV 屋内配电装 置 可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器 对于 35kV 及以上配电装置 一般用油浸箱式绝缘结构的独立式电流互感器 有条件时 应尽量釆用套管式电流互感 器 电流互感器的二次侧额定电流有 5A 和 1A 两种 一般弱电系统用 1A 强电系统用 5A 当配电装置距离控制室较远时 亦可考虑用 1A 1 一次额定电流的选择 当电流互感器用于测量时 其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常工作电流大 1 3 左右 以保证测量仪表有最佳工作 并在过负荷时 使仪表有适当的指示 电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选 择 一般情况下 可按变压器额定电流的 1 3 进行选择 电缆式零序电流互感器窗中应能通过一次回路的所有电缆 当保护和测量仪表共用一组电流互感器时 只能选用相同的一次电流 2 一次回路电压 Ug Un 7 1 Ug为电流互感器安装处一次回路的工作电压 Un为电流互感器额定电压 3 一次回路电流 Ig max I1n 7 2 Ig max为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流 I1n为电流互感器原边额 定电流 当电流互感器使用地点环境温度不等于 40 时 应对 I1n进行修正 修正的方 法与断路器 In的修正方法相同 4 准确级的选择 电流互感器应在那一准确等级下工作 需根据接入的测量仪表 继电器和自动装置 等设备对准确等级的要求确定 用于电能测量的互感器准确级 0 5 功电度表应配用 0 2 级互感器 1 0 级有功电度表 应配用 0 5 级互感级 2 0 级无功电度表也应配用 0 5 级互感器 2 0 级有功电度表及 3 0 级无功电度表 可配用 1 0 级级互感器 一般保护用的电流互感器可选用 3 级 差动距离 及高频保护用的电流互感器宜选用 D 级 零序接地保护可釆用专用的电流互感器 保护 用电流互感器一般按 10 倍数曲线进行校验计算 在电流互感器二次回路 需先知所接测量仪表的类型及对准确等级的要求 并按准 26 确等级要求最高的表记来选择 5 热稳定校验 电流互感器热稳定能力常以 1s 允许通过一次额定电流 I1n来校验 I1n Kt I tdz 7 3 Kt CT 的 1s 热稳定倍数 6 动稳定校验 内部动稳定可用下式校验 I1nKdw ich 7 4 2 I1n 电流互感器的一次绕组额定电流 A ich 短路冲击电流的瞬时值 KA Kdw CT 的 1s 动稳定倍数 7 1 1 220kV 进线电流互感器的选择及校验 1 一次回路电压 因为 Ug 220kVUn 2200kV所以 Ug Un 2 一次回路电流 Ig max 393 648A 2 2 3cos g P U 查表 LCW 220 4 300 5 户外独立式电压互感器 主要技术参数为 额定电流 4 300 5A 级次组合为 0 5 D 或 D D 准确极次为 0 5 或 D 1S 热稳定倍数为 60 动稳定倍数为 60 3 动稳定 ich ImKdw2 ImKdw 1200 60 101 81kA 22 ich 22 360kA 显然 ich ImKdw 满足动稳定2 4 热稳定 I 2tdz ImKt 2 由断路器校验时已算出 I 2tdz 8 785 4 45 ImKt 2 1200 600 2 显然 I 2tdz ImKt 2 满足热稳定 7 1 2 变压器 110kV 电流互感器的选择及校验 27 1 一次回路电压 Ug 110kVUn 110kV所以 Ug Un 2 一次回路电流 Ig max 721 688A 选 LCWDL 110 2 50 2 600 5 主要技术参数为额定电流 100 1200 5A 级次组合为 0 5 D 准确极次为 0 5 或 D 1S 热稳定倍数为 75 动稳定倍数为 135 3 动稳定 ich ImKdw2 ImKdw 100 1200 135 19091 883 229102 597A 22 ich 8 5066k A 8506A 显然 ich ImKdw 满足动稳定2 4 热稳定 I 2tdz ImKt 2 由断路器校验时已算出 I 2tdz 45 3 3422 3 2 ImKt 2 0 1 0 6 75 2 显然 I 2tdz ImKt 2 满足热稳定 7 1 3 110kV 出线电流互感器的选择及校验 1 一次回路电压 因为 Ug 110kVUn 110kV所以 Ug Un 2 一次回路电流 Ig max 360 844A 2 4 3cos g P U 选用 LQZ 110 2 50 2 300 5 电流互感器 主要技术参数为额定电流 100 600 5A 级次组合为 0 5 1 准确极次为 0 5 或 1 1S 热稳定倍数为 75 动稳定倍数为 135 3 动稳定 ich ImKdw2 ImKdw 100 600 135 19091 883 114551 299A 22 ich 8 5060k A 8506A 显然 ich ImKdw 满足动稳定2 4 热稳定 I 2tdz ImKt 2 由断路器校验时已算出 I 2tdz 45 3 3422 3 2 ImKt 2 0 1 0 6 75 2 显然 I 2tdz ImKt 2 满足热稳定 28 7 1 4 变压器 10kV 电流互感器的选择及校验 1 一次回路电压 因为 Ug 10kVUn 10kV所以 Ug Un 2 一次回路电流 Ig max 721 688A 选 LDZ1 10 600 1000 5 型 主要技术参数为额定电流 600 1000 5A 级次组合 为 0 5 3 准确极次为 0 5 或 3 1S 热稳定倍数为 50 动稳定倍数为 90 3 动稳定 ich ImKdw2 ImKdw 600 1000 135 114551 292 190918 831A22 ich 62 2713k A 62271 3A 显然 ich ImKdw 满足动稳定2 4 热稳定 I tdz ImKt 2 由断路器校验时已算出 I tdz 24 4662 4 45 ImKt 2 600 1000 75 2 2 025 109 2 5 109A 显然 I tdz ImKt 2 满足热稳定 7 1 5 10kV 出线电流互感器的选择及校验 1 一次回路电压 因为 Ug 10kVUn 10kV所以 Ug Un 2 一次回路电流 Ig max 144 338A 2 10 3cos g P U 选 LA 10 300 400 5 型 主要技术参数为额定电流 300 400 5A 级次组合为 0 5 3 准确极次为 0 5 或 3 1S 热稳定倍数为 75 动稳定倍数为 135 3 动稳定 ich ImKdw2 ImKdw 300 400 135 57275 6 76367 5A22 ich 62 2713k A 62271 3A 显然 ich ImKdw 满足动稳定2 4 热稳定 I tdz ImKt 2 由断路器校验时已算出 I tdz 24 4662 4 45 ImKt 2 300 400 75 2 5 06 108 9 108A 显然 I tdz kUxg 2 工频放电电压下限 Ugfx 3 5Uxg Ugfx 26kV3 5Uxg 3 5 10 20 207kV3 所以 Ugfx 3 5Ux 33 8 母线及电缆的选择及校验 导体选择的一般要求 裸导体应根据具体情况 按下列技术条件分别进行选择和校验 工作电流 电晕 对 110kV 级以上电压的母线 稳定性和机械强度 热稳定性 同时也应注意环境条件 如温度 日照 海拔等 导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择 除配电装置的汇流母线外 对 于年负荷利用小时数大 传输容量大 长度在 20M 以上的导体 其截面一般按经济电流 密度选择 一般来说 母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分 载流导体构成硬母线和软母 线 软母线是钢芯铝绞线 有单根 双分和组合导体等形式 因其机械强度决定支撑悬 挂的绝缘子 所以不必校验其机械强度 110kV 及以上高压配电装置一般采用软导线 8 1 220kV 导线的选择及校验 导线上的最大持续工作电为 A84 629220 3 120000 2U 3 S2I Nngmax 任务书给出的钢芯铝绞线 LGJ 240 载流量为 655A 629 84A 满足条件 8 2 1 110kV 母线的选择及校验 母线上的最大持续工作电为 69 721 8 0 110 3 110 cos3 PIgmax n U 按 Tmax 6500h a 查 145 页表 5 18 可得经济电流密度 J 0 9A mm2 则母线经济截面为 S Ig max J 721 69 0 9 801 87mm2 查矩形铝导体长期允许载流量表 应选 63 6 3 型双条平放矩形铝导体 它在 综合修正系数 K 1 00 25Q 70Q 0y 故 可满足长期发热要求 热稳定检验 A69 7211211 00 1 IK y 为短路电流等值时间 4 4 0 05 4 45s 2 dzminmin mmC t IS SS dz t dz t 34 查发电厂电气部分表 C 87 满足热稳定要求的最小截面为 22 dzmin 3 6 63 2 mm04 8187 45 4 2 3342C t ISmm 能满足短路热稳定要求 8 2 2 110kV 侧进线 A 69 721IA 2 3342I max 导线经济截面积845 360I mm94 400S2 1S max 2 j 选用 LGJ 400 20 型导线 热稳定检验 根据热稳定决定的导体最小允许截面积 400mm 5 4087 2 4 45 3342 2S 2 min 能满足短路热稳定要求 8 2 3 110kV 侧出线 2 maxjmax 200 47mm180 42 0 9J I SA 42 1804 69 721I 选用 LGJ 210 10 型导线 热稳定校验 22 min mm210mm25 2087 4 4 45 3342 2S 能满足短路热稳定要求 8 3 10kV 母线及导线选择及校验 母线上的最大持续工作电为 69 721 8 0 10 3 10 cos3 PIgmax n U 按 Tmax 4500h a 查 145 页表 5 18 可得经济电流密度 J 1 08A mm2 则母线经济截面为 S Ig max J 721 69 1 08 668 23mm2 8 3 1 10kV 母线的选择及校验 查矩形铝导体胀气允许载流量表 应选 63 6 3 型双条平放矩形铝导体 它在 综合修正系数 K 1 00 25Q 70Q 0y 故 可满足长期发热要求 热稳定检验 A69 721I1211 00 1IK gmaxy 为短路电流等值时间 4 4 0 05 4 45s 2 dzminmin mmC t IS SS dz t dz t 35 查发电厂电气部分表 C 87 满足热稳定要求的最小截面为 223 dzmin 3 6 63 2 mm34 52287 45 3 10 4662 24C t ISmm 能满足短路热稳定要求 8 3 2 10kV 侧进线 kA 845 3602 69 721I max 选用 LGJ 400 20 型导线 2 max mm11 343 1 08845 603J I S 22 min mm400mm17 26187 2 3 45 2 44662S 能满足热稳定要求 8 3 3 10kV 侧出线 2 max max mm82 66 1 08169 2 7J I SA 169 7210 69 721I 选用粘性纸绝缘导体截面为 70mm 的常用铅芯电力电缆直埋地下 2 热稳定校验 22 min mm70mm23 5287 01 3 45 2 44662S 能满足短路热稳定要求 8 4 电抗器的选择 10kV Ug Un 721 69A Igmax In 66 2713 Ich Idw 动稳定电流 选 NKL 10 1500 6 技术参数 额定电流 1500A 额定电压 10kV 通过容量 3 8660kVA 无功容量 520kVar 额定电抗 6 一相当中 75 摄氏度时损耗 11400W 动稳定电流 63750A 热稳定电流 62300A 1s 电价 12500 元 36 热稳定校验 t 1 时