220Kv降压变电所电气初步设计1.doc

220KV 降压变电所电气初步设计 1 目录目录 第一部分 说明书 3 第一章 设计任务 3 1 1 原始资料 3 1 2 设计任务 4 第二章 电气主接线 4 2 1 220KV 侧接线 4 2 2 110KV 侧接线 6 2 3 10KV 接线方式 8 2 4 变电所总体电气主接线 11 第三章 主变压器的选择 11 3 1 变压器台数选择 11 3 2 主变容量选择 12 第四章 短路电流计算 12 第五章 导体和电器设备选择 13 5 1 选择导体和电器遵循的原则 13 5 2 导体和电器设备选择 13 第六章 变电所配电装置 14 6 1 220KV 屋外配电装置 14 6 2 110KV 屋外配电装置 14 6 3 10KV 屋内配电装置 14 6 4 电气总平面布置 14 第七章 变电所防雷保护设计 15 7 1 避雷针的布置及保护范围计算 15 7 2 各电压等级的避雷器选择 15 7 3 母线避雷器与变压器之间最大电气距离 18 7 4 防雷接地 19 第八章 仪表及继电保护规划 19 8 1 变电所仪表规划 19 8 2 变电所继电保护配置 20 8 3 10KV 侧继电保护的展开式原理图 22 第二部分 计算书 23 第九章 主变容量计算 23 9 1 容量计算 23 第十章 短路电流计算 23 220KV 降压变电所电气初步设计 2 10 1 阻抗计算 23 第十一章 主要电气设备选择 31 11 1 母线选择 31 11 2 断路器选择 35 11 3 隔离开关的选择 37 11 4 套管绝缘子选择 38 第十二章 避雷针设计计算 39 12 1 避雷针整定计算 39 参考资料 41 附图 42 220KV 降压变电所电气初步设计 3 第一部分第一部分 说明书说明书 第一章第一章 设计任务设计任务 1 1 原始资料 原始资料 1 待设变电所在城市近郊 地势平坦 交通方便 2 电源情况 待设变电所连着电力系统及两个 220KV 发电厂 具体接线情况见连接电路 图 3 负荷情况 1 110KV 负荷 为开发区的炼钢厂 最大负荷为 42MW 功率因数为 0 95 以两回线送出 2 10KV 负荷情况表 预计 10 年内每年内增长率 4 序号用 户 名 称最 大 负 荷 M W 负 荷 性 质功 率 因 素 1 印 染 厂1 8 2 自 行 车 厂0 9 3 机 械 厂2 1 4 肉 联 厂2 4 5 木 材 加 工 厂2 0 6 建 材 厂0 6 I 0 95 3 最大负荷利用小时数 同时率取 0 9hTMAX5500 4 气象及地质条件 1 年最高温度 年最热月平均温度 年最低温度 C 40C 30C 0 220KV 降压变电所电气初步设计 4 2 平均雷电日 50 日 年 土壤电阻率 500 M 地震烈度 3 级以下 海拔 高度 50m 无污染影响 1 2 设计任务 设计任务 1 选择变电所主变压器台数 容量及型式 2 设计变电所电气主接线 并论证其最佳接线方案 3 计算短路电流及选择主要电气设备 4 进行配电装置及电气总平面布置设计 5 进行防雷保护规划设计 6 进行互感器的配置 7 进行继电保护规划设计 8 10KV 侧继电保护整定计算 第二章第二章 电气主接线电气主接线 待设计的 220KV 变电所 电源部分由两电厂和系统供给 负荷 110KV 侧负 荷炼钢厂和 10KV 侧印染厂 自行车厂 机械厂等共 7 个负荷 这些负荷类型均 为 I 类负荷 因此该变电所的供电可靠性尤其重要 2 1 220KV 侧接线 侧接线 220KV 侧是变电所的电源部分 若发生故障将使整个变电所包括由变电所 供给的所有一类负荷都会停电 这是不满足供电可靠性的 因此该侧接线首先 要满足可靠性准则要求 因此拟定了三种主接线方案可供选择 方案一 采用单母线分段接线方式 方案一 采用单母线分段接线方式 1 单母线分段接线特点 优点 1 用断路器把母线分段后 对重要用户可以从不同处引出两个回路 有 两个电源供电 2 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 缺点 1 当一段母线或母线隔离开关故障检修时 该段都要在检修内停电 2 当双线为双回路时 常使架空线路出现交叉跨越 3 扩建时需向两个方向均衡扩建 2 这种接线适用范围 1 6 10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时 2 35 63KV 配电装置出线回路数为 4 8 回时 3 110 220KV 配电装置出线回路线为 3 4 回时 220KV 降压变电所电气初步设计 5 方案二 双母线接线方式 方案二 双母线接线方式 这种接线方式特点 优点 1 供电可靠 2 调度灵活 3 扩建方便 4 便于试验 缺点 1 增加一组母线和使每回路需增加一组母线隔离开关 2 当母线故障和检修时 隔离开关作为倒换操作电气容易误操作 为避 免隔离开关操作 需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置 这种接线适用范围是 1 6 10KV 配电装置 当短路电流较大 出线需带电抗器时 2 35 63KV 配电装置 当出线回路超过 8 回时 或连接电源较多 负荷 较大时 3 110 220KV 配电装置出线回路数为 5 回及以上时 或当 110 220KA 配 电装置 在系统中居重要地位 出线回路数为 4 回及以上时 220KV 降压变电所电气初步设计 6 方案三 双母线带旁路接线方式 方案三 双母线带旁路接线方式 这种接线方式基础上 增设一条旁路母线 为了是保证用双母线的配电 在进出线断路器检修时 包括其保护装置的检修和调试 不中断对用户的供电 综合以上分析 对于该变电所 220KV 主接线 采用方案 2 双母线接线方 式 这种接线方式可靠性高 且无母联断路器操作问题和旁路操作等问题 因 此确定双母线接线方式为 220KV 主接线方式 2 2 110KV 侧接线 侧接线 110KV 侧主要供电给炼钢厂 该负荷为 I 类负荷 用双回路通电 因此可 靠性也十分重要 拟定三种方案 方案一 单母线方式 方案一 单母线方式 这种接线方式特点是 优点 1 各类单元直接并列 有利于电源的相互备用和电源间负荷的合理分 2 本单元均经断路器和隔离开关接至公共联接点心 汇流母线 其正 常投切与故障切除互不干扰 灵活方便 具有完全独立性 3 接线简单 清晰 设备量少 经济实用 缺点 1 母线范围内发生故障时 与母线相联的所有电源回路均需切除 全部 负载中断供电使整个装置在修复间停止工作 2 母线式母线隔离开关在停电检修期间 整个装置停止供电 3 各接线单元的断路器检修时 该单元中断工作 220KV 降压变电所电气初步设计 7 方案二方案二 单母分段 单母分段 这种接线的特点 优点 1 用断路器把母线分段后 对重要用户可以从不同引出两个回路 有个 电源供电 2 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 缺点 1 当一段母线或母线隔离开关故障检修时 该段都要在检修内停电 2 当双线为双回路时 常使空线路出现交叉跨越 3 扩建时需向两个 方向衡扩建 这种接线适用范围 1 6 10KV 配电装置出线回数路为此回及以上时 2 35 63KV 配电装置出线回路数为 4 8 回时 3 110 220KV 配电装置出线回路线为 3 4 回时 220KV 降压变电所电气初步设计 8 方案三 方案三 采用内桥式接线 采用内桥式接线 这种接线特点 这种接线为无母线接线 因此可节省一条母线 但要增加 断路器 接线如下图 这种内桥接线 使出线断路器投切方便 但当一台变压 器发生故障时 断开与变压器相联的两断路器 使相关线路短时退出工作 这 种接线一般用于线路较长和变压器不经常切换情况 综合以上分析 对该变电所 110KV 主接线 最终确定为单母线分段接线方 式 2 3 10KV 接线方式接线方式 10KV 侧负荷有六个工厂均为 I 类负荷 因此供电可靠性仍然十分重要 拟定 三种接线方式 方案一 方案一 单母线 单母线 这种接线方式特点是 优点 1 各类单元直接并列 有利于电源的相互备用和电源间负荷的合理分 配 2 本单元均经断路器和隔离开关接至公共联接点心 汇流母线 其 正常投切与故障切除互不干扰 灵活方便 具有完全独立性 3 接线简单 清晰 设备量少 经济实用 缺点 1 母线范围内发生故障时 与母线相联的所有电源回路均需切除 全 部负载中断供电使整个装置在修复间停止工作 2 母线式母线隔离开关在停电检修期间 整个装置停止供电 3 各接线单元的断路器检修时 该单元中断工作 220KV 降压变电所电气初步设计 9 方案二 方案二 单母线分段 单母线分段 单母线分段接线特点 优点 1 用断路器把母线分段后 对重要用户可以从不同引出两个回路 有个 电源供电 2 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 缺点 1 当一段母线或母线隔离开关故障检修时 该段都要在检修内停电 2 当双线为双回路时 常使架空线路出现交叉跨越 3 扩建时需向两个方向均衡扩建 方案三 方案三 双母线 双母线 220KV 降压变电所电气初步设计 10 这种接线方式特点 优点 1 供电可靠 2 调度灵活 3 扩建方便 4 便于试验 缺点 1 增加一组母线和使每回路需增加一组母线隔离开关 2 当母线故障和检修时 隔离开关作为倒换操作电气容易误操作 为避 免隔离开关操作 需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置 这种接线适用范围是 1 6 10KV 配电装置 当短路电流较大 出线需带电抗器时 2 35 63KV 配电装置当出线回路超过 8 回时 或连接电源较多 负荷 较大时 3 110 220KV 配电装置出线回路数为 5 回及以上时 或当 110 220KA 配电装置 在系统中居重要地位 出线回路数为 4 回及以上时 综上所述分析 从供电可靠性和灵活性 经济性几方面考虑最终确定 10KV 侧主接线为单母线分段 220KV 降压变电所电气初步设计 11 2 4 变电所总体电气主接线 变电所总体电气主接线 经过三个电压等级电气主接线的选技组合成为变电所的总体电气主接线 见 图 10 第三章第三章 主变压器的选择主变压器的选择 3 1 变压器台数选择 变压器台数选择 本变电所肩负荷七个工厂各变电工作 这些负荷为 类负荷 因此该变电 所供电可靠性十分重要 为保证供电可靠性 避免一台主变故障或检修时影响 供电 因此本变电所确定为两台主变 因本变电所有三个电压等级 分别为 220KV 110KV 和 10KV 因此要求变 压器采用三绕组变压器 当采用三绕组主变可直接在两面个以上升压级之间传 图 10 变电所电气主接线 220KV 降压变电所电气初步设计 12 输功率 以满足电网在不同运行状况下的潮流分布要求 提高供电的可靠性和 灵活性 此外 一台三绕组变压器代替两台甚至三台双绕组变压器可节约本体 设备费用 3 2 主变容量选择 主变容量选择 主变容量应根据电力系统 5 10 年发展规划进行选择 根据公式 SH 0 7Pm 来计算变压器的容量 其中 Pm 为按负荷等级统计综合用电负pK 0 p 荷 为同时率 最后结合计算出的 SH 值和设计要求 该变电所有三个电压 0 K 等级 因此最终选定变压器为太原变压器厂生产型号为 SFSZ9 40000 220 的三绕组变压器 详细计算过程见计算书 所选变压器参数 型号 SFSZ9 40000 220 额定电压 KV 短路阻抗 额定 容量 KVA 高中低 联结组标 号 空 载 损 耗 KW 负载 损耗 KW 空载 电流高中中低高低 4000022012110 5YNyn0d1143 71891 1 12 147 922 24 外型尺寸 重量 84670 轨距 1435 2000 三绕组有载598034909340 调压电力变压器 第四章第四章 短路电流计算短路电流计算 根据设计的变电所电气主接线 给出等值网络图 采用标么值计算 取 则网络中各元件的阻抗标么值如图 所示 MVAS j 100 pj UU 为了选择各级电压的导体和电气设备 选择计算短路点 计算各 1 d 2 d 3 d 短路点的短路电流 计算过程详见计算书 计算结果见表 表 短路电流计算结果表 短路 点编 号 支路 名称 I 1 0z I 2 0z I 6 0z I 1z I 2z I 4z I 1 d 220KV 母线 短路 12 6 KA 12 7 KA 12 06 KA 11 803 KA 11 764 KA 11 761 KA 11 76 KA 220KV 降压变电所电气初步设计 13 2 d 10KV 母线 短路 17 676 KA 17 676 KA 17 67 KA 17 696 KA 17 696 KA 17 699 KA 17 696 KA 3 d 110KV 母线 短路 2 612 KA 2 597 KA 2 597 KA 2 597 KA 2 615 KA 2 615 A 2 615 KA 第五章第五章 导体和电器设备选择导体和电器设备选择 5 1 选择导体和电器遵循的原则 选择导体和电器遵循的原则 1 所选导体和电器力求技术先进 安全适用 经济合理 贯彻以铝代铜 节约占地等国策 2 在选择导体和导体和电器时 应接正常工作条件进行选择 并按短路情 况校验其动稳定和热稳定 迟钝满足正常运行 检修和短路情况的要求 3 验算导体和电器动稳定 热稳定以及电器开断电流所用的短路电流 按 本工程的设计规则容量计算 并考虑电力系统的运景以展规划 按可能 发生最大短路电流的正常接线方式进行计算 4 为了便于维修 减少备品 备件的型号 设计时同一电压等级下的导体 和电器尽量采用同一品种 5 所选的导体和电器 应按当地的气温 风速 覆冰 海拔等环境条件校 核 5 2 导体和电器设备选择 导体和电器设备选择 详细计算过程见计算书选择结果见表 1 2 表 1 2 220KV 变电所导体和电器选择表 电压等级 KV 项目名称 220KV110KV10KV 主变压器 1 和 2 变压器为太原变压器厂生产的三绕组变压器 SFSZ9 SFPZ9 40000 220 型 结线方式双母线方式单母线分段方式单元母线分段方式 布置形式高型中型中型 进线回路数 422 出线回路数 2212 出线方式导线架空出线架空出线 主 要 设 母线 LMY 220LMY 110LMY 10 220KV 降压变电所电气初步设计 14 断路器 LW SFM 220LW SFM 110 401250 10 10 SN 隔离开关 GW4 220Gw4 110 套管绝缘 CWL 10 1000 避雷器496 20010 2 WY FCZ 110JFZ 35 电压互感器 JDC 220JDC6 110JSW 10 备 型 号 电流互感器 LB1 220LB1 110LB 10 电压互感器和电压互感器的配置为初步配置 后面还需和继电保护配合 电压互感器和电压互感器的配置为初步配置 后面还需和继电保护配合 初步定初步定 220KV 配置的电压互感器为单相串级油浸式全密封互感器 配置的电压互感器为单相串级油浸式全密封互感器 JDC 220 110KV 配置的电配置的电 压互感器为单相三绕组户外用串级油浸式全密封互感器 压互感器为单相三绕组户外用串级油浸式全密封互感器 JDC6 110 10KV 配置一台三相五柱配置一台三相五柱 式的电压互感器 其型号为式的电压互感器 其型号为 JSW 10 初步定 220KV 电流互感器的型号为 LB1 220 110KV 电流互感器的型号为 LB1 110 10KV 电流互感器的型号为 LB 10 第六章第六章 变电所配电装置变电所配电装置 6 1 220KV 屋外配电装置 屋外配电装置 根据 220KV 主接线的确定方案 220KV 母线采用双母线方式 因此从节省 变电所厂地等方面的考虑 认为采用高型布置配电装置更为合理 即母线都在 不同的高层上的方式 其配置见附图 1 a 平面布置图见附图 1 b 剖面图 见附图 1 c 6 2 110KV 屋外配电装置 屋外配电装置 根据 110KV 主接线方案 110KV 母线采用单母线方式 因此从简单布置方 面考虑 采用中型布置配电装置的方式 即除母线在高处外 其它设备均在同 一高层的布置方式 其配置见附图 2 a 平面布置图见附图 2 b 剖面图见 附图 2 c 6 3 10KV 屋内配电装置 屋内配电装置 根据 10KV 侧主接线方安案 10KV 侧母线采用单母线分段型式 其配置方 式为屋内高压开关柜式配置 其配置图见附图 3 10KA 采用手车封闭式高压开关柜 将柜内主要设备 例如断路器 装置配 在特制的小车上 检修这些设备时 只要按定操作程序将小车拉出 再用同型 220KV 降压变电所电气初步设计 15 的备用小车推入 便可迅速恢复送电 并可在柜外方便检修 由于通常不需进 入柜内检修设备 加上用插入式隔离触头代替隔离开关 柜体尺较固定式为缩 小 6 4 电气总平面布置 电气总平面布置 见图 10 第七章第七章 变电所防雷保护设计变电所防雷保护设计 7 1 避雷针的布置及保护范围计算 避雷针的布置及保护范围计算 避雷针是变电所屋外配电装置和所区电工建筑物防护直击雷过电压的主要 设施 变电所借助屋外配电装架构上的避雷针和独立避雷针共同组成的保护网来 实现 厂房 主控室和屋内配电室采用屋顶上的避雷带进行防雷 由变电所总平面布置图知 变电所长 100m 宽 80m 宜设置 8 个避雷 针 其中 1 8 避雷针设立在变电所门型架上 这样即可减少避雷针长度 又 可增大保护范围 具体设立地点见附图 4 变电所 220KV 配电装置直击雷保护范围图 详细 的避雷雷针保护范围计算详见计算书 7 2 各电压等级的避雷器选择 各电压等级的避雷器选择 避雷器是发电厂 变电所防护雷电侵入波的主要设施 应根据被保护的绝 缘水平和使用条件 选择避雷器的型式 额定电压等 并根椐使用情况校验所 选避雷器的灭弧电压和工频放电电压等 氧化锌避雷器的工频电压参数和通流能力应满足以下要求 氧化锌避雷器的工频电压参数和通流能力应满足以下要求 1 氧化锌避雷器的额定电压应大于电网工频过电压 2 氧化锌避雷器最高持续工作电压应大于电网的最高运行相电压 3 氧化锌避雷器通流能力应满足电网向避雷器的放电能量 1 1 220KV220KV 侧避雷器选取择 侧避雷器选取择 220KV 超高压配电装置 应选择氧化锌 En0 避雷器 即作限制雷电过电 压保护 又作为限制操作过电压的第二线保护 并且以它的保护水平作为电气 设备绝缘配备的基础 按以上要求 计算 220KV 电网的实际参数 电网最高运行相电压有效值为 KV72 1393 2201 1 xq U 电网最大工频过电压有效值为 母线侧 1 3KV64 18172 1393 1 xq U 220KV 降压变电所电气初步设计 16 电网 2ms 方波电流按下式估算 KA E UU I bc b 0 式中 根据 规程 220KV 系统内过电压计算倍数线路操作过电压幅值 c U 2 75 0 K KVUc38 5432 3 2201 1 75 2 相应于时的避雷器残压值 取 496KV bc U b I bc U Z 线路波阻抗 参考资料取 Z 310 0 0 C L AKAIb153153 0 310 49638 543 操作冲击电流持续时间 2 2s C L t L 线路长度 km 取 L 240km C 电磁波长度 skmC 103 5 msSt6 10016 0 103 2402 5 因线路的长度 L 是系统的一个估计值 实际长度还会增大 故取 t 2ms AIb153 根据电网实际计算 所选避雷器特性比较 如下表所示 氧化锌避雷器技术参数选择 电网参数选择的避雷器特性 避雷器 安装位置安装位置 最高运行 相电压 KV 有 效值 最大工频 过电压 KV 有 效值 2ms 方波 电流值 A 最高持续 工作电压 KV 有 效值 额定电压 KV 有 效值 20 次 2ms 方流通流 能力 A 母线侧 139 72KV181 64KV153A146KV200KV1000A 氧化锌避雷器采用上海电瓷厂的系列氧化锌避雷器 其技术参数见下表 2 10WY 220KV 氧化锌避雷器技术参数 避雷器型号 系统 电压 KV 系统 最高 电压 避雷 器额 定 参 考 电 持续 运行 电压 操作残 压 30 60us 雷电冲 击 8 20us 操作冲 击电流 耐受能 220KV 降压变电所电气初步设计 17 有效 值 KV 有 效值 电压 KV 有 效值 压 KV 有效 值 2KV 峰值 KV 10KA 峰值 KV 力 2ms 和 20ms 方波 20 次 A 峰值 520 20010 2 WY 2202422002901464425201000 496 20010 2 WY 2002422002901464224961000 580 20010 2 WY 2002422002901464945801000 线路侧型氧化锌避雷器 496 200 210 WY 41 2 71 0 71 1 2 71 100 290 1462 71 1 290 496 保护比 荷电率 压比 母线侧也选择型氧化锌避雷器 496 200 210 WY 可见 所选氧化锌避雷器具有优越的保护性能 2 110KV 2 110KV 侧避雷器选择和校验 侧避雷器选择和校验 110KV 母线选 FCZ 110J 磁吹避雷器 查表得技术参数 KVUUKVUVU cchgfmh 260 195 170 100 5 校验灭弧电压 KVUU xqmh 101 8011015 1 80315 1 工频放电电压 KVUU xqgf 190 3 110 33 且KVUU mhgf 1801008 18 1 所选 FCZ 110J 型避雷器满足要求 3 3 10KV10KV 侧避雷器选择和校验 侧避雷器选择和校验 变电所 10KV 侧避雷器选用普通阀式避雷器型号为 FS 10 型 查技术参数得 220KV 降压变电所电气初步设计 18 KVUKVUKVUKVU cchgfmh 45 45 31 26 7 12 5 校验灭弧电压 满足要求 KV U U e mh 64 6 3 15 1 0 1 校验工频放电电压 KVUgf24 23 3 1015 1 5 3 且KVUU mhgf 86 22 7 128 18 1 所选 FCZ 35 型避雷器满足要求 避雷器选择结果 技术参数 KV 序号型号 灭弧电 压 mh U 工频放电 电压 gf U 冲击放 电电压 ch U 残压 c U 数量 安装地 点 1 496 200 210 WY 496KV1 220KV 母线上 2FCZ 110J100V170 195KV260KV260KV2 110KV 母线上 3 FS 10 型 12 7KV26 31KV45KV45KV2 10KV 母线上 7 3 母线避雷器与变压器之间最大电气距离 母线避雷器与变压器之间最大电气距离 变电所防护雷电侵入波过电压的第二个措施是设进线保护段 即在变电所 1 2Km 进线段架设避雷线 防止或减少近区雷击闪络 降低雷电侵入波的陡度 限制雷电流的幅值 保证变电所安全运行 220KV 架空送电线路沿全线有避雷器 在 2km 进线保护段范围内的杆塔耐雷 水平应为 140KA 以上 保护角不超过节 雷线接地电阻要小于 10 未沿 20 全线架设避雷线的 10KV 和 110KV 架空线路 应在变电所 1 2Km 的进线段架设避 雷线 其耐雷电水平分别不低于 8KA 和 75KA 保护角在 25 到 30 范围内 冲击接地电阻在 10 左右 1 1 设进线保护段后变电所雷电侵入波的计算陡度按下列公式计算 设进线保护段后变电所雷电侵入波的计算陡度按下列公式计算 4 2150 1 0 mKV L hU a de 220KV 降压变电所电气初步设计 19 对变电所 220 KV 出线 避雷器 杆塔均高度KVUc496 10 mhd20 18 1 844 0 1 2 12 0 302 0 1 2 20 4 2 496 150 1 mKVa 对变电所 110 KV 出线 避雷器 杆塔均高度KVUc260 5 mhd10 61 0 2 24 0 58 0 1 2 10 4 2 260 150 1 mKVa 对变电所 10KV 出线 避雷器 杆塔均高度KVUc45 5 mhd5 13 0 2 48 0 33 3 1 2 5 4 2 45 150 1 mKVa 2 2 布置在母线避雷器与变压器之间最大电气距离 布置在母线避雷器与变压器之间最大电气距离 按下列公式计算 K a UU L cj m 2 要求满足变压器和避雷器间的最大保护距离 防止在避雷器动作时 发生 反击的危险 同样避雷针与保护设备之间也要满足 空气距离 地中距mSk5 离的要求 mSd3 7 4 防雷接地 防雷接地 根据变电所的土壤电阻率 500 M 电阻率不会太高 所以采用环形复式 接地装置 用直径 50mm 长 250cm 的钢管作垂直接地体 埋深 0 8m 用 的扁钢管作水平接地体 焊接成网孔状 保证接地电阻小于 4 欧 跨mm440 步电压和接触电压在允许范围内 第八章第八章 仪表及继电保护规划仪表及继电保护规划 为保护电力系统正常运行 对变电所一次电气量进行测量 监察及满足继 电保护和自动装置的要求 在变电所主控制室及配电室内需要装设的仪表和设 备见下表 220KV 降压变电所电气初步设计 20 8 1 变电所仪表规划 变电所仪表规划 名称及 数量 安 装 位置 电压 等级 交 流 电 压 表 V 交 流 电 流 表 A 有 功 功 率 表 W 无 功 功 率 表 VAR 记 录 式 功 率 表 VAR 记 录 式 无 功 率 表 VAR 电 度 表 Wh 无功 电度 VARh 频 率 表 Hz 直 流 电 压 V 直 流 电 流 A 备 注 主变压 各侧 220KV 110KV 10KV 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 母线 220KV 110KV 10KV 1 1 1 1 1 1 入线与 引出线 回路 220KV 110KV 10KV 3 3 1 1 1 1 1 1 1 母联或 分段断 路器 110KV 10Kv 1 1 8 2 变电所继电保护配置 变电所继电保护配置 一 继电保护配置的一般原则 电力系统断继电保护设计与配置是否合理直接影响电力系统的安全运行 若设计与配置不当 在出现保护不正确动作的情况时 会使得事故停电范围扩 大 给国民经济带来程度不同的损失 还可能造成设备或人身安全事故 因此 合理地选择继电保护的配置方案正确地进整定计算 对保护电力系统安全运行 具有十分重要的意义 选择继电保护配置方案时 应尽可能全面满足可靠性 选择性 灵敏性和 速动性的要求 当存在困难时允许根据具体情况 在不影响系统安全运行的前 提下适当地降低某些方面的要求 选择继电保护装置方案时 应首先考虑采用最简单的保护装置 以求可靠 性较高 调试较方便和费用较省 只有当最简单的保护装置满足不了四个方面 的基本要求时 才考虑近期电力系统结构的特点 可能的发展情况 经济上的 合理性和国内外已有的成熟经验 所选定的继电保护配置方案还应能满足电力系统和各站 所运行方式变化 的要求 所有电力设备和输电线路均应装设反应于短路故障和异常运行状况的 继电保护装置 一般情况下应包括主保护和后备保护 主保护是能满足从稳定 及安全要求 出发 有选择性地切除被保护设备或全线路故障设备或线路的保护 220KV 降压变电所电气初步设计 21 后备保护可包括近后备和远后备两种作用 主保护和后备保护都应满足 电力 装置的继电保护和自动装置设计规范 所规定的对短路保护的最小灵敏系数的 要求 为了反映电力系统故障和不正常工作状态 保证变电所及电力系统安全运 行 在变电所各元件上应配置以下继电保护 二二 继电保护具体配置继电保护具体配置 1 1 主变压器主变压器 1 瓦斯保护 重瓦斯动作于跳闸 轻瓦斯作用于信号 2 纵联差动保护 1LH 与 6LH 和 8LH 与 13LH 3 反备保护 高 中压侧设复合起动过电流保护 低压侧装设过电流保护 复合电压起动过电流 5LH 7LH 和 12LH 14LH 过电流 2LH 和 9LH 4 变压器中性点设零序过电流保护 LH和 LH 12 5 在高 中压侧绕组装设过负荷保护 动作于信号 与复合电压起动过电流 共用电流互感器 6 温度保护 2 2 母线保护母线保护 1 220KV 母线采用完全电流差动母线保护 2 110KV 母线采用电流相位比较式保护 3 10KV 母线采用两相两段式不完全母线差动保护 3 220KV 3 220KV 线路保护 线路保护 1 高频闭锁距离保护 瞬时切除全线上任何一处故障 2 高频闭锁方向保护 快速切除全线范围内的各种故障 3 阶段式距离保护 由三段式相间距离保护和两段式接地距离保护组成 是 高频保护的后备 4 三段式零序电流方向保护 5 断路器失灵保护 在主断路器拒动时切除故障 6 综合重合闸装置 线路发生故障 切除故障后 再实现自动重合 7 故障录波器 记录发生故障时继电保护及自动装置动作情况 4 110KV 4 110KV 线路保护 线路保护 1 三段式高频闭锁距离保护 2 阶段式零序电流保护 3 断路器失灵保护 4 综合重闸装置 5 10KV 回路故障录波器 5 10KV 5 10KV 线路保护配置线路保护配置 根据继电保护的配置原则 结合任务书给定的电网结线和短路电流的分布 情况 通过技术分析和整定计算 拟定出在选择性的灵敏性方面都满足要求的 最合理配置方案 对相同短路保护应首先考虑采用阶段式电流保护的可行性 按短路电流供 给方向 计算判断出瞬时电流速断保护区的大小 限时电流速断和定时限电流 保护的灵敏度是否能满足要求 如果由瞬时电流速断和限时电流速断共同组成主保护的保护区和灵敏度不 220KV 降压变电所电气初步设计 22 能满足要求时 再考虑采用一段或两段电压联锁速断作为主保护的方案 并通 过整定计算找出在最大和最小运行方式下都能有一定保护区的主要运行方式 如果定时限过电流保护的灵敏度不能满足要求时 可增加低电压闭锁元件 来提高保护灵敏度 对单相接地保护应首先考虑装设有选择性的零序电流保护能否足够的灵敏 度 若不满足要求 可由 10KV 母线上绝缘监视装置兼作无选择性的线路单相接 地保护 瞬时动作于信号 6 10KV 6 10KV 侧继电保护的具体配置 侧继电保护的具体配置 1 1 相间短路保护 相间短路保护 10KV 侧出线的相间短路采用三段式电流保护 其中由 I 段瞬时电流速断作 为主保护 段定时限电流保护做为出线相间短路的后备保护 展开式原理图 见下图 2 2 接地保护 接地保护 由于 10KV 侧为小接地电流系统 因此用绝缘监视装置来做为接地保护的监 视 用绝缘监察装置 顺序断开线路 钳形电流来测量零序电流和双向微安表 判断零序电流方向的方法 8 3 10KV 侧继电保护的展开式原理图 侧继电保护的展开式原理图 10KV 侧输电线路保护采用三段式电流保护 由瞬时电流速断保护和定时限 过电流保护分别构成主保护和后备保护 220KV 降压变电所电气初步设计 23 第二部分第二部分 计算书计算书 第九章第九章 主变容量计算主变容量计算 9 1 容量计算容量计算 主变容量应根据电力系 5 10 年发展规划进行选择 变电所最大负荷 pM 9 0 10 46 00 24 21 29 08 1 6 00 24 21 29 08 142 50 148MW 9 092 3 8 942 SH 0 7 0 7 36 95MVA 95 0 pM 95 0 148 50 第十章第十章 短路电流计算短路电流计算 10 1 阻抗计算 阻抗计算 取 Sj 100MVA 各元件的电 抗标么值为 B U p U 0 124 0 124 0 198 1 X 2 X 3 X 4 X 8 0 50 100 5 62 100 220KV 降压变电所电气初步设计 24 0 167 5 X 6 X 7 X 8 X 100 5 10 63 100 0 4 50 0 04 9 X 10 X 230 100 2 0 1423 0 1423 0 605 11 X 12 X 85 0 20 100 53 23 100 0 075 13 X 14 X 100 18 240 100 0 4 67 0 05 15 X 16 X 230 100 2 0 4 40 0 03 17 X 18 X 230 100 2 0 004 0 00019 0 19 X 2100 100 0 4 60 0 05 20 X 21 X 230 100 2 13 23 8 0 14 e X 200 1 13 23 8 0 01 0 e X 200 1 13 23 8 0 09III e X III200 1 0 14 0 35 j X 40 100 0 j X 0 09 0 225 j X III40 100 等效阻抗图 220KV 降压变电所电气初步设计 25 简化等值电路图 0 091 22 X 365 0 1 365 0 1 365 0 1 167 0 198 0 1 1 0 34 23 X 68 0 1 075 0 605 0 1 1 0 025 24 X 05 0 1 05 0 1 1 220KV 降压变电所电气初步设计 26 0 091 0 091 0 02 0 111 25 X 04 0 104 0 1 1 0 34 0 365 26 X 05 0 105 0 1 1 0 015 27 X 03 0 103 0 1 1 220KV 降压变电所电气初步设计 27 0 111 0 015 0 13 28 X 365 0 015 0 111 0 0 365 0 015 0 43 29 X 111 0 015 0 365 0 在 d1 点短路时 简化等值电路图为 系统支路 10 04KA I 025 0 1 2303 100 220KV 降压变电所电气初步设计 28 电站 0 13 0 325 0 33 js X28 100 250 查运算曲线图得 3 16 2 75 2 52 2 24 2 22 I 1 0Z I 2 0Z I 6 0Z I 1Z I 2 25 2 28 2Z I 4Z I 有名值 3 16 0 628 1 98KA I 16 3 2203 100 2 27 0 628 1 727KA 2 52 0 628 1 58KA 1 0z I 2 0z I 2 24 0 628 1 407KA 2 22 0 628 1 39KA 6 0z I 1z I 2 25 0 628 1 413KA 2 28 0 628 1 43KA 2z I 4z I 电站 II KAI KAI KAI KAI KAI KAI KAI KAI MVAX z z z z z z zzz zzz js 66 1264 0 98 1 04 10 29 0118 046 2 308 0 118 0 61 2 334 0 118 0 83 2 356 0118 002 3 44 0118 072 3 507 0 118 0 3 4 64 0 118 0 43 5 2303 06 47 43 5 46 2 61 2 83 2 02 3 72 33 443 5 06 47 85 0 202 2 0 100 06 47 43 0 4 2 1 6 0 2 0 1 0 4 2 01 6 0 2 0 1 0 29 短路点叠加数据 有名值 查运算曲线 KAIKAI KAIKAI KAIKAI zz zz zz 76 1129 0 43 1 04 10761 11308 0 413 104 10 764 11334 0 39 1 04 10803 11356 0407 1 04 10 06 1244 0 58 1 04 1027 12507 0 727 104 10 42 16 0 0 1 0 路图 点短路时 化简等值电在 2 d 220KV 降压变电所电气初步设计 29 39 0 49 53288 0 025 0 62 649 53288 0 43 0 249 53288 013 0 49 5347 3 4033 2 69 7 288 0 1 025 0 1 43 0 1 13 0 1 288 0 575 0 1 575 0 1 1 575 0 225 0 35 0 575 0225 0 35 0 35 34 33 32 31 30 X X X Y X X X KAI X XI KAI js js 75 2 5 103 100 2 1 3 5 100 250 2 1 14 5 103 100 39 0 1 33 33 算 所以按无穷大系统来计 电站 系统支路 电站 X34js 6 62 3 115 3 1 100 06 47 查运算曲线 0 327 0 319 0 317 0 327 0 327 I 1 0z I 2 0z I 6 0z I 1z I 0 327 0 327 2z I 4z I 有名值 0 327 0 327 2 588 0 846KA I 5 103 06 47 0 319 2 588 0 826KA 0 317 2 588 0 820KA 1 0z I 2 0z I 220KV 降压变电所电气初步设计 30 0 327 2 588 0 846KA 0 327 2 588 0 846KA 6 0z I 1z I 0 327 2 588 0 846KA 0 317 2 588 0 846KA 2z I 4z I 短路点叠加数据 14 1 2 75 0 846 17 676KA I 14 1 2 75 0 826 17 676KA 1 0z I 14 1 2 75 0 820 17 67KA 2 0z I 14 1 2 75 0 846 17 696KA 6 0z I 14 1 2 75 0 846 17 696KA 1z I 14 1 2 75 0 846 17 699KA 2z I 14 1 2 75 0 846 17 696KA 4z I 在 d3 点短路时化简等值电路图 7 69 2 33 40 5 71 55 73 Y 175 0 1 025 0 1 43 0 1 13 0 1 0 13 0 125 55 73 1 27 36 X 220KV 降压变电所电气初步设计 31 0 43 0 175 55 73 4 19 37 X 0 025 0 175 55 73 0 24 38 X 系统支路 2 092KA I 24 0 1 1153 100 电站 X36js 1 27 3 2 100 250 查运算曲线 0 32 0 31 0 31 0 32 0 32 I 1 0z I 2 0z I 6 0z I 1z I 0 32 0 32 2z I 4z I 有名值 0 32 0 32 1 225 0 4KA I 1153 250 0 31 1 225 0 389KA 0 31 1 225 0 389KA 1 0z I 2 0z I 0 32 1 225 0 4KA 0 32 1 225 0 4KA 6 0z I 1z I 0 32 1 225 0 4KA 0 31 1 225 0 4KA 2z I 4z I 电站 X37js 4 19 1 97 2 00 100 06 47 查运算曲线 0 51 0 49 0 49 0 52 0 52 I 1 0z I 2 0z I 6 0z I 1z I 0 52 0 52 2z I 4z I 有名值 0 51 0 51 0 236 0 12KA I 1153 06 47 0 52 0 236 0 116KA 0 49 0 236 0 116KA 1 0z I 2 0z I 0 52 0 236 0 123KA 0 52 0 236 0 123KA 6 0z I 1z I 0 52 0 236 0 123KA 0 52 0 236 0 123KA 2z I 4z I 短路点叠加数据 2 092 0 4 0 12 2 612KA I 2 92 0 389 0 116 2 597KA 1 0z I 2 092 0 389 0 116 2 597KA 2 0z I 220KV 降压变电所电气初步设计 32 2 092 0 4 0 123 2 597KA 6 0z I 2 092 0 4 0 123 2 615KA 1z I 2 092 0 4 0 123 2 615KA 2z I 2 092 0 4 0 12I3 2 615KA 4z I 第十一章第十一章 主要电气设备选择主要电气设备选择 11 1 母线选择 母线选择 1 1 220KV220KV 母线选择 母线选择 根据最大负荷利用小时数 5500h MAX T 母线导体材料选择铝母线与裸导线则 Jn 0 9 A 2 mm KA U P I AKA U P Ig e M e e 064 0 362 2 9 0 8 51 95 0 2203 2 9 0 8 942 cos3 139139 0 95 02203 148 50 cos3 max max AIeI mm J I S AKAII ee e y n g jn eg 22 402430 3070 3570 44 154 9 0 139 2 670672 0 064 0 05 1 05 1 0 0 2 max 220KV 降压变电所电气初步设计 33 98 35024 0 4035 430 2 67 3070 35 434 288014 842 280 014 8 66 1205 0 05 0 42 280 32 13892 138328 160 12 2 764 111066 12 12 2 10 12 2 2 2 2 00 2 222 2222 2 1 22 max Ie Ig QQQQ KAQQQ KAIQ KAIII t Q IgI eeg fZzd fz tdtd d Z y 不满足 min 2 min 2 1 2 2 1 2 3 15 168 101 0 434 2881 101 0 10 608 100 98 3570 4 087 SS mm C QK S S mm KA S mm KA QQKcCC df gee 选 40 5 mm mm 截面 200mm 2 Iy e ee e I QQ QQ 0 0 A42 457489 40 35 489 3070 3570 Iy Igmax 2 42 280KAQz 2 014 8 KAQ z f 2 434 288KAQd 76 35019 0 4035 489 2 167 3070 35 2 2 2 2 00 e eeg I Ig QQQQ C 87 0 4 70 35 76 100 696 10 0 10 e C c K ge QQ 3 2 1 2 S mm KA