220KV-变电站电气主接线设计计算书

1、精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第一章第一章 220KVKV 变电站电气主接线设计变电站电气主接线设计第第 1.1 节节 原始资料原始资料1.1.1 变电所规模及其性质：变电所规模及其性质：电压等级220/110/35 kv线路回数220kv本期 2 回交联电缆（发展 1 回）110kv本期 4 回电缆回路（发展 2 回）35kv30 回电缆线路，一次配置齐全本站为大型城市变电站2归算到 220kv 侧系统参数（SB=100MVA,UB=230KV）近期最大运行方式：正序阻抗 X1=0.1334；零序阻抗 X0=0.1693近期最大运行方式：正序阻抗 X1=0.1445；零序阻抗 X

2、0=0.2319远期最大运行方式：正序阻抗 X1=0.1139；零序阻抗 X0=0.14883110kv 侧负荷情况：本期 4 回电缆线路 最大负荷是 160MW最小负荷是 130MW远期 6 回电缆线路 最大负荷是 280MW最小负荷是 230MW435kv 侧负荷情况：（30 回电缆线路）远期最大负荷是 240MW最小负荷是 180MW近期最大负荷是 170MW最小负荷是 100MW5环境条件：当地年最低温度-24，最高温度+35，最热月平均最高温度+25，海拔高度 200m，气象条件一般，非地震多发区，最大负荷利用小时数 6500 小时。第第 1.2 节节 主接线设计主接线设计本变电站为

3、大型城市终端站。220VKV 为电源侧，110kv 侧和 35kv 侧为负荷侧。220kv和 110kv 采用 SF6 断路器。220kv采取双母接线，不加旁路。110kv采取双母接线，不加旁路。35kv出线 30 回，采用双母分段。低压侧采用分列运行，以限制短路电流。精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第第 1.3 节节 电气主接线图电气主接线图精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第二章第二章 主变压器选择和负荷率计算主变压器选择和负荷率计算第第 2.1节节 原始资料原始资料1110kv 侧负荷情况：本期 4 回电缆线路 最大负荷是 160MW最小负荷是 130MW远期 6 回电

4、缆线路 最大负荷是 280MW最小负荷是 230MW235kv 侧负荷情况：（30 回电缆线路）远期最大负荷是 240MW最小负荷是 180MW近期最大负荷是 170MW最小负荷是 100MW3由本期负荷确定主变压器容量。功率因数 COS=0.85第第 2.2节节 主变压器选择主变压器选择2.2.1容量选择容量选择(1)按近期最大负荷选：按近期最大负荷选：110 kv 侧： 160 MW35 kv 侧： 170 MW按最优负荷率 0.87 选主变压器容量每台主变压器负荷110 kv 侧： 80 MW35 kv 侧： 85 MW按最优负荷率 0.87 选主变压器容量。SN=PL/(0.85)=(

5、80+85)/(0.850.87)=209.6 MVA 或 SN=0.6PM/0.85=0.6（160+170）/0.85=232.9 MVA选 SN=240MVA，容量比 100/50/50 的 220kv 三绕组无激磁调压电力变压器负荷率计算负荷率计算由负荷率计算公式:=S/SB110kv 最大,最小负荷率:=80/(0.85120)=78.4%=65/(0.85120)=63.7%精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业35kv 最大,最小负荷率=85/(0.85120)=83.3%=50/(0.85120)=49%总负荷率：=(85+80)/(0.85240)=80.9%=(50+6

6、5)/(0.85240)=56.4%(2)按远期最大负荷选：（远期设三台主变压器）按远期最大负荷选：（远期设三台主变压器）110 kv 侧： 280 MW35 kv 侧： 240 MW每台主变压器负荷110 kv 侧： 93.3 MW35 kv 侧： 80 MW按最优负荷率 0.87 选主变压器容量。SN=PL/(0.85)=(93.3+80)/(0.850.87)=234 MVA选 SN=240MVA，容量比 100/50/50负荷率计算负荷率计算110kv 最大负荷率:=93.3/(0.85120)=91.4%35kv 最大,最小负荷率=80/(0.85120)=78.4%总负荷率：=(9

7、3.3+80)/(0.85240)=84.9%所以，综合以上讨论可知，从长远考虑选主变压器容量：SN=240 MVA，容量比 100/50/50的变压器。因为：SN/SLMAX=(2400.85)/(160+170)=61.8%60%所以每台主变压器可以带总负荷的 60%。SLMAX/SN=1.62经查表知事故过流允许负荷在过负荷 1.6 倍时为 15 分钟，过负荷 2.0 倍的允许时间为 4 分钟。2.2.2变压器参数列表变压器参数列表:表 2-1 变压器参数列表阻抗电压容量MVA调压范围电压 KV空载损耗（KW）短路损耗（KW）UI-2%U1-3%U2-3%24022.5%220/110/

8、38.5230108014249精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第三章第三章 短路计算短路计算第第 3.1 节节 相关参数计算相关参数计算等值 220kv 系统:XS1=0.1134XS0=0.1693变压器:U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5(14+24-9)=14.5U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5(14+9-24)=-0.5U3%=0.5(U13%+U23%-U12%)=0.5(24+9-14)=9.5所以XT1=U1%SB/(100SN)=14.5100/(100240)=0.06042XT2= U2%SB/(100SN)=0XT3=

9、 U3%SB/(100SN)=9.5100/(100240)=0.0396精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业图 3-1 短路点分布图第第 3.2 节节 短路点选择短路点选择F1 点220kv 进线断路器内侧F2 点220kv 母联断路器F3 点220kv 母线F4 点主变压器高压侧F5 点主变压器中压侧精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业F6 点110kv 母线F7 点110kv 出线F8 点主变压器低压侧F9 点35kv 出线第第 3.3 节节 短路计算短路计算按近期最大运行方式所给参数进行短路计算：X1=2XS1=20.1334=0.2668XT1=0.06042XT3=0.

10、0396IB1=SB/UB1=100/230=0.251033IB2=SB/UB2=100/115=0.502033IB3=SB/UB3=100/37=1.560333.3.1 短路点短路点 F1：（：（220kv 进线断路器内侧）进线断路器内侧）图 3-3 图 3-2精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业标：IK1=E/X1=1/0.2668=3.748有：IK1=IK1IB1=3.7480.2510=0.941KA3.3.2短路点短路点 F2：（：（220kv 母联断路器）母联断路器）标：IK2=E/XS1=1/0.1334=7.496有：IK2=EIB1=7.4960.2510=1.

11、88KA3.3.3 短路点短路点 F3（220kv 母线）母线） ，F4（主变压器高压侧主变压器高压侧） ，与，与 F2 情况相同。情况相同。3.3.4 短路点短路点 F5：（主变压器中压侧）：（主变压器中压侧）XK=0.5（X1+XT1）=0.5（0.2668+0.6042）=0.1636标：IK5=E/（2XK）=0.5/0.1636=3.06有：IK5=IK5IB2=3.060.5020=1.536KA图 3-5 图 3-4 精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业3.3.5 短路点短路点 F6：（：（110kv 母线）母线）XK=0.5（X1+XT1）=0.1636标：IK6=E/X

12、K=1/0.1636=6.11有：IK6=IK6IB2=6.110.5020=3.07 KA3.3.6 短路点短路点 F7（110kv 出线）情况与出线）情况与 F6 相同。相同。短路点 F8：（主变压器低压侧）XK=0.5（XT1+X1）+XT3=0.5（0.06042+0.2668）+0.0396=0.2032标：IK8=E/XK=1/0.2032=4.92有：IK8=IK8IB3=4.9231.560=7.68 KA短路点 F9（35kv 出线）情况与 F8 相同。图 3-6 图 3-7精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第四章第四章 主要电气设备选型主要电气设备选型第第 4.1

13、节节 断路器的选择断路器的选择断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压 6220kV 的电网一般选用少油断路器，电压 110330kV 电网，可选用 SF6或空气断路器，大容量机组釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。断路器选择的具体技术条件如下：（1）电压：Ug Un Ug-电网工作电压（2）电流：Ig.max In Ig.max-最大持续工作电流（3）开断电流：Ip.t InbrIpt-断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量Inbr-断路器额定开断电流（4）动稳定：

14、ich imaximax-断路器极限通过电流峰值ich-三相短路电流冲击值（5）热稳定：ItdzIttI- 稳态三相短路电流tdz -短路电流发热等值时间It- 断路器 t 秒热稳定电流其中 tdz=tz+0.05由 =I /I和短路电流计算时间 t，可从发电厂电气部分课程设计参考资料P112，图 51 查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出 tdz。4.1.1 220kv 出线断路器出线断路器（1）选择Ug=220 KVIgmax=PLMAX/(UnCOS)= 1.02 KA 3170 160220 0.85 3（）选择 LW2-220 SF6断路器表 4-1 LW2-220 SF6 断

15、路器参数表型号额定电压额定电流额定短路开断额定短路关合额定峰值耐受4 秒热稳定全开断时间精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业（kv）（ka）电流（ka）电流（ka）电流（ka）电流（ka）（s）LW2-2202202.531.580100400.05 （2）热稳定校验： I2tdz式中 I-稳态三相短路电流；tdz-短路电流发热等值时间；It-断路器 t 秒稳定电流。其中 tdz=tz+0.05”,由 =I，/I=1短路电流计算时间 t=tpr+tab=0.5+0.15+0.06=0.71(tpr为全保护时间，tab为固有全分闸时间，它包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间)可从小电气书图

16、 5-1 中查出短路电流周期分量等值时间 tz=0.8S，忽略短路电流非周期分量。所以：tdz=tz+0.05”=0.8SQk= I2tdz=0.9412 0.8It2t IttQk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaximax-断路器极限通过电流峰值；ich -三相短路冲击值。ich=2.55I”=2.550.941=2.40Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 1.88=4.79Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 3.07=7.82Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定

17、校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 1.536=3.92Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 7.68=19.6Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 7.68=19.6Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 1.88=4.79Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 1.536=3.92Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 7.

18、68=19.6 Ich222热稳定： Qk =0.708 KA2S ,(I1NKT)2=(1.260)2=5184 KA2SQk Ich222热稳定： Qk =2.83 KA2S ,(I1NKT)2=(1.235)2=1764 KA2SQk 222Ich热稳定： Qk =7.54 KA2S ,(I1NKT)2=(0.475)2=900 KA2SQk Ich2热稳定： Qk =1.89 KA2S ,(I1NKT)2=(1.275)2=8100 KA2SQk Ich热稳定： Qk =47.2KA2S ,(I1NKT)2=(0.2120)2=576 KA2S2Qk U10.9Un，Un为电压互感器额

19、定一次线电压，1.1 和 0.9 是允许的一次电压波动范围，即10% Un。（2）二次电压：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按下表选用所需的二次额定电压。表 4-10 JCC-220 互感器参数表绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中用于中性点不接地或经消弧线圈接地系统中二次额定电压（V）100100/3100100/3（3） 准确等级电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级。用于电度表准确度不低于 0.5 级，用于电压测量，不应低于 1 级，用于继电保护不应低于 3级。（4）二次负荷Sn是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下，电压互感器的

20、额定容量。S2是二次负荷，它与测量仪表的类型，数量和接入电压互感器的接线方式有关，电压互感器精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业的三相负荷经常是不平衡的，所以通常用最大一相的负荷和电压互感器一相的额定容量相比较。4.4.1 220kv 母线处电压互感器母线处电压互感器220KV侧母线所连的电压互感器的选择，选用JCC-220型电压互感器：表4-11 JCC-220型电压互感器参数表型式额定变比在下列准确等级下的额定容量最大容量（VA）0.513屋外单相JCC220220000 100 100/333500100020004.4.2 110kv 电压互感器电压互感器110KV侧母线所连的电

21、压互感器的选择，选用JCC-110型电压互感器：表4-12 JCC-110型电压互感器参数表型式额定变比在下列准确等级下的额定容量最大容量（VA）0.513屋外单相JCC110110000 100 100/3335001000200020004.4.3 35kv 电压互感器电压互感器35KV侧母线所连的电压互感器的选择，选用JDX6-35型电压互感器：表4-13 JDX6-35型电压互感器参数表型式额定变比在下列准确等级下的额定容量最大容量（VA）0.513（屋内式）三相JDX6353100/3100/3350001502506001200精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业第第 4.5

22、 节节 母线母线母线应根据具体使用情况按下列条件选择和校验：（1）型式：载流导体一般采用铝质材料，回路正常工作电流在 4000A及以下时，一般选用矩形导体。在 40008000A时，一般选用槽形导体。110KV 及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。（2）按最大持续工作电流选择导线载面 S，即 IgmaxK Iy式中 Iy相应于某一母线布置方式和环境温度为+25时的导体长期允许载流量。 K 温度正系数（3）按经济电流密度J选择：在选择导体载面S时，除配电装置的汇流母线、厂用电动机的电缆等外，长度在 20 m 以上的导体，其截面S一般按经济电流密度选择。即 S

23、j=(mm2)JIgmax式中 J导体的经济电流密度，按此条件选择的导体截面S，应尽量接近经济计算截面Sj。当无合适规格导体时，允许小于Sj。（4）热稳定校验：按上述情况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。 母线的校验公式为： SSmin=(mm2)dztCI式中 Smin根据稳定决定的导体最小允许截面（mm2） ； C热稳定系数； 稳态短路电流（KV） ；I tdz短路电流等值时间（s） 。（5）动态稳定校验：maxy精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业式中 y母线材料的允许应力（硬铝y为69106Pa,硬铜为157106） ； mix作用在母线上的最大计算应力。对于输电

24、线路应校验线路电压损失。对于发电厂、变电所内的导体，由于相对距离较短，电压损失不严重，所以可不较验。4.5.1 35KV 侧母线侧母线由断路器最大回路电流值可知，Igmax=3.3KA 回路正常工作电流在 4000A 以下,选用矩形导体。条件为相间距 a=0.75m，绝缘子跨距 l=1.2m，母线保护时间 tpr=0.5s ，选hb=12510 ,三条平放，长期允许载流量 3903A。查表知集肤效应系数为 Ks=1.8 ,环境温度为 29，查表知温度修正系数 K=1.0,则 Ial29=1.03903=3903A 3637A热稳定校验：tk=tpr+tkd+ta=0.5+0.15+0.02=0

25、.67s=I/ I =1 tz=0.9s tdz=tz+0.052 =0.9+0.051.02=0.95s Qk= I2tdz =7.6820.95=56.0 KA2S正常运行时得导体温度：=0+(al-0)I2max/I2al =25+(70-25)33002/39032=57.2查表得：C=92.12 Smin=109 mm2 3750 mm2CKQsk656 1.8 1092.12动稳定校验： 导体自振频：m=hb=0.1250.12700=3.375kg/m I=bh3/12=0.010.1253/12=1.6310-6 m4按汇流母线为两端简支多跨梁查表可知，Nf=3.56 则精选优

26、质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业 f1=454.5HZ 155HZmEIlNf2375. 31063. 11072 . 156. 36102 故 =1冲击系数 K=1.9, 则 ish=1.9 I=2.697.68=20.66KA2 母线相间应力： fph=1.7310-7 i2sh/a =1.7310-7/0.75=98.5N/m 导体截面系数：=0.5bh2=0.50.010.1252=78.12510-6m3则 ph=0.182106pa al=70106pa102lfph2698.5 1.210 78.125 10 同相条间作用应力计算： b/h=10/125=0.08 (2b-b)/(b+h