220KV变电站初步设计方案

1、220KV变电站初步设计方案第1章概述1.1概述随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常生活中。电能可以方便的转化为期他形式的能源，例：机械能、热能、光能、磁能等，并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的人和工作场所和生活场所。电能的应用规模也很灵活以电能作为动力，可以促进工农业的机械化和自动化。保证产品质量大幅度提高劳动生产率。同时提高电气化程度以电能代替其它形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径电力工业电能的生产、输送、分配和消费与其它工业的区别在于：（一）、与国民经济各部门的关系非常密切。（二）、电力系统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度，过程非常

2、短促。（三）、电能的生产、输送、分配和消费实际上同时完成的不能大量储存。变电站是联系发电厂和电力用户的重要纽带，是将电能从产品变成商品的中间环节。它担负着电能转换和电能重新分配的重要任务。对国家经济的发展有着极其重要的作用。本次所设计变电站担负着向开发区的炼钢厂供电及变电所附近的地区负荷供电，承担着该市的输变电任务。根据电力系统技术规程中的有关部分，特别是：第1.0.2条：系统设计应在国家计划经济的指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案；应合理利用能源，合理布局电源和网络，使发、输、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统

3、自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。第1.0.6条：系统设计的设计水平可为今后第五年至第十年的某一年，并应对过度年进行研究（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。该市郊220KV变电站是地区性城市变电站，它由系统同时向炼钢厂和地区负荷供电，系统总容量为：S1=200M,S2=40M,S3=2100M,同时向变电站供电，变电站与系统联系较为紧密，在整

4、个系统中占有重要地位。1.2本次设计的内容变电所是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。这就要求变电所的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。故本次220KV变电站设计主要为电气一次部分设计。电气一次部分设计主要包括变电所总体分析、电力系统分析、主接线的选择、主变的选择、所用变的选择、无功补偿的设计、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置和防雷保护等内容。本部分设计主要参考了电气一次部分设计手册、电气一次部分设备手册等，按照有关的技术规程和工程实例进行的。1.3本次设计的任务本次设计的主要任务是220KV的变电站的设计，设计的内

5、容包括电气的一次部分的设计和计算。在一次部分中，要对电力系统和变电站进行总体分析，然后确定变电站电气主接线的型式，并在此过程中进行系统的无功补偿、调压计算、短路电流计算以及电气设备的选择。在具体计算后，还要为建造变电站进行配电装置及电气总平面的布置设计，使建站合理化，并进行防雷设计，保证安全。第2章变电站分析2.1变电站总体分析水力、火力及核能等发电站发出的的电能，由于经济上的原因把电压升高，用输电线送到变电站，在这里把电压降低，用输电线再送到其他变电站，或通过输电线和配电线路送到用户。这样，在变电站除了把输电线送来的电压和电流进行变换，集中和分配外，为了使电能的质量良好以及设备安全，进行电压

6、调整、电力潮流控制以及输配电线和变电站的保护。2.2变电站设计要求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。该变电所是一个220KV地区性城市变电所，向市区的炼钢厂及附近地区负荷供电，它由系统1（容量为200MVA和系统2（容量为40MVA和系统3（容量为2100MVA供电，同

7、时向变电站供电，与系统联系紧密。（1）建设的必要性该所位于市郊的工矿企业集中区的中心，为满足该地区经济发展及人民生活需要，决定再此建设此区域性变电所。（2）建设规模根据电力系统规划，本变电所的规模如下：电压等级：220/110/10KV线路回数：220KV近期3回，远景发展2回；110KV近期2回，10KV近期10回，远景发展2回;远景发展2回。2X50km2100MVA工0004*220kV220kV说OkV(5H*100MVAZKJkmniokvCOAL0.8持设计220kV变电所4X50MWZ2O1VIQYO2X24GMVA=18iOkV2.3电力系统接线图4X53MVAi4%=10.5

8、图2-12X2OMW2.4负荷分析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。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会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，如重要的大型的设备损坏，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

9、相同：对于一级负荷，必须有二个独立电源供电，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二个独立电源点供电。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。在110kv负荷中炼钢厂的一类负荷比较大，发生断电时，会造成生产机械的寿命缩短和一定的经济损失.因此要尽可能保证其供电可靠性。在10kv负荷中，汽车厂，电机厂，炼油厂一类负荷比较大；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，必须保证其供电可靠性。第3章主变的选择3.1主变选择变压

10、器是变电所中最重要的和最贵重的是设备，变压器的选择在变电所中是比较重要的。它是变电站中关键的一次设备，其主要功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送，分配和利用。变压器的分类方法比较多，按功能分有升压变压器和降压变压器，按相数分有单相和三相变压器，按绕组导体的材质分有铜绕组和铝绕组变压器，按冷却方式和绕组绝缘分有油浸式，干式两大类，其中油浸式变压器又有油浸自冷式，油浸风冷式，油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。而干式变压器又有浇注式，开启式，充气压（SF6）等。按用途又可分为普通变压器和特种变压器，按调压方式分有无载调压变压器和有载调压变压器。安装在总降压变电所的变压器通常被称为主变压器，610

11、KV/0.4KV的变压器常被叫做配电变压器。在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。高损耗变压器已被淘汰，不在采用，在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器，供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9,S10-MS11,S11-M等）；对于高建筑，地下建筑，发电厂化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干式电力变压器（SC,SCZ,SG3,SG10,SC6等）；对电网电压波动较大的,为改善电能质量应采用有载调压电力变压器（SZ7,SFSZSGZ3等）降压变电所主变压器台数和容量的确定。主变压器的选择

12、原则选择主变压器台数时应考率下列原则：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,也可以只采一台变压器,但必须在低压侧敷设与其他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也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

13、的余地。3.1.1变压器容量的选择主变容量选择应考虑：（参考电力工程电气设计手册一中的第五章P214）（1）主变容量选择一般应按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期几年发展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。（2）根据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变容量，对有重要负荷的变电站应考虑一台主变压器停运时，其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷；对一般性变电站，当一台主变停运时，其余主变压器应能保证全部负荷的60。（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。（主要考虑备用品，备件及维修方便。）由计

14、算结果得知应选择容量为SSP-360000/220型。3.1.2主变台数的考虑原则及台数的选择：（1）对大城市的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变为宜。（2）对地区性孤立的一次变或大型的工业专用变电所，设计时应考虑装三台的可能性。（3）对规划只装两台主变的变电所，其主变基础宜大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时更换主变。由以上分析知应选择两台主变。3.2变压器型式的选择3.2.1相数的选择由相应规程规定，若站址地势开阔，交通运输方便，也不是由于容量过大而无法解决制造问题宜采用三相变压器，结合以上分析，此变电所应采用三相变压器。3.2.2绕组数和绕组连接方式的选择参考电力工程

15、电气设计手册和相应的规程中指出：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。故该市郊变电所主变选择三绕组变压器。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，为取得中型点，所以都需要选择Yo的连接方式。而6-10KV侧采用型的连接方式。故该市郊变电所主变应采用的绕组连接

16、方式为：YN.YN0.d11。3.2.3主变阻抗和调压方式的选择参考电力系统电气设计手册和相应规程中指出：变压器各侧阻抗值的选择必须从电力系统稳定，潮流方向，无功分配，继电保护，短路电流，系统内的调压手段和并列运行等的方面进行综合考虑，并应以对工程起决定性作用的因素来确定。变压器的阻抗选择实际上是指三个绕组在变压器铁心中缠绕的位置，由此变压器可以分为升压结构和降压结构两种类型。调压方式是指采用有载（带负荷）调压还是手动（不带负荷）调压方式。规程规定：在能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宜、维修方便）。近年来随着对电压质量的要求的提高和有载调压变压器的质量的提高

17、，作为城市变电站，一般也都用有载调压方式。综合以上分析本设计中此变电站的主变宜采用有载调压方式。3.2.4主变压器的冷却方式根据型号有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。按一般情况，220KV变电站宜选用自然风冷式。3.2.5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220KV,110KV侧选115kv。10KV侧选10.5KV。3

18、.2.6全绝缘、半绝缘、绕组材料等问题的解决在110KV及以上的中型点直接接地系统中，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。220KV110KV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。第4章电气主接线设计4.1电气主接线设计电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家的经济建设方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下、兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，

19、就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，它要求用规定的设备文字和图形符号，并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置全部基本组成和连接关系，代表该变电站电气部分的主体结构，是电力系统结构网络的重要组成部分。设计的合理性直接影响电力系统运行的可靠性，灵活性及对电器的选择、配电装置、继电保护、自动控制装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因此，我们要重视电气主接线的设计。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

20、然要选用高质量的设备和现化的自动装置，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。一般应当从以下几方面考虑：（1）投资省主接线应简单清晰，以节省开关电器数量，降低投资；要适当采用限制短路电流的措施，以便选用价廉的电器或轻型电器；二次控制与保护方式不应过于复杂，以利于和节约二次设备及电缆的投资。（2）占地面积少主接线设计要为配电布置创造节约土地的条件，经可能使占地面积减少。同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电所，在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。（3）电能损耗少在发电厂或变电所中，正常运行时

21、，电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量、和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。因此,主接线的设计必须根据电力系统,发电厂或变电站的具体情况,全面分析正确处理好各方面的关系,通过技术经济比较,合理的选择主接线方案。决定电压等级和出线回数。因此,发电厂和变电站的主接线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。3.保证运行,维护和检修的安全和方便。4.应尽量降低投资,节省运行费用。5.满足扩建的要求,实现分期过度。我们在比较各种电气主接线的优劣时，主要考虑其可靠性

22、、灵活性、经济性三个方面。我们可以遵循以下原则来满足其可靠性、灵活性及经济性。首先，在比较主接线可靠性的时候，应从以下几个方面考虑：（1）断路器检修时，能否不影响供电；（2）线路、断路器或母线故障时以及母线或隔离开关检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对I、U类用户的供电；（3）变电站全部停电的可能性；（4）大型机组突然停电时，对电力系统稳定性的影响与后果因素。其次，电气主接线在满足可靠性与灵活性的前提下做到经济合理，应主要从以下几个方面考虑，来满足其经济性：（1）投资省；（2）占地面积小；（3）电能损耗少；（4）扩建和扩展的可能性。4.2主接线设计应满足的基本要求变电所

23、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。4.3接线设计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.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：（1）220KV侧根据要求可以草拟以下两种方案：|L1AL2AL3|L3方案:单列表对以上两种方案进行比较:、方案项目可方案1单母分段用断路器把母线分段后，对重要用户方案II单母分段带旁母接线用断路器把母线分段后，对重要用靠可从不同段引出两

24、个回路，保证不间断供电，性可靠；检修出线断路器，可以不停电检修，供电可靠性高户可从不同段引出两个回路，保证不间断供电，可靠灵活性经济性当一回线路故障时，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接线简单，增加了设备，投资较方案n高当一回线路故障时，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，故要求系统有更好的供电可靠性，综合考虑，220KV侧宜采用方案2。（2）11

25、0KV侧根据要求可以草拟以下两种方案：方案:单母段带母列表对以上两种方案进行比较:方案:单母段方案项目X可方案1单母分段带旁母接线用断路器把母线分段后，对重要用方案II单母分段用断路器把母线分段后，对重要用户可靠性户可从不同段引出两个回路，保证不间断从不同段引出两个回路，可靠，适合用于屋供电，可靠；检修出线断路器，可以不停内布置，可采用手车式断路器，电检修，供电可靠性高这样可保证进出线检修时不中断供电灵活性经济性当一回线路故障时，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占地面积大，多一旁路增加了投资当一回线路故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间

26、断供电，不致使重要用户停电，且扩建方便占地面积小，但小车投资多表中分析可以知道，110KV电压级，综合考虑主接线的基本要求，合理考虑市区电力负荷的基本情况以及市区的经济状况，通过比较，最后选择第（1）方案,即采用单母分段的电气主接线形式。这种主接线形式能够满足市郊对电力负荷的用电要求，考虑了今后随着经济的发展，还有扩建的可能，另外，在此用电负荷中有少量的一级负荷和二级负荷。因此，选择了单母线分段带旁母的主接线形式。(3)10KV侧*L1从2*L3|L3|L1肚2L3|L3方案:单母段方案:单母段旁母列表对以上两种方案进行比较:基本要求/方案方案（I）单母分段方案（n）单母分段带旁母接线可靠性灵

27、具有较强的供电可靠性。选择轻无论检修断路器或变压器故障时，均不会造型的电气设备。成重要的电力负荷停电。使用的电气设备比较多，使用的设备比较少，出现故障的几率出现故障的几率也比较大。比较底。运行方式相对简单，并且具有较好的活性电气主接线的结构简单，但调度灵活性较差。易于扩建和扩展。灵活性。易于扩建和实现自动化。经济使用的电气设备多，投资大，年运行费用咼。占地面积比较大。使用的设备相对少，投资少，年运行费用不高。占地面积比较小。性由表中分析可以知道，10KV电压级，综合考虑主接线的基本要求，合理考虑市区电力负荷的基本情况以及市区的经济状况，通过比较，最后选择第（n）方案,即采用双母线接线的电气主接

28、线形式。这种主接线形式能够满足市区各级电力负荷的用电要求，考虑了今后随着经济的发展，还有扩建和扩展的可能，另外，由于进出线回路数比较多，且各回路出线的负荷等级中一，二级负荷较多。综上分析可以得出：市区新建变电站的电气主接线形式为，220KV电压级采用单母线分段带旁母的主接线形式，110KV电压级采用单母线分段带旁母的主接线形式压级采用单母线分段带旁母主接线形式。变电站电气主接线图详见附录。10KV电第5章短路电流的计算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

29、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。工作人员由于违反安全操作规程而发生误操作，或者误将低电压设备接入较高的电压的电路中，也可能造成短路。短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大的多。在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几千万安。如此大的短路电流可对供

30、电系统产生极大的危害：1)短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其它元件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。2)3)短路时电路的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路电越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。4)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。5)不对称短路包括单相短路和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。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

31、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。在三相系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等，其中两相接地短路实质是两相短路。按短路电路得对称性来分，三相短路属对称性短路其他形式为不对称性短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但一般情况下特别是远离电源的供电系统中，三相短路地短路电流最大，因此造成的危害也最为严重。为了是电力系统中的电气

32、设备在最严重的短路状态下也能可靠的工作，因此，作为选择和校验电气设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。实际上，不对称短路也可以按对称分量发将不对称的短路电流分解为对称的正序、负序和零序分量，然后按对称量来分析和计算，所以对称的三相短路分析计算也是不对称短路分析计算的基础。因此，本文的短路电流计算都以三相短路为例。5.15.1.1短路电流的计算目的短路电流的危害在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影

33、响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。5.1.2计算短路电流的目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备，避免在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为了达到上述目的，须计算出下列各短路参数：I一次暂态短路电流，用来做为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流容量。应采用（电力系统在最大运行方式下）继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。ish三相短路冲击电流，用来检验电器和母线的动稳定。I三相

34、短路电流有效值，用来检验电器和母线的热稳定。S次暂态三相短路容量，用来检验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。5.25.2.1短路电流的计算短路电流计算结果表5-1短路点电流计算结果类别短路点、IK|tkItkIichK1K2K313.685.74617.1912.744.5717.1912.774.59517.1912.774.59717.19334.8214.62743.75522短路电流的计算过程一般情况下，最大短路电流出现在三相短路的情况下，实际上应该将各短路点短路时的电流值计算出并进行比较，以得出最大的短路电流值。结合本次设计的实际情况，我们按

35、最严重母线短路来考虑，在母线上三相短路电流最大，因此，设三个短路电流计算点，即k1、k2、K3ok1位于220KV母线上；k2位于110kv母线上；k3位于10kv母线上，一般短路电流在两台变压器并联时处于最大值，因此我们这里主要介绍在两台变压器并联情况下的短路电流。原理图为：(b)1)取SB=100MVAUB为各电压级的平均额定电压Uav,利用式Z*BZ*NSN计算书各元件的电抗。发电机GiG:X1X2X3X40.124发电机G5、G:100500.80.198X5X60.1423100200.850.605X170.004-系统S:10021000.0002变压器TiT4：X7X8X9X1

36、00.105631000.1667X11X120.18100变压器T5、T6：主变压器T7、T8：2400.0752US1%1-1424914.5US2%12149240.5Us3%1249429.5XT7IXT8I0.1451001400.3625XT8II0.00510040XT7II0.0125100XT7IIIXT8III0.09540架空线路L13、L14L15:、0.23751X130.450210023020.0189Xl40.467X1511220.440100230210023020.02530.0151等值电路如图(a)所示。(2)当K1短路时：(I)网络化简，求转移阻抗。

37、40.091X18(c)X1X83X5X12X19X2012X170.34X160.0229X8,X3串联得Xzl；X9,X4串联得Xzz,见图(d)(d)(n)利用eqoac(,Y)转换法，将等值电路化简为图(e)所示X21X15X22X23X21X15-0.1299X24X15X21X24X22Xi5-0.4305Xz。为S对K1的转移阻抗，Xz3为Ga对K1的转移阻抗，沧为Gb对心的转移阻抗。(川)各电源的计算电抗，用式XjsXifS计算SXsjs0.0229Xijs0.129921001000.4814500.81000.3251000.203XlIjs0.4352200.852.07

38、9,|2、|3查运算曲线表得。I23.368I35.4322.0792100.32303.3684500.85.4322200.853230、3230II|I|IIII=13.68(KA)tk=1.2s时|tk|tkl|tkII|tkIII2.07921002.299450悶3230V3230Itk11tktk1tk、32302.3322.079210012.74KA12.77KAIIlIllIlII4500.832303.0162200.85、32302.27亠电lmax=273.74A(b)开断能力：Idu=31.5KAIk=13.68KA(c)(d)关合能力：Igu=80KAish=34

39、.82KA热稳定：Ig=31.5KA由选择结果表可见各项条件均能满足，故选LW220/2000型六氟化硫断路器合格。(n)隔离开关的选择由UNS=220KVImax=273.74A查表可选GW220/630型隔离开关。根据以知数据效核如下：(a)工作电流：Imax=273.74A630A(b)动稳定：ich=34.82KAImax=220.44A(b)开断能力：IK5.746KA18.4KA(c)动稳定：ich=14.627KA55KA(d)热稳定：QK2205(KA2?S)由选择结果可见各项条件均能满足要求，故选择SW110/1000型少油断路器合格。6.5.2.2隔离开关的选择选用Gv11

40、0D/600-50型号隔离开关。额定电压UN=110KV,额定电流IN=600KA动稳定电流ich=50KA.。(a)工作电流:(b)动稳定：QK980(KA2(c)热稳定：校验:Imax=220.44A由此可见所选Gv110D/600-50型号隔离开关合格。600Aich=14.627KA50KA6.5.2.2电压和电流互感器的选择依电压互感器的选择条件0.8UN1UNS1.2UN1我们分别选出220KV110KV10KV压互型号分别为：JCC1-220型油浸式、JCC2-110型油浸式、JSJW-10型三相五柱电压互感器它们二次侧电压均为5A。电流互感器的选择：线路保护：选用LCWB110

41、B/300，0.2/P/P级主变保护：选用LCW110/300,0.5/D1/D2级6.5.3绝缘子和穿墙套管选择220KV侧支柱绝缘子所选型号为：ZS-220/4型普通型棒式支柱绝缘子，穿墙套管选CRLQ1-220/1200型。110KV侧支柱绝缘子所选型号为：ZS-110/4型普通型棒式支柱绝缘子，穿墙套管选CRLQ1-110/600型。10KV侧支柱绝缘子所选型号为：ZS-10/4型普通型棒式支柱绝缘子，穿墙套管选CWWL-10/2000-2型o第7章继电保护的设计7.1概论电力系统继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，继电保护的装设应符合可靠性及安全性、选择性、灵敏性、速动性

42、四个基本要求。设计应满足继电保护和安全自动装置方面的技术规程。供电系统的继电保护是保证安全供电的重要工具。电力系统中的电力设备和线路应有主保护和后备保护以及必要时增设的辅助保护。主保护能快速并有选择地切除被保护区域内的故障。后备保护在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。后备保护可分为远后备和近后备两种形式。其中：远后备指当主保护或断路器拒绝动作时，由相邻设备或线路的保护实现后备；近后备指当主保护拒绝动作时，由本设备或线路的另一套保护实现后备；当断路器拒绝动作时，由断路器失灵保护实现后备。辅助保护当需要加速切除线路故障或消除方向元件的死区时，可采用由电流速断构成的辅助保护。7.1.1继电保护装置的

43、设计原则（1）当被保护原件发生短路或足以破环系统正常运行的情况时，保护装置应动作于跳闸；在发生不正常运行时，保护装置应动作于信号。（2）为保证系统非故障部分的正常供电，保护装置应以足够小的动作时限去切除故障。（3）系统故障时，保护装置要有选择地动作于跳闸，在必须加快动作时，可无选择性跳闸，而有自动重合闸来补救保护的无选择性动作。（4）选择保护方式时，不考虑可能性很小的故障类型和运行方式。（5）保护装置的电压回路断线时，如可能造成保护装置的误动作，则应装设电压回路断线闭锁装置并发出信号。（6）在表示保护装置动作的出口上应装设信号继电器。（7）主保护装置除完成主保护任务外，如有可能还应作为相邻元件

44、的后备保护。（8）当保护装置因动作原理而不能起相邻原件后备保护作用时，应在所有或部分断路器上装设单独的后备保护。（9）为了相邻元件后备保护作用而使保护装置复杂化，或在技术上不能达到完全的后备作用时，允许缩短后备作用范围。（10）在实际可能出现的最不利运行方式和故障类型下，保护装置应有足够的灵敏系数。（11）保护装置的灵敏性应该与相邻设备或线路配合。（12）保护装置所用的电流互感器在最不利的条件下其误差应小于10%。7.1.2继电保护装置的电源保护装置的电源，包括了保护装置本身个元件的工作电源和相关断路器跳闸的操作电源。一般情况下工作电源与操作电源可分为直流操作和交流操作两大类。直流操作包括蓄电

45、池复式整流和电容器储能等，发电厂和110KV及以上变电站通常用蓄电池作为直流电源。110KV以下的终端变电站也可用电容储能直流电源或复式整流电源。电源应具有好的可靠性和稳定性，电源容量和电压质量均应在最严重的事故情况下保证用电设置的可靠性。交流操作一般是利用被保护元件的电流互感器作为短路保护装置的操作电源。用在不重要的终端变电站。7.2电力变压器保护的设计7.2.1概述电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。变压器的内部

46、故障可分为油箱内和油箱外故障两种。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈气化，从而可能引起爆炸，因此，这些故障应该尽快加以切除。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。上述接地短路均系对中性点直接接地电力网的一侧而言。变压器的不正常运行状态主要有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。此外，对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，

47、因此在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。根据上述故障类型和不正常运行状态，对变压器应装设下列保护。（1）瓦斯保护油浸式变压器一般应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，保护装置应瞬时作用于信号；当产生大量瓦斯时，瓦斯保护应动作于断开变压器各电源侧断路器。应装设瓦斯保护的变压器容量界限是：800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器。（2）纵联差动保护或电流速断保护对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应根据容量的不同，装设纵联差动保护或电流速断保护。纵差动保护适用于；并列运行的变压器，容量为6300KVA以上时；单独运行的变压

48、器，容量为10000KVA以上时；发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。电流速断保护用于10000KVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5S时。对于2000KVA以上的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，也应装设纵差动保护。上述保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。（3）外部相间短路时，应采用的保护对于外部相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护：过电流保护，一般用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；复合电压起动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要求的降压变压器上；负序电流及单

49、相式低压起动的过电流保护，一般用于大容量升压变压器系统联络变压器；阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用第、的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。（4）外部接地短路时，应采用的保护对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器（低压侧有电源）仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零序电流保护等。（5）过负荷保护对400KVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运

50、行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。对于无经常值班人员的变电站，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。（6）过励磁保护高压侧电压为500KV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。过励磁保护反应于实际工作磁密和额定工作磁密之比而动作。（7）其它保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。7.2.2变压器的瓦斯保护当在变压器油箱

51、内部发生故障时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流向油枕的上部。利用油箱内部故障时的这一特点，可以构成反应于上述气体而动作的保护装置称为瓦斯保护。轻瓦斯保护动作后经延时发出报警信号。重瓦斯保护动作后起动变压器保护的总出口继电器，使断路器跳闸。瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障。其缺点则是不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与纵差动保护相配

52、合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故障。7.2.3变压器电流速断保护较小容量的变压器，可采用电流速断保护作变压器的主保护。电流速断保护装设在变压器的电源侧，当电网为中性点不直接接地系统时，电流速断保护按两相式接线；否则按三相式接线。为了提高保护对变压器高压侧引出线接地故障的灵敏系数，可采用两相三继电器式接线。7.2.4变压器纵联差动保护变压器纵联差动保护在正常运行和外部故障时，由于变压器的励磁电流、接线方式和电流互感器误差等因素的影响，使差动继电器中有不平衡电流流过，且这一不平衡电流远比发电机及线路误差保护的大。如不采取一定的措施解决这一问题，保护的灵敏性及

53、性能将受到极大的影响。因此，应减小或消除不平衡电流对差动保护的影响。由以上分析可知主变压器可采用下列保护：（1）主保护：纵联差动保护。作为变压器引出线、套管及内部故障的主保护，瞬时动作于跳两侧断路器。瓦斯保护。作为变压器内部故障的主保护，其中轻瓦斯动作发信号，重瓦斯动作于跳两侧断路器。有载分接开关调压装置轻瓦斯动作发信号，重瓦斯动作于跳两侧断路器。温度信号装置。作为变压器上层油温的信号装置。主变压器油位的信号装置。（2）主变压器后备保护：35KV侧设置过电流保护，动作跳两侧断路器。35KV侧设置过负荷保护，动作发信号。7.3电力线路保护的设计7.3.1220KV电力线路继电保护的装置原则（1）

54、对简单电网，采用三段式的电流保护。速断、限时速断保护作为主保护，过电流保护作为后备保护。如保护不能满足速动性或灵敏性要求，应以自动重合闸来补救。（2）对复杂电力系统可采用距离保护。（3）对并列运行的平行双回线电力系统，宜装设横联差动保护作为主保护。以接于两回线电流之和的阶段式电流保护作为两回线同时运行的后备保护，及一回线断开后的主保护及后备保护。（4）对复杂网络中的短线路，一般用带辅助导引线的纵联差动保护作为主保护，以电流电压保护作为后备保护。7.3.210KV电力线路继电保护的装置原则（1）相间短路保护对于不带电抗器的单侧电源线路，可采用定时限特性或反时限特性的电流保护。变电站母线上的电压大

55、幅度降低时，主保护亦应采用瞬时电流速断保护。必要时允许保护非选择性动作，并装设自动重合闸或备用电源自动投入装置来全部或部分地校正保护的非选择性动作。对于双侧电源电力线路，一般可装设三段式或多段式方向电流保护。对于较重要的短线路采用纵联差动保护作主保护，方向过电流保护作后备保护。对于并列运行的平行线路，宜装设横联差动保护或电流平衡保护作为主保护，以接于两回线电流之和的电流保护作为两回线同时运行的后备保护，及一回线断开后的主保护及后备保护。（2）单相方向接地保护在发电厂和变电站母线上，应装设单相接地监视装置，监视装置反应零序电压，动作于信号。必要时装设动作于跳闸的单相接地保护。（3）电力线路的过负

56、荷保护对于可能经常出现过负荷的电缆线路，应装设过负荷保护，保护装置应带时限动作于信号，必要时可动作于跳闸。由以上分析可知：1.220KV桥断路器保护装设限时速断保护、过流保护及充电保护。2.10KV出线保护采用三段式电流保护及三相一次重合闸。3.10KV分段保护装设限时速断保护、过流保护及充电保护。4.10KV电容器保护装设差压保护、限时速断保护、过流保护、过电压保护、电流闭锁失压保护。第8章配电装置和总平面布置设计8.1概述配电装置是变电站的重要组成部分，它是根据主接线的连接方式，由开关电器保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。配电装置和总平面布置的设计是整

57、个变电站设计的一个重要环节，是全面贯彻国家方针政策的重要环节，对变电站的多、快、好、省的建设和安全、经济、可靠地运行有重要意义。8.2配电装置设计8.2.1配电装置设计的基本原则8.2.1.1配电装置概述配电装置是变电所的重要组成部分。是全面贯彻国家方针政策的重要环节，对变电所的多快好省的建设和安全，经济可靠的运行有重要意义。它是根据电气主接线，由开关电器，保护和测量电器，母线和必要的组建而成，用来接受和分配的装置。8.2.1.2配电装置设计原则依据高压配电装置设计技术规程SDJ585中第1.0.1条规定：高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，并根据电力系统条件，自然环境特点和运行

58、检修的要求，合理的制定布置方案和选用设备，并积极慎重地采用新布置，新设备和新材料，使设计技术先进，经济合理，可靠运行，巡视方便，同时注意节约三材。8.2.1.3型式选择：依据高压配电装置设计技术规程中：4.2.1选择配电装置应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约土地并保证运行和检修的要求，通过技术经济比较，35KV及以下配电装置宜采用屋内型。4.2.5当采用管型母线的配电装置时，管母选用单管或分裂结构，固定方式宜采用支撑式或悬挂式，当地震烈度为8度及以上宜选用悬挂式。配电装置应满足以下基本要求：(1)配电装置的设计必须贯彻执行国家基本方针和技术经济政策，如节约土地。(2)保证运行可

59、靠。按照系统和自然条件，合理选择设备，在布置上力求清晰，整齐，保证具有足够的安全距离。(3)便于检修，巡视和操作。(4)在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价。(5)安装和扩建方便。8.2.2各电压等级配电装置设计8.2.2.1220KV侧配电装置型式选择该市位于市郊，由于技术发展，新上项目均为全室内设计，自动化程度高，检修不受天气影响，虽然造价高，但可靠性更好，便于检修。最好采用全室内装置。8.2.2.2110KV侧配电装置设计110KV侧配电装置屋内与屋外相比较，在经济上两者总投资接近，因屋内式电器投资较屋外略少，而土建投资又稍高于屋外式，但屋内式具有节约用地、便于运行维护、

60、防污等优点，且参考以上原则可知，应采用屋内配电装置。又考虑到该市郊变电站110KV侧采用了单母分段型式的主接线，为了提高运行可靠性，节约用地，故采用手车式高压开关柜，所以110KV配电装置采用屋内单层式。8.2.2.310KV侧配电装置的型式选择依据上述原则，10KV配电装置一般采用屋内配置。当出线不带电抗器时，一般采用成套开关柜单层布置。考虑到该市地区经济较发达，且主接线为单母分段接线型式，故采用手车式开关柜。8.3总平面布置设计根据变电所总布置设计技术规定SDGJ6384等1.0.1条规定：变电所的总平面布置必须全面贯彻现行的各项技术经济的政策精心设计，努力创新，因地制宜，合理布置，充分利