220kv降压变电所电气一次部分初步设计

电气主接线设计1.1主接线设计要求电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。主接线代表了变电站高电压、大电流的电器部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最终方案。电气主接线设计的基本要求，概况地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。(1)可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面:①断路器检修时，不宜影响对系统供电。②线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部=1\*ROMANI类及全部或大部分=2\*ROMANII类用户的供电。③尽量避免变电站全部停电的可能性。④大型机组突然停运时，不应危及电力系统稳定运行。(2)灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面:①操作的方便性：电气主接线应该在服从可靠性的基本要求条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不至在操作过程中出差错。②调度的方便性：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。③扩建的方便性：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。(3)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，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。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：在变电站中，电能损耗主要来自于变压器，应经济合理的选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。1.2主接线的基本接线方式主接线的基本接线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用开关电器较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的变电站。有汇流母线的接线形式概括的可分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。单母线接线图1.1单母线接线如图1.1单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点：①可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。②调度不方便。电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流。单母接线适用于：110～220KV配电装置的出线回路数不超过两回，35～63KV配电装置的出线回路数不超过3回，6～10KV配电装置的出线回路数不超过5回。故220KV可采用单母接线。单母分段接线图1.2单母线分段接线如图1.2所示单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时须向两个方向均衡扩建。单母分段适用于：110～220KV配电装置的出线回路数为3～4回，35～63KV配电装置的出线回路数为4～8回，6～10KV配电装置的出线为6回及以上。故110KV和10KV可采用单母分段接线。单母线分段带旁路母线的接线图1.3单母线分段带旁路母线如图1.3单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35～110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。故110KV可采用单母线分段带旁路接线，因出线为4回，可采用旁路断路器兼做分段断路器的接线。220KV也可采用此接线。双母线接线图1.4双母线接线如图1.4双母接线有两种母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的6～10KV配电装置；35～60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110～220KV出线数为5回及以上时。故10KV出线带电抗器可采用双母线接线,110KV、220KV也可以采用双母线接线。双母线分段接线图1.5双母线分段接线如图1.5为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必短期停电。双母线分段接线被广泛用于发电厂的发电机电压配置中，同时在220～550KV大容量配电装置中，不仅常采用双母分段接线，也有采用双母线分四段接线的。双母线带旁路母线的接线图1.6双母线带旁路母线如图1.6双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。桥型接线图1.7桥型接线如图1.7当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥型接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线:内桥接线：图1.7左图适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。外桥接线：图1.7右图适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。当线路故障时需停相应的变压器。所以，桥式接线虽然有使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是可靠性较差。故220KV的系统可以采用外桥接线，因一般都有穿越功率。角形接线图1.8角形接线如图1.8多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用3～5角形为宜。优点是：投资省，占地面积少，接线成闭合环形，可靠性灵活性较高。缺点是：任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性，不易于扩建等。适用于：回路数较少且能一次建成、不需要再扩建的110KV及以上的配电装置中。故110KV和220KV可采用角形接线。单元接线图1.9扩大单元接线如图1.9变压器-线路单元接线最简单、设备最少，不需高压配电装置，但线路故障或检修时，变压器停运，变压器故障或检修时，线路停运。适用于只有一台变压器和一回线路时，故不采用。1.3主接线的方案确定结合原始资料所提供的数据，和权衡上面各种接线方式的优缺点，将各电压等级使用的主接线方式列出：(1)220KV线路5回进线（2回和系统，2回和电厂，一回备用），且为降压变电所，有穿越功率，考虑到220 KV线路的重要性，为保证其运行的稳定性，适用的接线方式只有双母线接线。单母线和角形接线可靠性不合理！(2)110KV有4回出线（备用1回），适用的接线形式为单母分段接线、单母分段带旁路接线（因进线数不足5回，装设旁路断路器兼作分段断路器）、双母线接线、角形接线。(3)10KV有12回出线，带电抗器限制短路电流，适用的接线形式为双母接线和双母线分段接线,单母线分段。据此，拟定下面3种主接线方案：方案=1\*ROMANI如图1.10，220KV采用双母线接线，110KV采用双母线接线，10KV采用单母线分段接线。图1.10220KV/110KV双母,10KV单母分段方案=2\*ROMANII如图1.11220KV采用双母线接线，110KV单母线带旁路母线线接线，10KV采用单母线分段接线。图1.11220KV双母,110KV双母分段,10KV单母分段方案=3\*ROMANIII如图1.12220KV采用双母线接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV采用双母线接线。图1.12220KV/10KV双母，110KV双母分段，3种方案均采用三相三绕组变压器，对3种方案进行技术比较如下表：表1-1主接线方案比较表项目方案可靠性灵活性经济性和实用性方案=1\*ROMANI:220KV采用双母线接线，110KV采用双母线接线，10KV采用单母线分段接线。1.220KV110kv接线简单，设备本身故障率少；操作简单2.故障时，能尽快恢复供电。1.220KV运行方式相对简单，灵活性一般；2.基本上能保证母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部=1\*ROMANI类及全部或大部分=2\*ROMANII类用户的供电1.10Kv端12条回路不会彼此影响，能减小母线故障或检修时的停电范围！2.该接线方式整体操作较简单，投资性价比高！方案=2\*ROMANII：220KV采用双母线接线，110KV单母线带旁路母线线接线，10KV采用单母线分段接线。可靠性较高；特别是110kv电压等级220KV10KV端基本可以保证期正常运行1.各电压级接线方式灵活性有所提高；2.220KV和110KV电压级接线易于扩建和实现自动化，方便变压器的切换。1，投资相对较大，投资性价比相对比较小,2，Ⅰ类用户实用性较大方案=3\*ROMANIII：220KV采用双母线接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV采用双母线接线。1,110KV和10KV接线可靠性较高，故障时停电范围小。2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高了可靠性。1.220KV接线不易扩建；2.110KV,10KV侧易于扩建实现自动化。1，前期投资比较大，操作计较复杂但是系统相对最好！2，实用于对电力要求特别高的区域通过对3种主接线可靠性，灵活性的综合考虑，辨证统一，现确定第=1\*ROMANI方案为设计初选可靠方案方案=1\*ROMANI特点：220KV110KV采用双母线接线形式，调度灵活方便，而任一母线故障时，可通过另一母线供电。但。10KV采用单母线分段接线，由于双母线故障机率较小，故不考虑，单母线相对而言的性价比最好，对稳定性影响和ⅡⅢ方案相差不大！！！综观以上3种主接线的优缺点，根据设计任务书的原始资料选择方案=1\*ROMANI为最优方案，满足可靠性、灵活性和经济性的要求。2主变压器选择2.1主变压器的选择原则（1）主变容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展。（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。（3）为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性。2.2主变压器台数的选择（1）对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。（2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。（3）对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器的容量。2.3主变压器容量的选择（1）主变压器容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷选择，适当考虑到远期10～20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。（2）根据变电所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所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其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；对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。（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。这是任务设计书给的110kV和10kV用户负荷统计资料110kV和10kV用户负荷统计资料见下表。最大负荷利用小时数Tmax＝5500h，同时率取0.9，线路损耗取6％。表2.1110KV用户负荷统计资料用户名称最大负荷(kW)cosφ回路数线路全长（KM)重要负荷百分数(％)炼钢厂420000.9525065化纤厂320000.928070表2.210KV用户负荷统计资料序号用户名称最大负荷(kW)cosφ回路数重要负荷百分数(％)1矿机厂18000．952622机械厂19000．9523汽车厂17000．9524电机厂20000．9525炼油厂22000．9526饲料厂8000．952变压器的最大负荷按下式确定：式中——负荷同时系数,本次设计中取0.9——按负荷等级统计的综合用电负荷对于两台变压器的变电所，其变压器的额定容量可按下式确定：根据负荷及发展的要求，考虑负荷同时系数为0.9，线损率为6%，所以：变压器的额定容量：故选择变压器的型号为SFPZ7—63000/220双绕组有载调压变压器。参数见表2.3表2.3型变压器参数如下额定容量(KVA)63000容量分配100:100:50电压组合及分接头范围高压2208x1.25%中压121低压10.5连接组编号YN,a0,d11空载损耗(KW)53负载损耗（KW）210空载电流（%）0.8阻抗电压（%）高-中8-10高-低28-34中-低18-24《电力工程专业设计指南》第二版之继电保护分册P161由表所知：=根据教材《电气工程基础》p144面计算方法由此可计算出各绕组的等值电抗如下：归算到220KV侧得：选取基准值,,化为标幺值为：3短路电流计算3.1概述电力系统的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。3.2短路电流计算目的短路电流计算是变电站电气设计中的一个重要环节。其计算目的是：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方法或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。（2）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。（3）在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对低的安全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需要短路电流。3.3短路电流计算基本假设（1）正常工作时，三相系统对称运行。（2）所有电源的电动势相位角相同。（3）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。（4）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。（5）元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，不及负荷的影响。（6）系统短路时是金属性短路。3.4各元件电抗标么值计算3.4.1各电气元件的电抗标幺值计算选取,，计算如下：1、发电机G-1，G-2，G-3，G-4电抗参数：2、变压器T-1,T-2,T-3,T-4电抗参数:3、线路L-1，L-2，L-3，L-4，电抗参数：3.4.2线路标幺电抗的总图及化简由以上的计算可以得到系统的总接线图如下图3.1所示：图3.1系统等值网络图上图中2,3,4,5,合并在和6串联得到新阻抗15；由于两个变压器是一样的所以可以进行等效7,9等效成新的16，8和10等效为17,11和12等效为18，新的等值网络图如3.23.5系统最大运行方式下短路电流计算3.5.1最大、最小运行方式的含义:通过保护装置（断路器）的短路电流为最大时的系统的运行方式为最大运行方式，此时的短路电流可作为高压开关设备的选择依据；当通过保护装置的短路电流为最小时的系统运行方式为最小运行方式，此时的短路电流为最小，可作为检验继电保护设备灵敏度及保护整定的主要依据。（二）最大运行方式的确定:由系统等值网络图可以看出，当系统中全部电源均投入使用时，为系统的最大运行方式。制定等值网络图如下（图3.3）所示图3.3各条母线等值网络电抗化简图（三）最大运行方式下的短路电流计算由于本设计之涉及电气一次部分，所以不考虑最小运行方式下的短路电流。图3.3所示，分别选取变压器高、中、低三侧为三个短路点、、，所计算电流将作为选择断路器、隔离开关以及互感器等设备的依据及检验母线的依据。、有以上的计算我们可以得到各个短路点的额定电流，冲击电流，短路功率相关数据如下表2.4：表2.4各母线短路计算结果短路点的编号基准电压(kV）基准电流(kA）额定电流（kA）短路电流短路电流冲击公式电厂系统小计2300.250.251.0712.11013.18833.5665253.571150.50.50.4825.4935.97515.2081190.10110.55.55.50.95710.97211.92730.4052375.624.2.2110kV侧断路器的选择考虑到两台主变压器及它们之间存在一定的交换功率可得：（1）额定电压：=1.15×110=126.5（kV）；（2）额定电流：；（3）按开断电流选择：=5.975（kA）；（4）短路关合电流：ieg≥ish即15.208（kA）根据以上数据可以初步选择SFW－110/2000型少油断路器，其参数为：最高工作电压126kV，额定电流2000A，额定开断电流31.5kA，短路开断电流80kA，动稳定电流峰值31.5kA，4S热稳定电流0.6kA，固有分闸时间0.035S，合闸时间0.2S，全开断时间0.06S；（5）检验热稳定取后备保护为5S=0.06+5=5.06（S）因为>1，故不考虑非周期分量，查周期分量等值时间表，查得=4.3S=（5.06－5）+4.3=4.36（S）（kA2S）（kA2S）即>满足要求。由以上计算表明选择SFW－110/2000路器能满足要求，数据如下表4.2:表4.2SFW110－110/2000少油断路器数据设备项目SFW－110/2000产品数据计算数据126kV126.5kV2000A429A31.5kA5.975kA80kA15.208kA3969kA2.S155.65kA2.S4.2.310kV侧断路器的选择由于10kV侧装设了电抗器，则可以选择10kV户内真空断路器（1）额定电压：（2）额定电流：（3）按开断电流选择：=11.972（kA）（4）按短路开断电流选择：=2.55×11.972=30.53（kA）即：30.53(KA)（5）按短路容量选择：S==EQ\R(,3)×10.5×11.972=217.72（MVA）即：选择断路器的短路容量应大于217.72MVA。根据以上数据可以初步选择户内ZMD11－12/2500－40A型真空断路器，其参数如下：额定电压10kV，额定电流2500A，额定开断电流40kA，额定断流容量727MVA，极限通过电流峰值80kA，2S热稳定电流31.5kA，固有分闸时间0.06S。（6）校验热稳定，取后备保护为1S=0.06+1=1.06（S）因>1，故不计非周期分量，查周期分量等值时间曲线得=0.8S<40（kA2S）（kA2S）满足要求（7）检验动稳定：=23.08<80满足要求。故选择户内ZMD11－12/2500－40A型真空断路器能满足要求，数据见下表4.3：表4.3户内ZMD11-12/2500-40A型真空断路器数据设备项目ZMD11－12/2500－40A产品数据计算数据10kV10kV2500A663A31.5kA10.972kA80kA30.405kA1984.5kA2.S616.313kA2.S>727MVA217.72MVA4.3隔离开关的选择隔离开关：配制在主接线上时，保证了线路或设备检修时形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序。送电：首先合上母线隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则与上述相反。隔离开关的配置：（1）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；（2）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；（3）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母上宜装设1—2组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；（4）按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；（5）当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，但如果费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。4.3.1220kV侧隔离开关的选择根据以上数据，可以初步选择户外GW4－220/2000型隔离开关，其参数如下：额定电压220kV，最高工作电压252kV，额定电流2000A，动稳定电流40kA，热稳定电流4S为32kA，并带按地刀闸。③校验热稳定：=0.07+5=5.07（S）跟断路器一样：=4.37S=13.1882×4.37=760.045（kA2.S）=322×4=4096（kA2.S）满足要求④校验动稳定：icj≤idwicj=33.566（kA）idw=40kA）即：＞满足要求由上述计算表明，选择GW4－220/2000型隔离开关能满足要求，由计算可列出GW4－220DW型隔离开关数据见下表4.4：表4.4GW4－220/2000型隔离开关数据设备项目GW4－220/2000产品数据计算数据252kV253kV2000A244.8A4096kA2.S760.45kA2.S40kA33.566kA4.3.2110kV侧隔离开关的选择（1）额定电压：=1.15×110=126.5（kV）；（2）额定电流：根据以上计算数据可以初步选择户外GW5－110G/1250型隔离开关，其参数如下：额定电压110kV，最高工作电压126kV，额定电流1250A，动稳定电流80kA，4S热稳定电流有效值31.5kA。③检验热稳定：与110kV侧断路器相同=4.36S=5.9752×4.36=155.655（kA2.S）＝31.52×4＝3969（kA2S）即：满足要求④检验动稳定：=15.208（kA）=80（kA）即：＞满足要求由于上述计算选择GW5－110G/1250型户外隔离开关能满足要求，数据如下表表4.5：表4.5GW5－110G/1250型户外隔离开关数据设备项目GW5－110G/1250产品数据计算数据126kV125kV1250A429A3969kA2.S155.65kA2.S80kA15.208kA4.3.310kV侧隔离开关的选择（1）额定电压：（2）额定电流：由上述计算数据可以初步选择GN22Q型隔离开关，其参数如下：额定电压10kV，额定电流2000A，动稳态电流40KA，5S热稳态电流36kA。③校验热稳定电流，同10kV断路器一样，=0.8（S）=11.9722×0.8=114.66（kA2.S）=362×5=6480（kA2.S）即：满足要求。④校验动稳定电流：＜=30.405（kA）=40（kA）即：＜满足要求故选择型户内隔离开关能满足要求，数据见下表4.6：表4.6GN22Q型户内隔离开关数据设备项目GN22Q产品数据计算数据10kV10kV2000A663A6480kA2.S144.66kA2.S40kA30.405kA依据最大持续工作电流和经济电流密度查《电力工程手册（1）》P266表4-15，选择每相1条60mm×10mm矩形铝导体，母线型号LMY—600，其参数见下表4.8:表4.8110KV母线LMY—600相关参数4.5互感器的选择互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。（1）电流互感器的特点：①一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流完全取决于被测量电路的负荷，而与二次电流大小无关；②电流互感器二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短路状态下运行。（2）电压互感器的特点：①容量很小，类似于一台小容量变压器，但结构上需要有较高的安全系数；②二次侧所接测量仪表和继电器电压线圈阻抗很大，互感器近似于空载状态下运行，即开路状态。（3）互感器的配置：①为满足测量和保护装置的需要，在变压器出线、母线分段及所有断路器回路中均装设电流互感器；②在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器；③对直接接地系统，一般按三相配制。对三相直接接地系统，依其要求按两相或三相配制；④60~220kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器；⑤当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。4.5.1电流互感器的选择依据（1）电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响，使一次电流I1与I2在数值和相位上都有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器应根据测量时误差的大小和准确度来选择。（2）电流互感器10%误差曲线是对保护级（BlQ）电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。对测量级电流互感器的要求是在正常工作范围内有较高的准确级，而当其通过故障电流时则希望早已饱和，以便保护仪表不受短路电流的损害，保护级电流互感器主要在系统短路时工作，因此准确级要求不高，在可能出现短路电流范围内误差限制不超过10%。电流互感器的10%误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过10%的条件下，一次电流的倍数与电流互感器允许的最大二次负载阻抗关系曲线。（3）额定容量为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量，即：≥=（Ω）——测量仪表电流线圈电阻——继电器电阻——连接导线电阻——接触电阻一般取0.1Ω（4）按一次回路额定电压和电流选择电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表的最佳工作电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足：,，为了确保所提供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流。——电流互感器所在电网的额定电压,——电流互感器的一次额定电压和电流——电流互感器一次回路最大工作电流（5）种类和型式的选择选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙式、支持式、装入式等）来选择。（6）热稳定检验电流互感器热稳定能力常以1s内允许通过一次额定电流Ie1的倍数Kr来表示，即：（）2≥（或≥）（7）动稳定校验电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（EQ\A()\R(,2)）的倍数kd—动稳定电流倍数表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可用下式校验：≥短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力，而且由于其邻相之间电流的相互作用使绝缘帽上受到外力的作用。因此需要外部动稳定校验，即：≥0.5×1.73××10-7N对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如LMC型）可按下式校验：≥1.73××10-7N在满足额定容量的条件下，选择二次连接导线的允许最小截面为：S≥mm24.5.2电流互感器的选择和校验(1)220kv电流互感器的选择和校验电流互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流。额定电压：=220kV根据以上计算数据，可以初步选择LCW2－220W型电流互感器，其参数为额定电流比1200/5，准确级0.5，二次负荷2，1S热稳定倍数80，动稳定倍数60。热稳定校验：=13.1882×4.37=760.05（kA2.S）（）2=（80×1200）2=9216（kA2.S）即：（）2＞满足要求动稳定校验：EQ\R(,2)=EQ\R(,2)×1.2×60=101.81（kA）=33.556（kA）即：EQ\R(,2)＞满足要求故选择LB7－220型电流互感器能满足要求，数据如下表4.10：表4.10LB7－220型电流互感器数据设备项目LB7－220产品数据计算数据220kV220kV1200A244.8A(krIel)2≥I2∞tdz9216kA2.S760.05kA2.SEQ\R(,2)＞101.81kA33.556kA（2）110kV侧电流互感器选择和校验（1）额定电压：=1.15×110=126.5（kV）；（2）额定电流：可初步选择LCWD－110型电流互感器，其参数为额定电流比：2×1200/5，准确次级0.5，二次负荷阻抗为1.2，1S热稳定倍数为75，动稳定倍数130。热稳定校验：=5.9752×4.37=156.01（kA2.S）（）2=（75×2400）2=32400（kA2.S）即：（）2＞满足要求验动稳定：EQ\R(,2)=EQ\R(,2)×2.4×130=441,17（kA）icj=15.208（kA）即：EQ\R(,2)＞icj满足要求故选择LB7－110W型电流互感器能满足要求，数据如下表4.11：表4.11LB7－110W型电流互感器数据设备项目LB7－110W产品数据计算数据110kV126.5kV2×1200A429A(krIel)2≥I2∞tdz32400kA2.S156.01kA2.SEQ\R(,2)＞441.17kA15.208kA（3）10kV侧电流互感器选择和校验（1）额定电压：（2）额定电流：可初步选择LDZJ1－10型电流互感器，其参数为额定电流比：800/5，准确次级0.5，二次负荷阻抗为1.2，1S热稳定倍数为50，动稳定倍数90。校验热稳定：同样跟10kV断路器一样，=0.8S热稳定校验：=11.9722×0.8=114.663（kA2.S）（）2=（50×800）2=1600kA2.S）即：（）2＞满足要求动稳定校验：EQ\R(,2)=EQ\R(,2)×0.8×90=101.81（kA）=30.405（kA）即：EQ\R(,2)＞满足要求故选择户内LDZB6－10型电流互感器能满足要求，数据如下表4.12表4.12户内LDZB6－10型电流互感器数据设备项目LDZB6－10产品数据计算数据10kV10kV800A663A＞1600kA2.S114.66kA2.S＞101.81kA30.405kA4.5.3电压互感器的选择依据（1）电压互感器的准确级和容量电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，功率负荷因数为额定值时，电压误差的最大值。用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。（2）按一次回路电压选择为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1.1~0.9）范围内变动，即应满足：1.1>>0.9（3）按二次回路电压选择电压互感器二次侧额定电压可按下表4.13选择：表4.13电压互感器二次侧额定电压接线型式电网电压（kV）型式二次绕组电压（kV）接成开口三角形辅助绕组电压（kV）一台PT不完全星形接线方式3~35单相式100无此绕组Yo/Yo/△110J~500J单相式100/EQ\R(,3)1003~60单相式100/EQ\R(,3)100/33~15三相五柱式100100/3（相）（4）电压互感器及型式的选择电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在6～35kV屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110～220kV配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。220kV及以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。（5）按容量的选择互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级），应不小于互感器的二次负荷，即：≥=、——仪表的有功功率和无功功率4.5.4电压互感器的选择电压互感器的选择和配置应按下列条件：（1）型式：6～20KV屋内互感器的型式，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器；35KV～110KV配电装置一般采用油浸结构的电压互感器；220KV及以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。（2）一次电压。式中：为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压的波动范围，即为。（3）二次电压：按4.11表所示选用所需二次额定电压。表4.11二次额定电压选择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（4）准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，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，规定如下：用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有计算的电度表，其准确等级要求为0.5级。供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级要求一般为１级。用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3级即可。在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。（5）二次负荷：式中：是对应于在测量仪表所要求的最高准确等级下，电压互感器的额定容量。根据上述条件选择电压互感器型号如下表4.12：表4.12电压互感器选择结果安装位置型式额定变比在下列准确等级下额定容量（VA）0.5级1级3级220KV母线电容式、屋外YDR-220150220440110KV母线单相、屋外JCC-110500100010KV母线单相、屋内JDZJ-104060150220KV出线单相、屋外JCC-2205001000110KV出线单相、屋外JCC-1105001000220KV母线设备电压互感器选择YDR系列，采用电容式结构，作同期、测量仪表及继电保护用。出线设备采用JCC系列，采用串联绝缘瓷箱式结构，作监视线路有无电压、进行同期和设置重合闸用。110KV母线设备电压互感器选择JCC系列，采用串联绝缘瓷箱式结构，作同期、测量仪表及继电保护用。出线设备也采用JCC系列，采用串联绝缘瓷箱式结构，作监视线路有无电压、进行同期和设置重合闸用。10KV母线设备电压互感器选择JDZJ系列，采用树脂浇注绝缘结构，作同期、测量仪表和保护装置用5防雷及接地体设计5.1概述电气设备在运行中承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时电磁能量产生振满和积聚而引起的内部过电压两种类型。5.2防雷保护的设计变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复并严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。变电所的雷击害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电所侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。对侵入波的防护主要措施是变电所内装设阀型避雷器，以限制侵入变电所的雷电波的幅值，同时在距变电所适当距离内装设可靠的进线保护。避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。（1）避雷针的配置原则：①电压110kV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000Ω.cm的地区，宜装设独立的避雷针。②独立避雷针（线）宜装设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10Ω。③35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因为其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。④在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在址中距离很难达到不小于15米的要求。（2）避雷器的配置原则①配电装置的每组母线上均应装设避雷器。②旁路母线上是否应装设避雷器，应视当旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。③330kV及以上变压器和并联电抗器处必装设避雷器，尽可能靠近设备本体。④220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。⑤三绕组变压器低压侧的一相上宜装设一台避雷器。⑥110kV~220kV线路侧一般不装设避雷器。5.3接地装置的设计接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地保持等电位，埋入地中的金属接地体称为接地装置。本变电所采用棒形和带形接地体联合组成的环形接地装置。接地装置应尽可能埋在地下，埋设深度一般为0.5~1米，围绕屋内外配电装置，主控楼、主厂房及其它需要装设接地网的建筑物，敷设环形接地网。这些接地网之间的相互联接线不应少于两根干线。接地网的外像应闭合，外像各角做成圆弧形，圆弧半径不宜小于均压带间距离的一半，在接地线引进建筑物的入口处，应设标志。5.4主变压器中性点放电间隙保护为了保护变压器中性点，尤其是不接地高压器中性点的绝缘，通常在变压器中性点上装设避雷器外，还需装设放电间隙，直接接地运行时零序电流保护起作用，动作保护接地变压器，避雷器作后备；变压器不接地时，放电间隙和零序过电压起保护作用，大气过电压时，线路避雷器动作，工作过电压时，间隙保护动作。因氧化锌避雷器残压低，无法与放电间隙无法配合，故选用阀型避雷器。5.5变电所的防雷保护设计由于本次所设计选择变压器为分级绝缘，即220kV中性点绝缘等级为110kV，110kV中性点绝缘等级为35kV，所以220kV中性点应与中性点绝缘等级相同的避雷器，故220kV中性点装设FZ－110，110中性点装设FZ－40避雷器。各级电压等级避雷器参数如下表5.1:5.1各级电压等级避雷器参数型号额定电压有效值（kV）灭弧电压（kV）工频放电电压有效值（kV）冲击放电电压峰值(1.5/20μs及1.5/40μs)不大于（kV）8/20μs雷电冲击波残压峰值不大于（kV）不小于不大于5kA10kAFZ-220J220200448536620652715FZ-110J110100224268326326358FZ-101012.72631454550设计总结这次的专业核心课程设计时间不是很长、但是内容及较多，设计的知识比较广，基本上我学的《电气工程基础》，《电气CAD》,《高电压技术》等等学科的知识都融入进来了，一开始拿到这个设计题目时候真的有点茫然，不知道从哪里下手，随着时间的推移，自己从网上，图书馆等方面充分了解关于这个课题的相关知识，自己也开始一点一点的研读。终于在今天可以很荣幸的向老师交上这份答卷。变电站设计是一个逻辑思维创造能力与运用手动能力要求比较强的工作，在这个设计过程中，需要我们能够做到了学以致用，使设计思维在设计中得到锻炼，知识加以系统的巩固。虽然我们有些知识到现在学的不是很完善。但是在在相关资料的帮助下，能按照书上的提示结合自己的思路去设计，虽然有许多地方是不懂的，但在老师的悉心指导和他同学帮助下一个个难题都得到了解决。在设计期间，自己不仅认真的复习了课本，并且在图书馆网上动手查阅了大量的相关资料，通过这次试验充分地检验自己的设计能力，巩固了了自己在电气设计特别是变电站设计方面的知识，为自己将来从事该专业工作打下了坚实的基础；另一方面，这次设计使我充分的体会到进行设计或科研需要具备实事求是，严谨踏实、一丝不苟和勇于探索的精神。这次课程设计虽然结束了，但是我仅仅只是掌握了变电站设计中很少的一部分，并且实际可操作的可行性还不是很大，还有很多专业知识等着我们去探索、去研究、去学习。我相信自己也将会在今后的工作学习中不断充实自己，不断完善自己的专业知识，为自己的长期的事业发展打下坚实的基础。由于所学知识的限制和时间的短暂，加上实践经验的缺乏，在设计过程中难免出现错误，敬请老师批评指正。在设计期间，指导老师和同学给了我悉心指导，帮我解决了很多技术困难，使我能顺利完成设计任务，在此表示衷心地感谢！谢谢你们！！！参考文献[1]熊信银.发电厂电气部分.中国电力出版社,2004[2].博知兰电力系统电气设备选择与实用计算，中国电力出版社，2004[3]电力工业部西北电力设计院.电气工程设计手册电气一次部分.中国电力出版社,1998.[4]丁德劭.新技术标准电气一次接线图.中国水利水电出版社,2001[5]弋东方.电气设计手册电气一次部分.中国电力出版社,2002.[6]孟祥萍.电力系统分析.高等教育出版社,2004.[7]刘吉来，黄瑞梅.高电压技术.中国水利水电出版社.2004.[8]黄纯华主编：《发电厂电气部分课程设计参考资料》.中国电力出版社.1987.[9]范锡普主编：《发电厂电气部分》（第二版），水利电力出版社.1996.[10]刘继春主编：《发电厂电气设计与CAD应用》，四川大学.2003.[11]注册电气工程师执业资格考试专业考试复习指导教材编委会.注册电气工程师执业资格考试专业考试相关标准发输变电专业(上、下).中国电力出版社.2008.[12]注册电气工程师执业资格考试专业考试复习指导教材编委会.注册电气工程师执业资格考试专业考试复习指导书.中国电力出版社.2008.[13]水利电力部西北电力设计院.电气工程设计手册电气一次部分.中国电力出版社,1989.[14]宋继成220~500KV变电所电气接线设计中国电力出版社，2004附录1主要设备选择汇总表主要设备清单表220KV侧序号设备型号1断路器2隔离开关/20003电流互感器LCWDL-220W4电压互感器YDR-220