电力220KV降压变电所一次设计

摘要

电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础

产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。

作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步

起到了重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国

家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。本设计

讨论的是220KV变电站电气部分的设计。首先对原始资料进行分析，选择主变压

器，在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，选择设备，然后进行防雷接

地以及保护、配电装置设计。

关键字：变电站；短路计算；设备选择。

目录

1设计总说明.............................................................1

1.1概述.................................................................1

1.2建站概况.............................................................2

1.3技术经济指标........................................................2

2电气主接线设计.........................................................3

2.1电气主接线的概述.....................................................3

2.2电气主接线的设计原则.................................................3

2.3电气主接线设计基本要求...............................................5

2.4本次设计主接线的基本接线方式........................................6

2.5主接线方案确定.......................................................9

3主变压器选择...........................................................10

3.1主变压器的选择原则.................................................10

3.2主变压器台数的选择.................................................10

3.3主变压器容量的选择.................................................10

3.4主变压器形式的选择.................................................11

4短路电流计算...........................................................12

4.1概述................................................................12

4.2短路电流计算目的....................................................13

4.3短路电流计算基本假设...............................................13

4.4线路标幺电抗总图及短路电流计算结果.................................14

5变电所电气设备选择...................................................15

5.1电气设备选择的一般原则.............................................15

5.2电力电缆的选择......................................................17

5.3高压断路器的选择....................................................18

5.4隔离开关的选择.....................................................22

5.5高压熔断器的选择...................................................24

5.6电流互感器的选择...................................................25

5.7电压互感器的选择...................................................28

6防雷配置..............................................................31

6.1概述................................................................31

6.2防雷保护的设计.....................................................31

6.3接地装置的设计.....................................................32

6.4主变压器中性点放电间隙保护.......................................32

6.5避雷器的选择.......................................................33

7继电保护与自动装置配置...............................................34

7.1继电保护与自动装置配置.............................................34

8总结心得..............................................................36

参考文献.................................................................37

附录1变压器参数计算...................................................38

附录2短路电流计算.....................................................39

附录3电气设备校验.....................................................46

附录4设备清单..........................................................48

附录5电路总设计图.....................................................48

电力事业的日益发展紧系着国计民生。它的发展水平和电气的程度，是衡量

一个国家的国民经济发展水平及其社会现代化水平高低的一个重要标志。

自从在党的十六大提出了全面建设小康社会的宏伟目标，从一定意义上讲，实现

这个宏伟目标，就需要强有力的电力支撑，需要安全可靠的电力供应，需要优质

高效的电力服务。

本课程设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。通过对原始资

料的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、

线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等步骤、最终确定了220kV变电站所需的

主要电器设备、主接线图以及变电站防雷保护方案。通过本次课程设计，达到了

巩固“发电厂电气部分”课程的理论知识，掌握变电站电气部分和防雷保护设计

的基本方法，体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识的水平和能力，培养我

们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题，培养我们独立分析和解

决问题的能力的目的。务求使我们更加熟悉电气主接线，电力系统的潮流及短路

计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用，掌握变电站电气部分和防雷

保护设计的基本方法，并在设计中增新、拓宽。提高专业知识，拓宽、提高专业

知识，完善知识结构，开发创造型思维，提高专业技术水平和管理，增强计算机

应用能力，成为一专多能的高层次复合型人才。

1设计总说明

1.1概述

1.1.1课程设计的主要依据

《国家电网公司输变电工程初步设计内容深度规定》（变电站）Q/GDW

166.8—2010c

《国家电网公司2011年新建变电站设计补充规定》国家电网基建[2011]58

号。

《国家电网公司企业标准220kV变电站通用设计规范》（变电站）Q/GDW204

—2008o

《国家电网公司220kV变电站典型设计技术导则》。

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《220kV变电站典型设计实施方案编制和推广应用手册》。

1.1.2工程建设规模和设计范围

表1.1工程建设规模表

终期规模本期规模

主变压器2台220kV主变压器2台220kV主变压器

220kV出线4回2回

llOkV出线8回（2PJ接入系统）6回（2问接入系统）

10kV出线12回10回

根据南华大学电气工程学院2014年课程设计220kV降压变电所一次设

计任务书，变电站工程设计范围如下：

电气主接线及主变压器方案设计。

相应短路电流计算程序设计。

电气设备选择。

防雷配置选择。

1.2建站概况

1.2.1建站背景资料

该市电网最高运行电压等级为220kV,有220kV变电站三座，主变总容

量600MVA,UOkV变电站24座，主变总容量1500MVA。地方电厂装机总容量

H26MW,发电量合计5.1929亿度。目前在建的110kV变电站有三个，规模

均为2*40MVA。估计2019年，该市总用电量12.7亿度，全市用电最高负荷

2630MWo

1.2.2站址自然条件

本站站址地势平坦，进出线方便，防污等级按二级考虑，构建建筑物

按七度区抗震设防。

1.3技术经济指标

1.3.1最大输送容量及负荷总量

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表1.2最大输送容量及负荷总量表

最大输送容量负荷总量

220kV2X120MVA—

llOkV2X60MVA200MVA

10kV——50MVA

2电气主接线设计

2.1电气主接线的概述

电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传

送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电

路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线

路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作

用。一般在研究主接线方案和运行方式时，为了清晰和方便，通常将三相电路图

描绘成单线图。在绘制主接线全图时，将互感器、避雷器、电容器、中性点设备

以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。对一

个电厂而言，电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力

系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩

建的可能性等方面，经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下

的供送电情况。电气主接线乂称电气一次接线图。电气主接线应满足以下

几点要求：

1）运行的可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对

重要负荷的供电。

2）运行的灵活性：主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一

部分设备检修或T作情况发生变化时.能够通过倒换开关的运行方式，做到调度

灵活一，不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。

3）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下,

做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资。

2.2电气主接线的设计原则

电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家相关的方针、政

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策、法规、规程为准则，结合工程实际情况的具体特点，全面、综合地加以分析,

力求保证供电可靠、调度灵活、操作方便、节省没资的原则。

合理地选择发电机以及其容量和台数

应根据发电厂在系统中的地位和作用，以优先选取大容量、高效率的标准系

列发电机组为原则，结合任务书提出的具体情况及现场条件来确定。

为了便于管理，火力发电厂内一个厂房的机组不宜超过六台。

确定水轮发电机组装机容量，应按保证出力和经济用水，并注意丰水期和枯

水期的运行方式。

发电厂最大单机容量一般不宜大于系统总容量的10机

电压等级及接入系统方式的确定

发电厂或变电所的电压等级不宜过多，以不超过三个电压级为原则。

大型发电厂宜采用简单可靠的单元接线方式直接接入高压或超高压系统C

中、小型发电厂6-10KV发电机电压级接线宜采用供电可靠性较高的母线接

线形式，而与系统的连接则可采用单回线弱联系的接入方式。

35KV及其以上高压线路多采用架空线路；10KV线路可用架空线路，也可用

电缆线路。

发电机电压母线

具有发电机电压母线的电厂，一般选择双母线分段，每一分段接一台发电机,

接入母线的发电机总容量只需稍大于地方负荷即可。若地方负荷较大，选择不到

合适的轻型开关时，就要考虑采取限制短路电流的措施。

正确地选用接线形式

单母接线

适用于小容量发电厂、变电所。

单母分段接线

应用于6〜10kV时，每段容量小于25MW；35〜60kV时，出线回路数小于八回；

110〜220kV时，出线回路数小于四回。

单母带旁路母线接线

多用于35kV以上系统的屋外配电装置。35kV时，出线回路数大于八回；HOkV

时，出线回路数大于六回；220kV时，出线回路数大于五回。

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单母分段带旁路母线接线

①出线不多，容量不大的中小型发电厂；

②35〜UOkV变电所。

双母接线

①用于发电厂、变电所出线带电抗器的6〜10kV配电装置；

②35〜60kV出线数目超过八回或连接电源较多、负荷较大；

③110〜220kV出线数为五回及其以上的情况。

双母带旁母接线

应用同单母带旁路母线接线。

双母分段接线

用于大型发电厂6〜10kV侧接线。

一个半断路落接线

应用于220kV以上特别是500〜750kV超高压、大容量系统。

桥型接线

①内桥：当变压器不需要经常切除，而输电线路较长，系统没有穿越功率流经本

所时；

②外桥：当变压器经常切除，而输电线路短且有系统穿越功率流经本所时。

旁路母线的设置原则

采用分段单母线或双母线的110-220KV配电装置.，当断路器不允许停电检修

时，一般需设置旁路与线。主变压器的110-220内侧断路器，宜接入旁路母线。

说明：当有旁路母线时，应首先采用以分段断路器或母联断路器兼作旁路断

路器的接线。当220KV出线为五回线及其以上、110KV出线为七回线及其以上时,

一般装设专用的旁路断路器；当采用可靠性较高SF6的断路器可不用旁路母线；

对于6-10kV屋内配电装置一般不设旁路母线。

2.3电气主接线设计的基本要求

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

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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。

对主接线的基本要求可概括成六字：“可靠、灵活、经济”。

可靠性分析和衡量主接线运行可靠性可见模块一项目五的内容。

灵活性电气主接线的灵活性要求有以下几个方面：

（1）调度灵活，操作简便。

（2）检修安全。

（3）扩建方便。

经济性在满足技术要求的前提下，做到经济合理：

（1）投资省.

（2）占地面积小。

（3）电能损耗少。

2.4本次设计主接线的基本接线方式

单母线接线

图2.1单母线接线

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

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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。

单母分段接线

图2.2单母线分段接线

优点：母线故障检修时可缩小停电范围。

缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开该分段上所有电

源或出线，这样就减少了系统的发电量，并使该分段单回路供电的用户停电。

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。

双母线接线

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图2.3双母线接线

优点：与单母线相比，它的优点是供电可靠性大,可以轮流检修母线而不使供

电中断。

缺点：每一回路都增加了一组隔离开关，使配电装置的构架及占地面积、投

资费用都相应增加；同时由于配电装置的复杂，在改变运行方式倒闸操作时容易

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发生误操作,且不宜实现自动化;尤其当母线故障时,须短时切除较多的电源和线

路,这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的。

双母线适用于：111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。

双母线分段接线

图2.4双母线分段接线

优点：可缩小母线故障停电范围、提高供电可靠性。

缺点：保护及二次接线复杂。

双母线分段接线适用于：发电厂的发电机电玉配置中，同时在220〜500KV

大容量配电装置不仅常采用双母分段接线，也有采用双母线分四段接线的。

桥型接线

图2.5桥型接线

优点：电源线路故障时，不影响供电。

缺点：主变压器故障时，将造成短时停电。恢复供电的操作程序复杂。

桥形接线适用于：为两回、变压器为两台的交流牵引变电所和铁路变电所等。

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2.5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：

220KV出线最终4回，本期2回。考虑到220KV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。单母线可靠性不合理！

UOKV出线最终8回，本期6回。，其中2回接入系统。适用的接线形式为

双母线接线。

10KV出线最终12回，本期10o适用的接线形式为单母线分段。

方案如图1.6,220KV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2.6220KV/110KV双母,10KV单母分段

方案:220KV采用双母线接线，U0KV采用双母线接线，10KV采用单母线

分段接线。

可靠性：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。

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灵活性：1.220KV运行方式相对简单，灵活性一股。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。

经济性和实用性：1.10KV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，设备相对少，投资小。

3主变压器选择

3.1主变压器的选择原则

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10〜2()年的负荷发展。

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%。

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。

3.2主变压器台数的选择

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。

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瓦能性。

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。

3.3主变压器容量的选择

每台变压器的容量Sy/应同时满足以下条件：

任一台变压器单独运行时，宜满足：Svr=(0.6~0.7)xSzxK。

Ko为负荷同时系数,本次设计中取0.9

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代入数据可得：Svr=（0.6〜0.7）x（200x0.9+50x0.9）x0.9=121.5〜141.75MVA

3.4主变压器形式的选择

3.4.1相数的选择

主变采用三相或单相，主要考虑变压器的可靠性要求及运输条件等因素，根

据设计手册有关规定，当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电

所，均应选用三相变压器，因为三相变压器比相同容量的单相变压器具有节省投

资，占地面积小，运行过程中损耗少的优点，同时结合本变电所的具体情况（1）

待建变电站是220KV变电站；（2）本站站址地势平坦，进出线方便，所以选择三

相变压器。

3.4.2绕组的选择

方案一：选择双绕组变压器

适应范围：

（1）对深入引进至负荷中心，具有直接从高压降为低压供电条件的变电所.为

简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。

（2）当两种升高电压的负荷相差很大，如某个绕组的传送功率小于该变压器额

定容量的15%,而使绕组未能充分利用时，采用双绕组较合理。

（3）为减少变压器台数，并限制变压器低压侧短路电流，可采用分裂低压绕组

变压器。

方案二：选择三绕组变压器

适用范围：

（1）在具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到

该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿

设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。

（2）联络变压器一般应采用三绕组变压器，其低压绕组可接无功补偿装置。

通过以上两种绕组方式适应范围的比较，同时，待建变电站有220KV.110K和

10KV三种电压等级，高压侧以交换或接受系统电能为主，中、低压侧则以句近

区或用户供电为主，采用一台三绕组变压器便能实现三种电压等级的电能输送，

若采用双绕组变压器，则由一台三绕组变压器便能实现的三个电压等级的电能转

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换装置必须用两台双绕组变压器才能实现，即必须通过二次变压器才能实现电能

的输送。另一方面，从经济方面比较，采用两台双绕组变压器及其所配置的控制

电器和辅助设备比相应采用一台三绕组变压器所需的投资较多。因此，本次变电

站设计采用三绕组接线方式的变压器。

故本次设计选择变压器的型号为SFSZ10-15000(V220三相三绕组风冷有载调压

电力变压器，其参数见表3.1。

表3.1SFSZ10T5()()()0/220三相三绕组风冷有载调压电力变压器参数表

额定容量I50000KVA

容量分配100:100:50

额定电压及分接范围(220+8x1.25%)/121/10.5kV

额定频率50Hz

冷却方式ONAN/ONAF(70%/I(X)%)

使用条件户外式

联接组标号YNynOdll

空载损耗<121.55kW

空载电流<0.4%

H-M12%-14%

短路阻抗

H-L22%~24%

M-L7%〜9%

4短路电流

4.1概述

电力系统中的绝大多数设备，在运行中都要考虑可能发生的各种故障和非

正常状态。最常见的同时也是最危险的故障就是短路，因为它会破坏对用户的正

常供电和电气设备的正常运行。

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短路是电力系统中比较严重的故障，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：单相接地短路、两相短路、两相接地短

路和三相短路。其中，三相短路也就是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍

处于对称状态，上述其他类型的短路都为不对称短路。

电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单和短路占大多数，两相

短路较少，三相短路的机会最少。虽然.三相短路很少发生，但是其情况比较严重,

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，并检验电力系

统中电气设备的稳定性。

4.2短路电流计算目的

选择和校验电气设备。

进行继电保护装置的选型与整计算。

分析电力系统故障及稳定性能，选择限制短路电流的措施。

确定电力线路对通信线路的影响。

4.3短路电流计算基本假设

选择和校验电气设备时，一般只需近似计算在系统最大运行方式下可能通过

设备的最大三相短路电流值。设计继电保护和分析电力系统故障时，应计算各种

短路情况下的短路电流和各母线接点的电压。要准确计算短路电流是相当复杂

的，在工程上多采用近似计算法。这种方法建立在一系列假设的基础上，计算结果

稍偏大。基本假设有：

忽略磁路的饱和与磁滞现象，认为系统中各元件参数恒定。

忽略各元件的电阻。高压电网中各种电气元件的电阻一般都比电抗小得多，

各阻抗元件均可用一等值电抗表示。但短路回路的总电阻大于总电抗的1/3

时，应计入电气元件的电阻。

此外，在计算暂态过程的时间常数时，各元件的电阻不能忽略。

忽略短路点的过渡电阻。过渡电阻是指相与相或者相与地之间短接所经过的

电阻。一般情况下，都以金属性短路对待，只是在某些继电保护的计算中才考虑

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过渡电阻。

除不对称故障处出现局部不对称外，实际的电力系统通常都可以看做三相对

称的。

4.4线路标幺电抗的总图及短路电流计算结果

由以上的计算可以得到系统的总接线图如下图3.1所示

0.01U1

llOkV

0.0457/5

10kV

图4.1系统等值网络图

短路电流计算结果如表4.1

表4.1短路电流计算结果

短路电流冲击电流短路电容

220kV25.942kA66.04kA10334.56MVA

110kV17.28kA43.99kA3441.93MVA

10kV26.10kA66.44kA474、67MVA

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5变电所电气设备的选择

在各级电压等级的变电所中，使用着各种电气设备，诸如变压器、断路器、

隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、调相机等，这些设备的任务

时保证变电所安全、可靠的供电，因为选择电气设备时，必须考虑电力系统在正常

运行和故障状态下的工作情况。所谓电气设备选择，则是根据各种电气设备在系统

中所处的地位和完成的任务来确定它的型式和参数。电气设备选择的总原则是在保

证安全、可靠工作的前提下，适当地留有裕度，力求在经济上进行节约。

5.1电气设备选择的一般原则

尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件不同，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。电气设备要能可靠的工作，必须按照正常

工作条件进行选择，并按短路状态来效验热稳定和动稳定。

5.1.1按正常工作条件选择电气设备

额定电压

电气设备所在电网的运行电压因调压和负荷的变化，有时会高于电网的额定电压，

故所选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。通常，规定一

般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1-1.15倍，而电气设备所在

的电网运行电压波动，一般不超过电网额定电压的1.15倍。因此，在选择电气设

备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压"格的条

件选择，即人之八

额定电流

电气设备的额定电流九是指在额定温度下，电气设备的长期允许电流。〃通常应

不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流,max,即〃（或乙）之,max

由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变,故其相应回路的'max

应为发电机、调相机和变压器的额定电流的1.05倍；若变压器可能过负荷运行时,

二“应按过负荷确定（1.3〜2倍变压器额定电流）。按《交流高压电器的长期工作时

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的发热》的规定，断路器、隔离开关、电抗器等电器设备在环境最高温度为+40C

时，允许按额定电流持续工作。当安装地点的环境温度高于+40℃而低于+60℃时，

每增高1℃,建议额定电流减少1.8%；当低于+40℃时，每降低1℃,建议额定电流

增加0.5%,但总的增加值不得超过额定电流的20队

5.1.2按短路状态进行校验

当电气设备和载流导体通过短路电流时，会同时产生电动力和发热两种效应，一方

面使电气设备和载流导体受到很大的电动力作用，同时乂使它们的温度急剧升高，

这可能使电气设备和载流导体的绝缘受到损坏。为此，在进行电气设备和载流导体

的选择时，必须对短路电流电动力和发热计算，以验算动稳定和热稳定。

短路热稳定效验

短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。满

足热稳定的条件为‘J2以式中以—短路电流的热效应；—设备给定的

ts内允许的热稳定电流有效值。

电动力稳定效验

电动力稳定效验是电气设备承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳

定的条件为‘"-〃式中'访短路冲击电流的幅值；）s设备允许通过的动稳

定电流的幅值。

短路电流计算的条件

为使所选电气设备和载流导体具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期

内适应电力系统发展的需要，作验算用的短路电流应按下列条件确定。

容量和接线。按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（工程建

成后5〜10年）；其接线应采取可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑

在切换过程中可能短时并列的接线方式。

短路种类。一般按三相短路验算，若其他种类短路较三相短路严重时，则应按最严

重的情况验算。

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计算短路点。选择通过电器设备的短路电流为最大的那些点为短路点。先考虑分别

在电气设备前后短路时的短路电流，同时要强调的是流过所要校验设备内部的短路

电流，而非流到短路点的总电流。

5.2电力电缆的选择

因电力电缆选择的条件未给出，所以按照220kV变电站典型设计选择。

220kV导体选择

主母线选型。220kV母线穿越功率按650MW考虑，相应工作电流1706A,220kV母线

选用LDRE-120/110镁铝合金管母线，其允许载流量为2265A(修正值)。

母联回路导体选择。按主母线穿越电流的70%考虑为1194A,选用2*(LGJ-500/45)

导线。

主变压器进线回路导体选择。主变压器进线回路由经济电流密度控制，选用

LGJ-500/45导线。

110kV导体选择

主母线选型。HOkV母线穿越功率按270MW考虑，相应工作电流1417A,llOkV母线

选用LDRE-100/90镁铝合金管母线，其允许载流量为2121A(修正值)。

母联回路导体选择。按主母线穿越电流的70%考虑为992A,选用2*(LGJ-500/45)

导线。

主变压器进线回路导体选择。主变压器进线回路由经济电流密度控制，选用2*

(LGJ-500/45)导线。

10kV导体选择

主变压器低压侧进线工作电流1686A,选用2(LMY-000/10)的母线桥。10kV母线

备用2(LMY-000/10)矩形导体，其允许载流量为2046A(修正值)。

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表5.1LDRE系列镁铝合金管母线参数表

导体截面惯性惯性矩

规格+70℃载流量（A）理论重量（Kg/m）

截面系数W半径RJ

6063R3A2160636063Re

mmnun23A216063cm3cmcm'

e

0120/110108530903275336850.84.072994.964.93

0100/90149128102979306334.43.361694.104.07

表5.2钢芯铝绞线LGJ型参数表

钢芯铝绞线参数I.GJ型（CR1179-R3）

序标称截面铝/弹性系数（实际线膨胀系数（计

计算截面外径计算拉断力计算质量

号钢值）算值）

Mm2nun2mmkNkg/kmkN/mm210"-6/℃

1LGJ-500/45531.6830.00128.101688.06520.5

5.3高压断路器的选择

高压断路器是电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器的主要功

能是：正常运行倒换运行方式，把设备或线路接入电网或退出运行，起控制作用，

当设备或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，起保

护作用。

型式。除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。

一般6〜35KV选用真空断路器，35〜500kV选用SF6断路器。

额定电压的选择为

额定电流的选择为"（ax

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额定开断电流的检验为,而之〃或7)式中一一断路器实际开断时间ts的短路

电流周期分量。实际开断时间tK,为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时

间之后。

热稳定校验应满足

动稳定校验应满足心

高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。高压断路器的功能是：

正常运行倒换运行方式，把设备和线路接入电网或退出运行，起控制作用；当设备

或线路发生故障时，能快速切除故障回路，保证无故障部分正常运行，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，其最大特点就是能断开电器中负荷

电流和短路电流。

5.3.1220kV侧断路器的选择

选择户外L%—220型SF,、断路器数据如下表5.3：

表5.3户外LK—220型SR断路器数据

LWe-220型

产品数据计算数据

最高工作电压252kV253kV

额定电流3150A689A

额定开断电流50kA25.942kA

额定短时耐受电流(3s)50kA

额定峰值耐受电流125kA66.04kA

全开断时间W50

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5.3.211OkV侧断路器的选择

选择户外L%—110I型SR断路器，数据如下表5.4：

表5.4户外1限―1101型SR断路器数据

IX—110I型

产品数据计算数据

最高工作电压126kV126.5kV

额定电流3150A1102A

额定开断电流31.5kA17.28kA

额定短时耐受电流（3s）50kA

额定峰侑耐受电流125kA43.99kA

全开断时间W60

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5.3.310kV侧断路器的选择

选择户外ZN15-10系列真空短路器，数据如下表5.5：

表5.5户外ZN15—10系列真空短路器

ZN15-10系列

产品数据计算数据

最高工作电压11.5kV10kV

额定电流3150A3031A

额定开断电流40kA26.lOkA

额定短时耐受电流（4s）40kA

额定峰值耐受电流lOOkA66.44kA

全开断时间<100

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5.4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，由于隔离开关没有火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：

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；

中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔高开关接地；

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；

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；

当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔窗

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。

选择隔离开关应满足技术条件

(1)电压UgWUN其中Ug=Uew

(2)电流IgmaxWIN其中Igmax=1.05IN

(3)动稳定ich<imax

(4)热稳定I28*tdzWI2t*t

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5.4.1220kV侧隔离开关的选择

选择户外GW4-220VI/3150型隔离开关数据如下表5.6：

表5.6GW4-220VI/3150型隔离开关数据

GW4-220VI/3150

产品数据计算数据

最高额定电压252kV253kV

额定电流3150A689A

峰值耐受电流125kA66.04kA

短时耐受电流50-3/kA-s

5.4.211OkV侧隔离开关的选择

选择户外GW4-110VI/1600型隔离开关数据如下表5.7：

表5.7GW4-110VI/1600型隔离开关数据

GW4-110VI/1600

\产品数据计算数据

最高额定\电压

126kV126.5kV

额定电流1600A1102A

峰值耐受电流lOOkA43.99kA

短时耐受电流40-3/kA-s

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5.4.310kV侧隔离开关的选择

选择户内GN22-10/4000型隔离开关，数据如下表5.8：

表5.8GN22T0型户内隔离开关数据

5.5高压熔断器的选择

熔断器是用以切断过载电流和短路电流，选择熔断器时首先应根据装置地点和

使用条件确定种类和型式；对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需要按额定电

压和断流容量两项来进行选择。

选择户外PRWG2To型高压跌落式熔断器，数据如下表5.9：

表5.9户外PRWG2-10型高压跌落式熔断器数据

PRWG2-10/200-12.5

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产品数据计算数据

最高额定电压/kA10kV10kV

额定电流/A200A252.58

开断电流/kA12.5-0.04526.104kA

合分负荷电流/A130

5.6电流互感器的选择

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。

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。

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。

5.6.1电流互感器的选择依据

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L与L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

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误差的大小和准确度来选择。

电流互感器10%误差曲线是对保护级（B1Q）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%o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Z2,关系曲线。

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

额定容量负2，即：S32s2=/；2Z2/

Z2/=ZV+Zj+Z4+Z,（。）zv——测量仪表电流线圈电阻

号——继电器电阻Z.——连接导线电z——接触电阻一般取O.IQ

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：Ue<uew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。

uew——电流互感器所在电网的额定电压

uejei——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

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。

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％的倍数Kr来表

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示，即：（KJ“）221%（或2Q）

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（、/5L）的倍数匕一动稳

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：立1小,？%

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:

F、20.5X1.73已X-X107N

a

对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如LMC型）可按下式校验:

F、21.73Xi；JxiO'N

•a

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:

PLj,2

S2。,..mm*

Z；-(Z,+Z,+Z.)

5.6.2电流互感器的选择

220kv电流互感器的选择

选择LCLWB-2202*1250/5A型电流互感器能满足要求，数据如下表5.10：

表5.10LCLWB-2202*12E0/5A型电流互感器数据

LCUVB-2202*1250/5A

X产品数据计算数据

额定电压/kA220220

额定电流/A1250689

动稳定电流/kA50-10066.04

额定短时热电流/kA20-40/4S

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llOkV侧电流互感器选择

选择LCWB6-110/1000-2000/5型电流互感器能满足要求，数据如下表5.11：

表5.11LCWB6T10/1000-2000/5型电流互感器数据

LCWB6-110/1000-2000/5

产品数据计算数据

额定电压/kA110126.5

额定电流/A1000-20001102

动稳定电流/kA80-11543.99

额定短时热电流/kA31.5-45/3S

10kV侧电流互感器选择

选择户内LDJ6-10/250-100*5型电流互感器能满足要求，数据如下表5.12

表5.12户内LDJ6-10/250-100*5型电流互感器数据

LDJ6-10/250-100*5

X产品数据计算数据

额定电压/kA10kV10kV

额定电流/A1000-3150/53031

动稳定电流/kA13066.44

短时热稳电流/kA80

5.7电压互感器的选择

5.7.1电压互感器的选择依据

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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。

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(Ll~0.9)a范围内变动,即应满足：1.1〃产U1>0在力

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5.13选择：

表5.13电压互感器二次侧额定电压

接成开口三

接线电网电压二次绕组电压

型式角形辅助境

型式(kV)(kV)

组电压(kV)

一台PT不

完全星形接3~35单相式100无此绕组

线方式

110J-500J单相式1。0/3100

100/3

Y。/Yo/A3~60单相式100/3

3~15三相五柱式100100/3（相）

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