220kv变电站电气一次部分设计 毕业设计论文.doc

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1、目 录 摘 要 . 绪 论 .2 第一部分 设计说明书 第 1 章 负荷分析 .2 1.1 负荷分类 .2 1.2 本设计中系统负荷分布 .2 第 2 章 电气主接线的设计 .2 2.1 电气主接线的基本知识 .2 2.2 电气主接线的基本要求 .2 2.3 电气主接线的设计 .2 第 3 章 变压器选择 .2 3.1 主变压器的选择 .2 3.2 变电站用变压器的选择 .2 第 4 章 短路电流计算 .2 4.1 短路故障产生的原因 .2 4.2 短路故障的危害 .2 4.3 短路电流计算的目的 .2 4.4 短路电流计算的内容 .2 4.5 短路电流计算方法 .2 4.6 计算短路电流的条

2、件 .2 4.7 计算短路电流的步骤 .2 4.8 短路电流计算结果 .2 第 5 章 电气设备的选择 .2 5.1 电气设备的选择 .2 5.2 母线的选择与校验 .2 5.3 高压断路器的选择和校验 .2 5.4 高压隔离开关的选择 .2 5.5 电压互感器的选择和校验 .2 5.6 电流互感器的选择和校验 .2 第 6 章 变电站主变压器的保护 .2 第 7 章 变电站的防雷保护 .2 第 8 章 配电装置的布置 .2 8.1 概 述 .2 8.2 高压配电装置的选择 .2 第二部分 设计计算书 第 9 章 短路电流计算书 .2 9.1 系统相关参数的计算 .2 9.2 短路电流计算 .

3、2 第 10 章 主要电气设备的选择与校验计算 .2 10.1 高压断路器的选择与校验计算 .2 10.2 高压隔离开关的选择与校验计算 .2 10.3 互感器的选择与校验计算 .2 10.4 母线的选择与校验计算 .2 第 11 章 变压器保护整定计算 .2 11.1 瓦斯保护整定计算 .2 11.2 主变纵联差动保护与整定校验计算 .2 11.3 后备保护（过流保护）的整定计算 .2 11.4 过负荷保护整定计算 .2 致 谢 .2 参考文献 .2 附 录 .2 附录 1：电气设备选择 表 2 附录 2：短路电流计算结果 2 附录 3：电气主接线图 2 摘 要 本设计说明书是根据设计任务书

4、要求，结合相关的设计手册，辅助资料和 国家有关规程。通过对负荷资料的分析以及供电质量要求，从安全、经济及可 靠性等方面考虑。对 220kv 变电站电气一次部分设计，根据主接线的经济可靠、 运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式。确定了 220kv、110kv、35kv 以 及站用电的主接线的设计，然后通过对负荷的分析计算及供电范围确定了主变 压器台数，容量及型号，并确定了站用变压器的容量及型号。其次，计算各种 运行方式下的短路电流，并对高压断路器，隔离开关，母线，电压互感器，电 流互感器等主要电气设备进行了选型和校验。最后，对主变压器进行了保护设 计和变电站防雷保护设计，从而较为详细系统地完

5、成了 220kv 变电站电气一次 部分的设计。 关键词：变电站；变压器；主接线；短路电流计算 Abstract The design is based on the design requirements, combining the relevant design manual, supporting information and the state orders. By the load data analysis and the quality of power supply, and considering the security, reliability and economic

6、, I seclect the 220 kv electrical substation on the first part of the designs various voltage levels of connection mode, at the same time,according to the main wiring reliablity and economics,and flexible operations requirements. Whats more, the main wiring design of 220kv, 110kv, 35kv and electrici

7、ty stations are worked out, also I identify the main electricity transformer number, capacity and models studying the load; secondly, I make out the High-voltage fuse、isolating switch、bus、TV、TA and other electrical equipment by calculating the short-circuit current. Finally, the main transformer sub

8、stations for the protection of design and lightning protection are the endly tasks. 220kv electrical substation a part of the design is completed taking my about two months. Key words: substations；transformer ；the main wiring；short-circuit current calculation 1 绪 论 电力系统就是由各种电压的输配电线路，将发电厂、变电所和用户连接成 一

9、个整体，能完成发电、输电、变电、配电直到用电这样一个全过程。另外， 在电力系统中，将输配电线路及其它连接的各类变电所称为电力网络，简称电 网，因而，电力系统也可以看成由各类发电厂、电力网和用户组成的一个整体， 有时，将各级电压的电力线路称作电力网或电网。 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。变 电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类： （1）枢纽变电所 位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个 电源，电压为 330500KV 的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将 引起 系统解列，甚至出现瘫痪。 （2）中间变电所 高压侧以交换潮流为主，起系

10、统交换功率的作用，或使长距离输电线路分 段，一般汇集 23 个电源，电压为 220330KV，同时又降压供当地用电，这 样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域 电网解列。 （3）地区变电所 高压侧一般为 110220KV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区 或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中供电。 （4）终端变电所 在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为 110KV，经降压后直接向 用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到损失。 随着现代科学技术的发展，电力网容量的增大，电压等级的提高，综合自 动化水平的需求，使变电所设计问题

11、变得越来越简单，除了常规变电站之外， 还出现了微机变电站、综合自动化变电站、小型化变电站和无人值班变电站等。 目前，变电站设计出现了一些新的趋势： 变电站接线方案趋于简单； 大量 1 2 2 采用新型的电气一次设备； 全分散式变电站自动化系统； 引入先进的网络 3 4 技术； 变电站占地及建筑面积减少，变电站接线方案的简化，组合电器、管 5 母线及钢支架等的采用，使变电站布置更为简单，取消站前区和优化布置使变 电站占地大幅度下降。随着科学技术的发展，变电站的发展将会越来越迅速越 来越趋向于自动化、智能化、简单化。 我国电力工业自动化水平正在逐年提高。许多变电所以装设微机综合自动 化系统，有些已

12、实现无人值班，电力系统已实现调度自动化。迄今，我国电力 工业已进入了大机组，大电厂，大电力系统，高电压和高自动化的新阶段。国 家方针、政策、技术规范和标准是根据国家实际情况、结合电力工业的技术特 点而制定的准则，是把科学、技术总结成条理化，也是长期生产实践的结晶， 在进行论证分析阶段，更应辩证的统一供电可靠性与经济性的关系，方能达到 先进性与可行性。 本次设计以实际工程技术水平为基础，以变电站实际资料为背景，从原始 资料的分析做起，内容涵盖发电厂电气部分 、 电力系统分析 、 电力系统 继电保护等电气工程及其自动化专业教育期间的主要专业课。通过设计巩固、 延伸和拓展自己的专业知识，提高自己的专

13、业技术水平，更好的掌握所学的知 识，理解其内涵，使所学的知识与实际相结合。培养对专业课程知识的综合运 用能力，对相关资料信息的收集、处理、整合的能力。能较好的锻炼自己综合 运用所学知识提出问题、解决问题的能力，同时检验自己对所学知识的掌握程 度，为将来工作中进行电力工程设计打下一定的基础。 3 第一部分 设计说明书 第 1 章 负荷分析 1.1 负荷分类 根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上造成的损失或影响的 程度进行分级，并针对不同负荷等级确定其对供电电源的要求。 一级负荷：中断供电将造成人身伤亡或重大设计损坏，且难以挽回，带来 极大的政治、经济损失者属于一级负荷。一级负荷要求有两

14、个独立电源供电。 二级负荷：中断供电将造成设计局部破坏或生产流程紊乱，且较长时间才 能修复或大量产品报废，重要产品大量减产，属于二级负荷。二级负荷应由两 回线供电。但当两回线路有困难时（如边远地区） ，允许有一回专用架空线路供 电。 三级负荷：不属于一级和二级的一般电力负荷。三级负荷对供电无特殊要 求，允许较长时间停电，可用单回线路供电。 1.2 本设计中系统负荷分布 设计任务原始资料表明：机械厂、钢厂、棉纺厂等，最大负荷 80MW,最小 负荷为 40MW，最大负荷利用小时数为 4500 小时，全部用电缆供电，每回负荷 不等，但平均在 10MW 左右，送电距离为 8-10KM，并以 110KV

15、 电压供给附近的 化肥厂和煤矿用电，其最大负荷为 58MW,最小负荷为 32MW，最大负荷利用小时 4 数为 5000 小时，要求剩余功率全部送入 220KV 系统，负荷中类负荷比例为 60%，类负荷为 40%。 第 2 章 电气主接线的设计 2.1 电气主接线的基本知识 1、电气主接线的作用 电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主 接线方案的确定对电力系统及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关， 并对电器设备选择、配电装置布置、继电保护等有较大影响。因此，主接线的 设计必须正确处理好各方面的关系，全面分析论证，通过技术经济比较，确定 变电所主接线的最佳方案。

16、主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导线、移相 电容器、避雷器等电气设备依一定的次序相连接的接受和分配电能的电路。而 用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，详细地表示电气 设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。 2、电气主接线的分类 主接线可分为有母线接线和无母线接线两类。有母线接线分为单母线接线 和双母线接线；无母线接线分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。各种主 接线的特点和适用范围如下： （1）单母线接线 单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套 配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母

17、线隔离开关）等故 障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段 5 母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后， 才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适 用于一台主变压器。110200KV 配电装置的出线回路数不超过两回，3563KV 配电装置的出线回路数不超过 3 回，610KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回，时采用单母线接线方式。 （2）单母分段 用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两 个电源供电。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

18、用户停电。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，扩建时需向两个方向均衡扩建。110KV220KV 配电装置 的出线回路数为 34 回，3563KV 配电装置的出线回路数为 48 回， 610KV 配电装置出线为 6 回及以上，时采用单母分段接线。 （3）单母分段带旁路母线 这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为 35110KV 的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。 （4）桥形接线 当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最 少，它可分为内桥和外桥接线。 内桥接

19、线：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 时，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：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。为检修断路器 LD，不致引起系统开环，有时增设 并联旁路隔离开关以供检修 LD 时使用。当线路故障时需停相应的变压器。 所以，桥式接线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造 价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。 （5）一个半断路器（3/2）接线 两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高 6 的供电可靠性和运行灵活性，任一母

20、线故障或检修均不致停电，但是它使用的 设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性， 且投资大。 （6）双母接线 它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时， 不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条” ， 则该回路在检修期需要停电。对于，110K220KV 输送功率较多，送电距离较 远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较 大，一般规程规定，110KV220KV 双母线接线的配电装置中，当出线回路数达 7 回， （110KV）或 5 回（220KV）时，一般应装设专用旁路母线。 （7）双母线分段接

21、线 双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全 分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种 母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方 面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障 的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路 数在 11 回及以下时，母线不分段。 为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和 检修及调试） ，不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。 当 110KV 出线为 7 回及以上，220KV 出线在 4 回以下时，可用母

22、联断路器 兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。 2.2 电气主接线的基本要求 现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成 整个电力系统的发电、变电和配电的任务。其主接线的好坏不仅影响到发电厂、 变电站和电力系统本身，同时也影响到工农业生产和人民日常生活。因此，发 电厂、变电站主接线必须满足以下基本要求。 （1）运行的可靠 7 断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和 停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 （2）具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的 目的，而且在各种事故或设备检修时，

23、能尽快地退出设备。切除故障停电时间 最短、影响范围最小，并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全。 （3）操作应尽可能简单、方便 主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌 握。复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。 但接线过于简单，可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便 或造成不必要的停电。 （4）经济上合理 主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费 用小，占地面积最少，使其尽地发挥经济效益。 （5）应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时 还要考虑到具有扩建的

24、可能性。 2.3 电气主接线的设计 电气主接线的设计，应根据变电站在电力系统中得地位，负荷性质，出线 回路数，设备特点，周围环境及变电站得规划容量等条件和具体情况，并满足 供电可靠性，运行灵活，操作方便，节约投资和便于扩建等要求。 根据35110KV 变电所设计规程规定： 第 3.2.1 条 变电站主接线应根据变电站在电网中的地位，出线回路数， 设备特点及负荷性质等条件确定，并应满足供电可靠性，运行灵活，操作检修 方便，节约投资和便于扩建等需要。 第 3.2.2 条 当能满足运行要求时，变电所高压侧宜采用断路器较少或 不用断路器的接线。 8 第 3.2.3 条 35110KV 线路超过两回时，

25、宜采用扩大桥形，单母线或分 段单母线的接线。3563kv 线路为 8 回及以上时，亦可采用双母线接线。 第 3.2.4 条 在采用单母线、分段单母线或双母线的 35110KV 主接线 中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。 当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器的 接线，主变压器 35110KV 回路中的断路器，有条件时亦可接入旁路母线，采 用 SF6 断路器的主接线不宜设旁路设施。 第 3.2.5 条 当变电所装有两台主变压器时，610KV 侧宜采用分段单母 线，线路为 12 回及以上时，亦可采用双母线，当不允许停电检修断路器时，可 设置旁路设施。当 635K

26、V 配电装置采用手车式高压开关柜时，不宜设置旁路 设施。 第 3.2.6 条 当需要限制变电所 610KV 线路的短路电流时，可采用以 下措施变压器分列运行采用高阻抗变压器在变压器回路中装电抗器. 第 3.2.7 条 接在母线上的避雷器和电压互感器，可合用一组隔离开关， 对接在变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。 主接线的选择直接影响到电力系统运行的可靠性，灵活性，并对电器选择， 配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。因 此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各方面的因素，经过技术、经济 比较后方可确定。 1、220kv 电气主接线设计 （1）方案选择 方案

27、：双母线接线 双母线接线方案见图 2-3-1 9 图 2-3-1 双母线接线 方案：双母线分段接线 双母线分段接线方案见图 2-3-2 图 2-3-2 双母线分段接线 方案：双母线带旁路母线接线 双母线带旁路母线接线方案见图 2-3-3 图 2-3-3 双母线带旁路母线接线 （2）主接线方案比较 主接线方案技术经济比较见表 2-3-1 表 2-3-1 主接线技术经济对比表 方案 项目 双母线接线 （方案） 双母线分段接线 （方案） 双母线带旁路母线 （方案） 技术 供电可靠、调度灵活扩建方便、易误操作 供电可靠较高，调 度灵活，扩建方便 配电装置检修断路器时，不中断该回路供电 经济 占地少 设

28、备少 设备多、配电装置 复杂，投资较高 投资较大 经比较三种方案：方案虽然具有良好的经济性，但是可靠性、灵活性不 如方案、方案。鉴于此电压等级较高，故可选用方案：双母线分段接线 10 2、110kv 电气主接线设计 （1）方案选择 方案：单母线分段接线 单母线分段接线方案见图 2-3-4 图 2-3-4 单母线分段接线 方案：单母线分段带旁路母线接线 单母线分段带旁路母线接线方案见图 2-3-5 图 2-3-5 单母线分段带旁路母线接线 方案： 双母线接线 双母线接线方案见图 2-3-6 11 图 2-3-6 双母线接线 （2）主接线方案比较 主接线方案技术经济比较见表 2-3-2 表 2-3

29、-2 主接线技术经济对比表 方案 项目 单母线分段接线 （方案） 单母线分段带旁路母线 （方案） 双母线接线 （方案） 技术 不会造成全所停电，调 度灵活，保证对重要用 户的供电。任一断路器 检修，该回路必须停止 工作，扩建时需向两个 方向均衡发展 简单清晰、操作方便易 于发展。可靠性、灵活 性差，旁路断路器还可 以代替出线断路器，进 行不停电检修出线断路 器，保证重要用户供电 操作较复杂 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经济 占地少设备少 设备多、投资大用母线 分段断路器兼作旁路断 路器可节省投资 设备多、配电 装置复杂投资 和占地面较小 经方案技术和经济比较方案的可靠性不

30、如方案、方案，但是方案 的投资较大，操作复杂。因此选用方案：双母线接线。 3、35kv 电气主接线设计 （1）方案选择 方案：单母线接线 单母线接线方案见图 2-3-7 12 图 2-3-7 单母线接线 方案：单母线分段接线 单母线分段接线方案见图 2-3-8 图 2-3-8 单母线分段接线 方案： 双母线接线 双母线接线方案见图 2-3-9 图 2-3-9 双母线接线 （2）主接线方案比较 主接线方案技术经济比较见表 2-3-3 表 2-3-3 主接线技术经济对比表 13 方案 项目 单母线接线 （方案） 单母线分段接线 （方案） 双母线接线 （方案） 技术 简单清晰、 操作方便、 易于发展

31、 可靠性差 灵活性差 当一段母线发生故障时， 分段断路器自动将故障 段隔离，保证正常段母 线不间断供电灵活性好， 各电压级便于扩建和发 展。 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经济 占地少 设备少 设备少、投资小节约配 电装置间隔占地面积小 设备多、配电 装置复杂投资 和占地面大 经方案技术和经济比较方案虽然投资少但是可靠性较差，而方案虽然 可靠性较高但是投资较大，鉴于电压等级要求不高，因此可选用方案：单母 线分段接线。 4、站用电的主接线设计 （站用电电源选取来自外部两个不同电源的两回进线供电） （1）方案选择 方案：单母线接线 单母线接线方案见图 2-3-10 图 2-3-

32、10 单母线接线 方案：单母线分段接线 单母线分段接线方案见图 2-3-11 14 图 2-3-11 单母线分段接线 （2）主接线方案比较 主接线方案技术经济比较见表 2-3-4 表 2-3-4 主接线技术经济对比表 方案 项目 方案 I 单母线接线 方案 II 单母线分段接线 可靠性 接线简单清晰，设备少，运行操作方便， 当母线或母线 QS 故障或检修时，必须断开 它所接的电源，在检修出线 QS 时，必须停 止该回路工作，不满足 I，II 类用户的要 求 当一段母线发生故障时，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 灵活性 灵活性差，各电压级便于扩建和

33、发展。 具有足够的灵活性，易于扩建 经济性 运行设备少，投资少，年运行费用少 节约配电装置间隔占地面积小 经方案的可靠性、灵活性和经济性比较，方案 I 投资较少，但是站用电作 为重要的一级负荷对于供电可靠性有较高的要求，因此选用方案 II：单母线分 段接线。 15 第 3 章 变压器选择 3.1 主变压器的选择 在各级电压等级的变电站中，变压器是变电站中的主要电气设备之一，其 担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼 顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统 510 年发展规划综合分析，合理 选择，并适当考虑到远期 10-20 年负荷发展。对城郊变电所，主变压器容量应

34、 与城市规划相结合。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，应考虑到当一台主变压器停运时，其余变压 器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对 一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70-80。 16 1、选择原则 （1） 相数 容量为 300MW 及以下机组单元接线的变压器和 330kv 及以下电力系统中， 一般都应选用三相变压器。因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗 也较大。同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量，故选用三相变压器。 （2）绕组数与结构 电力变压器按每相的绕组数为双

35、绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁 结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分裂式等型式。 在一发电厂或变电站中采用三绕组变压器一般不多于 3 台，以免由于增加 了中压侧引线的构架，造成布置的复杂和困难。 （3）绕组接线组别 变压器三绕组的接线组别必须和系统电压相位一致。否则，不能并列运行。 电力系统采用的绕组连接有星形“Y”和三角形“D” 。 根据以上原则，主变一般是 Y，D11 常规接线。我国 110kV 及以上电压变压 器绕组都采用 Y0连接；35kV 采用 Y 连接，其中性点多通过消弧线圈接地；35kV 以下电压变压器绕组都采用连接 （4）调压方式 为了保证发电厂或变电站的供电质

36、量，电压必须维持在允许范围内，通过 主变的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数。从而改变其变比，实现电 压调整。切换方式有两种：一种是不带电切换，称为无激磁调压。另一种是带 负荷切换，称为有载调压。 （5）冷却方式 电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、 强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却。 2、容量计算 主变压器的台数：待设计变电站为大型的区域变电站，负荷较重（本期最 大负荷 80+58=138MVA,远期最大负荷 3150=450MVA） ，又因负荷均为，级 负荷，对于供电质量要求较高，现在市场上生产的变压器的容量，选择 2 台

37、变 压器不能满足负荷的要求，我选择 4 台相同容量的变压器。 17 主变压器容量：根据运行经验，变压器的容量应保证在有一台检修的情况 下，其他变压器能带全部负荷的 70%，且能够带动所有的一、二级负荷按任务 书给定的资料（按远期最大负荷算） ，即 3 台主变的容量应满足 70%的负荷需求， 因此本设计的主变每台应带负荷为： 1507%105()NSMVA 由于近期最大负荷为 138MVA（均为一、二级负荷） ，所以选择主变容量为 150MVA 的变压器。 3、主变型式的选择 选用 SFSZ9-150000/220 三绕组有载调压变压器，设备参数如表 3-1-1 所示： 表 3-1-1 SFSZ

38、9-150000/220 三绕组有载调压变压器主要技术参数 电压组合及分接范围 阻抗电压（%）额定 容量 MVA 高压 KV 中压 KV 低压 KV 联结 组标 号 空载 损耗 kw 负载 损耗 kw 空载 电流 % 高中 高低 中低 240 220 8 1.25% 121 10.5 YN, a0, d11 124/112 662/560 0.5/0.4 12-14 22-24 7-9 负载损耗容量分配为 100/100/50 3.2 变电站用变压器的选择 1、站用变台数的确定 对大中型变电站为满足整流操作电源、强迫油循环变压器、无人值班等的 需要，装设两台所用变压器，两台所用变分别接于 10

39、kV 母线的段和段， 互为暗备用，平时半载运行，当一台故障时，另一台能够承但变电站的全部负 荷 2、站用变容量的确定 站用变压器容量选择的要求：站用变压器的容量应满足经常的负荷需要和 留有 10%左右的裕度，以备加接临时负荷之用。考虑到两台站用变压器为采用 暗备用方式，正常情况下为单台变压器运行。每台工作变压器在不满载状态下 运行，当任意一台变压器因故障被断开后，其站用负荷则由完好的站用变压器 18 承担。根据站用电负荷统计表可知占用电计算负荷为 55.45KVA 则有：5.410%6.95ZSKVA 经查设备手册，选每台站用变压器容量为 63KVA 的变压器。 3、站用变型式的选择 选用 S

40、F9-63/10 双组无励磁调压配电变压器，设备参数如表 3-2-1 所示： 表 3-2-1 SF9-63/10 双组无励磁调压配电变压器主要技术参数 电压组合额定 容量 KVA 高压 KV 高压分 接范围 低压 KV 联结 组标 号 空载 损耗 kw 负载 损耗 kw 空载 电流 % 阻抗 电压 （%） 63 10 5% 0.4 YNyn 0 0.22 1.40 2.5 4 第 4 章 短路电流计算 4.1 短路故障产生的原因 工业与民用建筑中正常的生产经营办公等活动以及人民的正常生活，都 要求供电系统保证持续安全可靠地运行.但是由于各种原因，系统会经常出 现故障，使正常运行状态遭到破坏。

41、短路是系统常见的严重故障。所谓短路，就是系统中各种类型不正常的相 与相之间或地与相之间的短接。系统发生短路的原因很多，主要有 ： （1）设备原因 电气设备、元件的损坏。如：设备绝缘部分自然老化或设备本身有缺陷， 19 正常运行时被击穿短路；以及设计、安装、维护不当所造成的设备缺陷最终发 展成短路的功能。 （2）自然原因 气候恶劣，由于大风、低温、导线覆冰引起架空线倒杆断线；因遭受直击 雷或雷电感应，设备过电压，绝缘被击穿等。 （3）人为原因 工作人员违反操作规程带负荷拉闸，造成相间弧光短路；违反电业安全工 作规程带接地刀闸合闸，造成金属性短路；人为疏忽接错线造成短路或运行管 理不善造成小动物带

42、电设备内形成短路事故等。 4.2 短路故障的危害 供电系统发生短路后，电路阻抗比正常运行时阻抗小很多，短路电流通常 超过正常工作电流几十倍直至数百倍以上，它会带来以下严重后果： （1）短路电流的热效应 巨大的短路电流通过导体，短时间内产生很大热量，形成很高温度，极易 造成设备过热而损坏。 （2）短路电流的电动力效应 由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的电动力。如果电动力过 大或设备结构强度不够，则可能引起电气设备机械变形甚至损坏，使事故进一 步扩大。 （3）短路系统电压下降 短路造成系统电压突然下降，对用户带来很大影响。例如，异步电动机的 电磁转矩与端电压平方成正比。同时电压降低能造成

43、照明负荷诸如电灯突然变 暗及一些气体放电灯的熄灭等，影响正常的工作、生活和学习。 （4）不对称短路的磁效应 当系统发生不对称短路时，不对称短路电流的磁效应所产生的足够的磁通 在邻近的电路内能感应出很大的电动势。 （5）短路时的停电事故 20 短路时会造成停电事故，给国民经济带来损失。并且短路越靠近电源，停 电波及范围越大。 （6）破坏系统稳定造成系统瓦解 短路可能造成的最严重的后果就是使并列运行的各发电厂之间失去同步， 破坏系统稳定，最终造成系统瓦解，形成地区性或区域性大面积停电。 4.3 短路电流计算的目的 （1）电气主接线的比较和选择 短路电流计算可为不同方案进行技术经济比较，并为确定是否

44、采取限制短 路电流措施等提供依据。 （2）选择导体和电器 如选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器等。其中包括计算三相短路冲 击电流，冲击电流有效值以校验电气设备动力稳定；计算三相短路电流稳态有 效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性；计算三相短路容量以校验断路 器的遮断能力等。 （3）确定中性点接地方式 对于 35KV 、10KV 供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接地方式。 （4）选择继电保护装置和整定计算 在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计 算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况； 不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大

45、短路电流值，还应计算最小运 行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算 两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。 4.4 短路电流计算的内容 21 （1）短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。 （2）短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计 算短路电流的时间。 （3）短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最 小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。计算的具体项目及 其计算条件，取决于计算短路电流的目的 。 4.5 短路电流计算方法 供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电 源的回路总阻抗

46、值。电路元件电气参数的计算有两种方法：标幺值法和有名值 法。 （1）标幺值法 标幺制是一种相对单位制，标幺值是一个无单位的量，为任一参数对其基 准值的比值。标幺值法，就是将电路元件各参数均用标幺值表示。由于电力系 统有多个电压等级的网络组成，采用标幺值法，可以省去不同电压等级间电气 参量的折算。在电压系统中宜采用标幺值法进行短路电流计算。 （2）有名值法 有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数。这种方法通常用于 1KV 以下低压供电系统短路电流的计算。 4.6 计算短路电流的条件 为使所选电气设备具有足够的可靠性、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

47、按下列条件确定： （1）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（一般为本工 程建成后 510 年） ，其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但 22 不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式。 （2）短路种类 一般按三相短路验算，若其他种类的短路较之三相短路严重时，则应按最 严重的情况验算。 （3）计算短路点 在计算电路图中，同电位的各短路电流值均相等，但通过各支路的短路电 流将随着短路点的位置不同而不同，在校验电器和载流导体时，必须确定电气 设备和载流导体处于最严重情况的短路点，使通过的短路电流校验值为最大。 （4）短路电流的计算 短路电流一般都按三相短路

48、计算，计算参数如下： KI 三相短路电流分量，KA。shi 三相短路电流冲击电流，KA。sI 三相短路电流冲击电流有效值，KA。KS 三相短路容量，MVA。 （5）计算公式： 13BBKISXU2shshiI21()sKsI3avSUI 4.7 计算短路电流的步骤 （1）根据电气主接线图画出系统接线图。 （2）画出等值网络图。 （3）计算出个电源与短路点之间的电抗，即 X*。 （4）计算电抗X。 23 （5）选取合适的短路点。 （6）计算三相短路电流周期分量 IK。 （7）计算三相短路冲击电流 ish。 （8）计算三相短路稳态有效值 Ish。 （9）计算次暂态三相短路容量 SK。 4.8 短路

49、电流计算结果 短路电流计算结果见表 4-8-1 所示： 表 4-8-1 短路电流计算结果 三相短路电流 Ik 运行方 式 电 压 等 级 短 路 点 标幺值 有名值 (KA) 三相短路全 电流冲击值 shi （KA） 冲击电流 有效值 shI (KA) 三相短 路容量 kS （KV A） 220KV K1 7.3529 1.8457 4.6984 2.7869 703.3062 110KV K2 3.4566 1.7354 4.4176 2.6204 330.6381最小运行方式 35KV K3 4.3611 7.4856 19.0552 11.3030 453.7904 220KV K1 12.1803 3.0575 7.7831 4.6167 1165.064 110KV K2 6.2972 3.1615 8.0479 4.7738 602.3466最大运行方式 35KV K3 7.7639 12.1148 30.8392 18.2929 734.4207 第 5 章 电气设备的选择 5.1 电