某220kv变电所电气一次初步设计.doc

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1、毕业设计（论文）毕业设计（论文） 系（院） 专业 题 目 某 220kV 变电所电气一次初步设计 学 生 姓 名 班 级 学 号 指 导 教 师 日 期 2009 年 月 日 本(专)科毕业设计(论文)I I 设计任务书 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 一、毕业设计(论文)题目： 某 220kV 变电所电气一次初步设计 二、毕业 设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： 1、工程建设规模 主变压器：终期 2120MVA，本期 1120MVA 三相三绕组有载调压降压型电力变压 器； 220 千伏出线：终期 8 回，本期 4 回； 110 千伏出线：终期 8 回，本期 4

2、回； 10 千伏出线：终期 12 回，本期 6 回； 容性无功补偿：终期 36Mvar，本期 18Mvar。 2、所址概况 该变电所用地属丘陵地貌，自然面积标高为 29.032.5m，高差约 3.5m，地形起伏 不大，较平坦，所址西边为荆山村，其余三个方向出线条件均好，进所道路需从前竹村 新修进所公路约 0.45 公里，沿途无桥梁加固，运输设备较方便。 3、本站 220kV 侧系统阻抗为 0.00780（Sj=100MVA,Uj=Uav） 设计任务书 II 三、毕业设计(论文)工作内容及完成时间： 1、设计本变电所的电气主接线（4.6-4.13） 2、进行必要的短路电流计算 （4.14-4.2

3、7） 3、选择和校验所需的电气设备（4.28-5.5） 4、配电装置的选型和布置 （5.6-5.11） 5、绘制设计变电所电气主接线图、高压配电装置平面布置图、高压配电装置断面图 等图纸（5.12-6.5） 6、编制设计成果（6.5-6.14） 四、主要参考资料： 1、 电力工程设计手册第一册 上海科技出版社 2、 发电厂电气设备华中工学院 范锡普 3、 短路电流实用计算中国电力出版社 李瑞荣 4、 电气工程专业毕业设计指南 电力系统分册中国水利电力出版社 陈跃 5、Lin Yong-jun 1 , Liu Yu-tao 2 and Zhang Dan-hui 2：“Implementatio

4、n and design of a communication system of an agent-based automated substation”Frontiers of Electrical and Electronic Engineering in ChinaJVolume 1, Number 4，2006，12，P396-399 系 专业 班 学生： 日期：自 09 年 4 月 6 日至 09 年 6 月 14 日 指导教师： 助理指导教师(并指出所负责的部分)： 教研室： 教研室主任： 本(专)科毕业设计(论文) III 摘 要 根据设计任务书的要求，本次设计为220kV变电

5、所电气一次部分初步设计，并绘制电 气主接线图及其他图纸。该变电所设有两台主变压器，站内主接线分为220kV、110kV和 10kV三个电压等级。各个电压等级分别采用双母接线、双母接线和单母线分段接线。 本次设计中进行了电气主接线的设计、短路电流计算、主要电气设备选择及校验 （包括断路器、隔离开关、电流互感器、母线等）及各电压等级配电装置设计。 本设计以220500kV 变电所设计规范、220500kV高压配电装置设计规范 等规范规程为依据，设计的内容符合国家有关经济技术政策，所选设备全部为国家推荐 的新型产品，技术先进、运行可靠、经济合理。 关键词：关键词：变电所 短路电流 动稳定 热稳定 目

6、录 IV 目录目录 设计任务书设计任务书I 摘摘 要要.III 第一部分第一部分 设计说明书设计说明书.6 第一章第一章 电气主接线设计电气主接线设计.6 1.1 主接线的设计原则和要求.6 1.1.1 电气主接线的设计原则6 1.1.2 设计主接线的基本要求8 1.2 主接线的设计步骤.9 1.3 本变电所电气主接线设计.9 1.3.1 220kV 电压侧接线 .9 1.3.2 110kV 电压侧接线 .10 1.3.3 10kV 电压侧接线 .11 第二章第二章 变压器选择变压器选择.13 2.1 主变器的选择.13 第三章第三章 短路电流计算短路电流计算.14 3.1 短路故障产生的原因

7、.14 3.2 短路故障的危害.14 3.3 短路电流计算的目的.15 3.4 短路电流计算的内容.16 3.5 短路电流计算方法.16 3.6 短路电流计算结果.16 第四章第四章 电气设备的选择电气设备的选择.18 4.1 电器选择的一般条件.18 4.2 高压断路器的选择.20 4.3 高压隔离开关的选择.21 4.4 电流互感器的选择.22 第五章第五章 配电装置设计配电装置设计.23 5.1 配电装置的基本要求.23 5.2 配电装置的类型及特点.23 5.3 配电装置的设计原则.24 5.4 配电装置设计的基本步骤.25 5.5 配电装置的选用.25 5.6 电气总平面布置.26

8、第二部分第二部分 设计计算书设计计算书.28 第一章第一章 短路电流计算短路电流计算.28 1.1 三相短路电流计算.28 第二章第二章 电气设备选择及校验计算电气设备选择及校验计算.32 本(专)科毕业设计(论文) V 2.1 断路器选择及校验.32 2.2 隔离开关选择及校验.34 2.3 电流互感器选择及校验.35 2.4 母线选择及校验.36 2.4.1 220kV 母线的选择 36 2.4.2 110kV 母线的选择 38 第三部分第三部分 设计图纸设计图纸.40 电气主接线图40 220KV 屋外配电装置线路间隔断面图41 220KV 屋外配电装置主变进线间隔断面图42 110KV

9、 屋外配电装置线路间隔断面图 43 总结总结.44 参考文献参考文献.45 第一章 主接线设计 6 第一部分 设计说明书 第一章 电气主接线设计 电力系统是由发电厂、变电所、线路和用户组成。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。为满足生产需要，变电所中安装有各种电气设备， 并依照相应的技术要求连接起来。把变压器、断路器等按预期生产流程连成的电路，称 为电气主接线。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，故又称为一次接线或电气主系统。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

10、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。 1.1 主接线的设计原则和要求主接线的设计原则和要求 主接线代表了变电所电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电 所电气设计的首要部分。它表明了变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式 及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全所电气设 备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳 定、灵活和经济运行。由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完 成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计 是一个综合性的问题。必

11、须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面 的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。 1.1.1 电气主接线的设计原则 电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、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，尽可能地节省投资，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。(1)接线方式：对 于变电所的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用 断路器的接线，如线路变压器组或桥形接线等。若能满足

12、继电保护要求时，也可采用 线路分支接线。在110kV220kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出 线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电所中，当110220kV出线在4回 及以上时，一般采用双母接线。 在大容量变电所中，为了限制610kV出线上的短路电流，一般可采用下列措施： 本(专)科毕业设计(论文) 7 变压器分列运行； 在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器； 采用低压侧为分裂绕组的变压器。 出线上装设电抗器。 (2)主变压器选择 主变压器台数：为保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变压器。当只有一个 电源或变电所可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装

13、设一台。对于大型 枢纽变电所，根据工程具体情况，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。 主变压器容量：主变压器容量应根据510年的发展规划进行选择，并应考虑变压 器正常运行和事故时的过负荷能力。对装设两台变压器的变电所，每台变压器额定容量 一般按下式选择 =0.6 SPM n 为变电所最大负荷。这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电，考 PM 虑变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对84%负荷的供电。由于一般电网变电所大约 有25%的非重要负荷，因此，采用，对变电所保证重要负荷来说多数是可行的。=0.6 SPM n 对于一、二级负荷比重大的变电所，应能在一台停用时，仍能保

14、证对一、二级负荷的供 电。 主变压器的型式：一般情况下采用三相式变压器。具有三种电压的变电所，如通 过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时，可采用三绕组变压器。其中，当主网电 压为110220kV，而中压网络为35kV时，由于中性点具有不同的接地形式，应采用普通 的三绕组变压器；当主网电压为220kV及以上，中压为110kV及以上时，多采用自耦变压 器，以得到较大的经济效益。 (3)断路器的设置 根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任 务。 (4)为正确选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的 平衡。当缺乏足够的资料时，可采用下

15、列数据： 最小负荷为最大负荷的6070%，如主要是农业负荷时则宜取2030%； 负荷同时率取0.850.9，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取 第一章 主接线设计 8 0.951； 功率因数一般取0.8； 线损平均取5%。 1.1.2 设计主接线的基本要求 在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。 (1)可靠性：供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要 求。在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题： 可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长 期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经

16、验的总结。 设计时应予遵循。 主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综 合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。 可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还不 够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电所在系统中的地位和作用。通常定性分析 和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑： 断路器检修时，能否不影响供电。 线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时 间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。 变电所全部停运的可能性。 (2)灵活性：主接线的灵活性要求有以下几方面。 调度灵活

17、，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源 和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。 检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不 影响电力网的正常运行及对用户的供电。 扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续 供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设 备等所需的改造最少。 (3)经济性：在满足技术要求的前提下，做到经济合理。 投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控 制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限

18、制短路电 本(专)科毕业设计(论文) 9 流，以选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电所中，应推广采用直降式 （110/610kV）变压器，以质量可靠的简易电器代替高压断路器。 占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节 省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。 电能损耗少：在变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应经济合理的选择 主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。 1.2 主接线的设计步骤主接线的设计步骤 电气主接线的具体设计步骤如下： (1)分析原始资料 本工程情况变电所类型，设计规划容量（近

19、期，远景），主变台数及容量等。 电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（510年），变电所在电力系统中的位置和 作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。 负荷情况负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。 环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素， 对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。 设备制造情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造 能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。 (2)拟定主接线方案 根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定

20、出若干个主接线方案。 因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现多 种接线方案。应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济 可行的主接线方案。 (3)短路电流计算 对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。 (4)主要电器选择 包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。 (5)绘制电气主接线图 将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。 第一章 主接线设计 10 1.3 本变电所电气主接线设计本变电所电气主接线设计 1.3.1 220kV 电压侧接线 DLT5218-2005 220kV500kV 变电所设计技术规程规定：

21、 220kV变电所中的220kV配电装置，当在系统中居重要地位、出现回路数为4回及以上 时，宜采用双母线接线；当出线和变压器等连接元件数为1014回时，可在一条母线上 装设分段断路器，15回及以上时，在两条主母线上装设分段断路器；亦可根据系统需要 将母线分段。一般性质的220kV变电所的配电装置，出现回路数在4回及以下时，可采用 其他简单的主接线。220kV终端变电所的配电装置，能满足运行要求时，宜采用断路器较 少的或不用断路器的接线，如线路变压组或桥形接线等。当电力系统继电保护能满足要 求时，也可采用线路分支接线。 采用双母线或单母线接线的110kV220kV配电装置，当断路器为少油型时，除

22、断路 器有条件停电检修外，应设置盘路母线。当110kV出线回路数为6回及以上，220kV出线回 路数为4回及以上时，可设置专用旁路断路器。 本变电所220kV线路有8回，可选择双母线带旁路母线接线或双母线接线两种方案， 如图1.1所示。 方案一 方案二 图1.1 220kV 电压侧接线方案 方案一采用“双母线带旁路母线接线”，当一段母线出现故障时，及时将运行方式 改变到另一母线上运行，只能短时造成全所停电及另一终端站的停电。方案二可选择任 一段母线运行，随时检修任一组断路器及母线上的设备， 在主接线设计时，主要矛盾往往发生可靠性与经济性之间，因此在满足供电可靠， 运行灵活方便的基础上，尽量使设

23、备投资费用和运行费用为最少。方案一投入资金多,本 变电所属于终端变电所。因此本设计220kV侧最终确定方案二。 本(专)科毕业设计(论文) 11 1.3.2 110kV 电压侧接线 DLT5218-2005 220kV500kV 变电所设计技术规程规定： 220kV变电所中的110kV、66kV配电装置（或35kV配电装置），当出现回路数载6回以 下时（或为47回时）宜采用单母线或单母线分段接线，6回及以上时（或8回及以上时） ，宜采用双母线接线。 本变电所110kV线路有8回，采用双母线接线方案，如图1.2所示。 图1.2 110kV 电压侧接线方案 1.3.3 10kV 电压侧接线 本变电

24、所10KV线路有12回，可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分段接线 两种方案，如图1.3所示。 方案一 方案二 图1.3 10kV 电压侧接线方案 方案一一般用于出线较多，输送和穿越功率较大，供电可靠性和灵活性要求较高的 场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。方案二简单清晰，调度 灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小。手车式 断路器的出现和运行成功，断路器检修问题可不用复杂的旁路设施来解决，而用备用的 手车断路器来替代需要检修的工作的手车断路器。采用手车式高压开关柜，可不设置旁 路设施。 综上所述,本变电所主接线如图1.4所示。 第一章

25、主接线设计 12 图1.4 电气主接线简图 本(专)科毕业设计(论文) 13 第二章 变压器选择 2.1 主变器的选择主变器的选择 在变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。 DLT5218-2005 220kV500kV变电所设计技术规程规定，主变压器容量和台数的选择， 应根据现行的SDJ161有关规定和审批的电力系统规划设计决定。变电所同一电压网络内 任一台变压器事故时，其他元件不应超过事故过负荷的规定。凡装有两台（组）及以上 主变压器的变电所，其中一台（组）事故停运后，其余主变压器的容量应保证该所全部 负荷的70%时不过载，并在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户

26、的一级和二级负荷。 如变电所有其他电源能保证变压器停运后用户的一级负荷，则可装设一台（组）主变压 器。 220kV330kV变压器若受运输条件的限制，应选用三相变压器。 具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15% 以上，主变压器宜采用三线圈变压器。 主变压器台数和容量直接影响主接线的形式和配电装置的结构。 本电站在设计任务书中说明主变压器：终期 2120MVA，本期 1120MVA 三相三绕组 有载调压降压型电力变压器。故可选择两台型号为 SFPSZ10-120000/220 的变压器。主变 压器参数如表 2.1 所示。 表2.1 主变压器技术参数 额定电压

27、（kV） 阻抗电压（%） 型号 额 定 容 量 (kVA) 高 压 中 压 低 压 空载电 流（%） 空载损 耗 （kW） 负载损 耗 （kW） 高- 中 高- 低 中- 低 连接组标号 SFPSZ10- 120000/220 120000220121110.285.4408.013238Y N,yn0,d11 第三章 短路电流计算 14 第三章 短路电流计算 计算短路电流的目的主要是为了选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求； 评价确定网络方案，研究限制短路电流措施；为继电保护设计与调试提供依据；分析计 算送电线路对通讯网络设施的影响等。 在电力系统设计中，短路电流的计算应按远景规划水

28、平年来考虑，远景规划水平年 一般取工程建成后 510 年中的某一年。计算内容为系统在最大运行方式时，短路点的 三相短路电流。 3.1 短路故障产生的原因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。 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，正常运行 时被击穿短路；以及设计、安装、维护不当所造成

29、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 带电设备内形成短路事故等。 3.2 短路故障的危害短路故障的危害 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

30、度，极易造成设备 过热而损坏。 本(专)科毕业设计(论文) 15 （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

31、停电事故 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。 3.3 短路电流计算的目的短路电流计算的目的 （1）电主接线比选 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

32、的热稳定性，计算三相短路容量以校验短路器的遮断能力等。 （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短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短 第三章 短路电流计算 16 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。 3.4 短路电流计算的内容短路电流计算的内容 （1）短路点

33、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。 3.5 短路电流计算方法短路电流计算方法 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

34、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。 3.6 短路电流计算结果短路电流计算结果 本变电所短路电流计算结果如下（计算过程见设计计算书第一章）： 三相短路电流计算电路图及其等值网络如图 3.1 所示 本(专)科毕业设计(论文) 17 图 3.1 计算电路图及其等值网络 三相短路电流计算结果见表3.1。 表 3.1 短路电流计算结果 计算参数 短路点 短

35、路电流有名值(kA)冲击电流(kA) 220kV32.1882.06 110kV8.0820.60 10kV52.95135.02 加装限流电抗器三相短路电流计算结果见表 3.2 表 3.2 短路电流计算结果 计算参数 短路点 短路电流有名值(kA)冲击电流(kA) 220kV32.1882.06 110kV8.0820.60 10kV25.7265.59 第四章 电气设备的选择 18 第四章 电气设备的选择 4.1 电器选择的一般条件电器选择的一般条件 电器选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使电气主 接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根

36、据工程实际 情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择 合适的电器。 尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，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。电器要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行选择， 并按短路状态来校验热稳定和动稳定。 (1)按正常工作条件选择电器 额定电压和最高工作电压 在选择电器时，一般可按照电器的额定电压不低于装置地点电网额定电压 UN 的条件选择，即 UNs UU NNs 额定电流 电器的额定电流是指在额定周围环境温度下，电器的长期允许电流。应 NI0NI 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，即

37、 maxI maxNII 按当地环境条件校核 在选择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤其是小环境）条件当气温、风速、 污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电器使用条件是，应采 取措施。 (2)按短路情况校验 短路热稳定校验 短路电流通过电器时，电器各部件温度应不超过允许值。满足热稳定的条件为 2 t K t Q I 式中短路电流产生的热效应； K Q 本(专)科毕业设计(论文) 19 、 电器允许通过的热稳定电流和时间。 tI t 电动力稳定校验 电动力稳定是电器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 asshii 或 asshII 式中、短路冲击

38、电流幅值及其有效值； shishI 、电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。 asiasI 下列几种情况可不校验热稳定或动稳定： 1)熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。 2)采用有限流电阻的熔断器保护的设备，可不校验动稳定。 3)装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。 短路电流计算的条件 为使电器具有足够的可靠性、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： 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

39、方式，但不考 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，若其它种类短路较三相短路严重时，则应按最严 重的情况验算。 3)计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。 短路计算时间 校验电器的热稳定和开断能力时，还必须合理的确定短路计算时间。验算热稳定的 计算时间为继电保护动作时间和相应断路器的全开断时间之和，即 ktprtabt kprabttt 而 abinattt 式中断路器全开断时间； abt 第四章 电气设备的选择 20 后备保护动作时间； prt 断路器固有分闸时间； int 断路器开断时电弧持续时间。 at 开断电器应能在最严重的情况下

40、开断短路电流，故电器的开断计算时间应为主保 brt 护时间和断路器固有分闸时间之和，即 1prt 1brprtinttt 4.2 高压断路器的选择高压断路器的选择 高压断路器的主要功能是：正常运行时，用它来倒换运行方式，把设备或线路接入 电路或退出运行，起着控制作用；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，能起保护作用。高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备。 其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流。 本变电所高压断路器选择如下（选择和校验计算见计算书第二章）： (1)220kV 线路侧及变压器侧：选择 LW25-252 型 SF6 户外断路器。 计算数据

41、LW25-252 Ns U220(kV) N U 252（kV） max I330.67(A) N I4000(A) I 32.18(kA) Nbr I40(kA) sh i 82.06（kA） Nbl i100(kA) K Q4475.81 2 kAS 2 t It 6400 2 kAS sh i 82.06（kA） es i100(kA) (2)110kV 线路侧及变压器侧：选择 LW25-126 型 SF6 户外断路器。 计算数据 LW25-126 Ns U121(kV) N U 126（kV） max I661.35(A) N I2500(A) 本(专)科毕业设计(论文) 21 I 3

42、.30(kA) Nbr I31.5(kA) sh i 8.42（kA） Nbr i80(kA) K Q284.64 2 kAS 2 t It 3969 2 kAS sh i 8.42（kA） es i80(kA) 10kV 线路侧：选择 KYN28A-12(Z)/4000-50 型高压开关柜。 计算数据KYN28A-12(Z)/4000-50 Ns U10(kV) N U 12（kV） max I3464.20(A) N I4000(A) I 25.72(kA) Nbr I50(kA) sh i 65.59（kA） Nbl i125(kA) K Q2884.22 2 kAS 2 t It 10

43、000 2 kAS sh i 65.59（kA） es i125(kA) 4.3 高压隔离开关的选择高压隔离开关的选择 隔离开关也是变电所中常用的电器，它需与断路器配套使用。但隔离开关无灭弧装 置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。 6.3.1 隔离开关的主要用途： (1)隔离电压在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确 保检修的安全。 (2)倒闸操作投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路 器，协同操作来完成。 (3)分、合小电流因隔离开关具有一定的分、合小电感电流和电容电流的能力，故一 般可用来进行以下操作： 分、合避雷器、电压互感器和空载母

44、线； 分、合励磁电流不超过2A的空载变压器； 关合电容电流不超过5A的空载线路。 6.3.2 本变电所隔离开关的选择 第四章 电气设备的选择 22 (1)220kV：选择 GW11-252 计算数据 GW25-252 Ns U220(kV) N U 252（kV） max I330.67(A) N I1250(A) K Q284.64 2 kAS 2 t It 6400 2 kAS sh i 82.06（kA） es i100(kA) (2)110kV：选择 GW11-126 计算数据 GW25-126 Ns U121(kV) N U 126（kV） max I601.23(A) N I125

45、0(A) K Q284.64 2 kAS 2 t It 3969 2 kAS sh i 8.42（kA） es i80(kA) 4.4 电流互感器的选择电流互感器的选择 互感器（包括电流互感器TA和电压互感器TV）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、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反映电气设备的正常运 行和故障情况。 互感器的作用是：将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压(100V) 和小电流(5A或1A)，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构小巧、价格便 宜和便于屏内安装。使二次设备与高压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了 设备和人身的安

46、全。 本变电所电流互感器选择： 220kV线路侧及变压器侧选用LGB-220型瓷干式绝缘电流互感器，校验合格。 110kV线路侧选LGB-110型干式绝缘电流互感器，校验合格，配置位置参见主接线图； 本(专)科毕业设计(论文) 23 第五章 配电装置设计 配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备， 保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来接受和分配电能。 配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式， 又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置。 5.1 配电装置的基本要求配电装置的基本要求 配电装

47、置是根据电气主接线的连接方式,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的总体装置。其作用是在正常情况下，用来接受和分配电能，而在 系统发生故障时,迅速切断故障部分，维持系统正常运行。为此,应满足以下要求: （1)保证运行可靠 （2)便于操作巡视和检修 （3)保证工作人员的安全 （4)力求提高经济性 （5)具有扩建的可能 5.2 配电装置的类型及特点配电装置的类型及特点 配电装置按电气设备装设地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置;按其组装 方式，又可分为装配式和成套式。 （1）屋内配电装置的特点： 由于允许安全净距小可以分层布置，故占地面积较小；维修、巡视和操作在室 内进行

48、，不受气侯影响；外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量； 房屋建筑投资大。 （2）屋外配电装置的特点： 土建工程量和费用较小，建设周期短；扩建比较方便；相邻设备之间距离较 大，便于带电作业；占地面积大；受外界空气影响，设备运行条件较差，顺加绝缘； 外界气象变化对设备维修和操作有影响。 （3）成套配电装置的特点：电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和 对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；所有电器元件已在工厂组装成一整体， 大大减小现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬运；运行可靠性高， 维护方便；耗用钢材较多，造价较高。 第五章 配电装置设计 24 5.3 配电装置的设计原则配电装置的设计原则 （1）节约用地； （2）运行安全和操作巡视方便； （3）考虑检修和安装条件； （4）保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行； （5）节约三材，降低造价； （6）安装和扩建方便。 配电装置的整个结构天寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距 离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各