课程设计（论文）-220kV常熟变电所初步设计.doc

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1、220kV 常熟变电所初步设计 作作 者者 所在单位所在单位 电气工程及自动化 指导教师指导教师 1 目 录 课程设计任务书 .3 摘 要 .6 第 1 章 引言 7 1.1 变电站的重要性 7 1.2 原始资料简要分析.7 第 2 章 电气主接线的设计 9 2.1 电气主接线设计概述 9 2.2 主接线的基本接线形式及其特点 11 2.3 电气主接线的确定 .13 第 3 章 主变压器的选择 .15 3.1 主变压器台数和容量的确定 .15 3.2 主变压器型式的选择 16 3.3 主变压器的选择结果17 第 4 章 短路电流计算 .18 4.1 电路各元件参数标幺值的计算 .18 4.2

2、三相短路电流计算 .20 第 5 章 导体和电气设备的选择 .26 5.1 断路器和隔离开关的选择 .27 5.2 电流互感器的选择 .37 5.3 电压互感器的选择 .43 5.4 导体的选择与校验45 2 5.5 互感器在主接线中的配置52 第 6 章 高压配电系统及配电装置设计 .54 6.1 配电装置的要求 .54 6.2 配电装置的分类 .55 6.3 配电装置的应用 .55 6.4 配电装置的设计要求及步骤 .56 6.5 屋内配电装置的布置原则 .57 6.6 本设计中配电装置的确定 .59 第 7 章 所用电的设计 .61 7.1 所用电源数量及容量 .61 7.2 所用电源引

3、接方式 .62 第 8 章 防雷和接地设计 64 8.1 防雷设计 .64 8.2 接地设计 .70 第 9 章 保护配置 .72 9.1 变压器的保护配置 .72 9.2 母线的保护配置 .73 第 10 章 总结 74 参考文献 75 附图（主接线） 76 附图（35kV 开关柜）77 3 课程设计任务书 题目：220KV 常熟变电所初步设计（部分内容） 学生姓名： 闻枫 学号：21070326 设计时间：2011 年 1 月 5 日至 2011 年 1 月 20 日 指导老师： 唐小波 一、原始资料 1、 简化的 220KV 系统结构参数（远景 1998 年） 新建常熟变电所220KV母

4、线 电厂 望亭 0.026 LGJQ-400/40KM 基准容量Sj=100MVA 苏南 500KV 变电所 LGJQ-2400/35KM LGJQ-400/35KM 沙洲 0.0390.021 LGJQ-400/30KM 0.032 苏州 (卫东) 石洞口 上海 LGJQ-400/66KM 0.015 2、线路数及负荷 （1）220KV 线路远景六回（望亭，苏南 500KV 变，沙洲，苏州和昆山，卫东） 。主母线最大穿越功率为 268MVA。 （2）110KV 线路远景六回（沙溪，梅李，苏州，大义，太仓和备用 1 回） ，一 路出线的最大负荷为 39MW。1998 年本侧最大负荷为 111M

5、W，负荷功率 因数平均为 0.85。 本侧系统等值电抗为 0.1。 （3）35KV 出线远景共 8 回（白茆，梅李，北门，地机，国棉，化肥厂，练塘， 常熟） ，本侧总负荷为 50.5MW，一路出线的最大负荷为 10.1MW，负荷 功率因数平均为 0.85。 静止无功补偿二组 30MVAR。 35KV 线路总长 158KM，电缆总长为 150M。 3、 变电所出线方向：220KV 向东，110KV 向南，35KV 向西。 4、 经过规划得工程选所的技术经济比较，所址选在常熟南门的郊区，距市区约 1KM 左右，该所址接近负荷中心，便于各级电压线路的引入和引出，离 220KV 望卫线 近，便于开断环

6、入。所址位于虞山镇近郊，沪虞宜公路之南，苏虞公路 4 之东，交通运输方便。该区地势平坦，地耐力较高，具有适宜的地质条件，且环 境条件也较好，为非污秽区。所址标高在百年一遇的洪水位之上。离市区近，生 产和生活用水方便，职工生活也方便。介所址处在高产良田区。 本所有 220KV，110KV，35KV 三个电压等级，它东连卫东，南连望亭、苏州， 西连沙洲，并接入 500KV 苏南变电所，汇集系统中多个电源，同时它还承担常熟市和 昆山，太仓地区逐年增长的部分负荷的供电，地位重要，为 220KV 枢纽变电所。 5、 所用负荷经统计如下： 动力负荷：171KW； 照明负荷：61KW； 加热电源：20KW。

7、 6、 环境条件 （1）所址当地年最高温度 38.2oC 年最低温度 -11.3oC 年平均最高温度 19.6oC 年平均最低温度 12.1oC 历年平均温度 15.4oC 最热月（7 月）平均 28.0oC 最冷月（1 月）平均 2.7oC （2）所址高程平均在 1.8 米左右（黄海高程系） （3）当地雷暴日数：历年平均 35.1，最多年 55（1963） （4）日照：历年平均日照时数：2187.3 平均日照百分率：49% （5）风：历年全年主导风向：东北，东南 夏季主导风向：东南 冬季主导风向：西北 平均风速：3.7 米/秒 十分钟平均最大风速：29.0 米/秒（1961） 瞬时最大风速：

8、30 米/秒（1977） （6）其他从略。 7、 年最大负荷利用小时数 Tmax=5400 小时。 二、设计任务 1、 主变台数、容量及型式的选择。 2、 电气主接线方案的确定。 3、 短路电流计算。 4、 主要电气设备选择。 5、 配电装置布置型式的确定。 6、 电气总平面方案确定（以框图方式，不按比例尺寸） 。 7、 某一电压侧一个间隔断面图。 三、设计成果 1、 设计说明书和计算书。 2、 图纸： （1）电气主接线图 1 张。 5 （2）电气总平面布置示意性框图。 （3）某一电压侧某一间隔断面图。 四、参考文献资料 1、 发电厂电气部分（统编教材）华中工学院主编 2、 发电厂电气部分课程

9、设计参考资料 天津大学 黄纯华编 3、 电力工程设计手册（第一册）西北及东北电力设计院编 4、 电力工程电气设计手册 电气一次部分 水利电力部西北电力设计院编 6 摘摘 要要 变电所是电力系统的重要的组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与 经济运行，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。电 力主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系这全厂电气 设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部 分投资大小的决定型因素。 这次毕业设计，是在课程理论知识学习完成后的一次实践性设计，使基础 知识与实际操作紧密联系。本次课程设计内容为对 220kV

10、 常熟变电所的初步设 计。主要介绍了 220kV 变电所电气一次部分的设计内容和设计方法。设计的内 容包括 220kV 变电所的电气主接线的选择，主变压器、所用变压器的选择，母 线、断路器和隔离开关的选择，互感器的配置等。此外还进行了部分器件的保 护配置和防雷保护的简要概述。 关键词：关键词：变电站变电站 主接线主接线 7 第 1 章 引言 1.11.1 变电站的重要性变电站的重要性 变电站是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。变电站 按其分类的原则不同可划分出许多类型，比如按变电站容量和馈线的多少可以 分为大

11、、中、小型变电站；按供电对象的差异可以分为城镇变电站、工业变电 站和农业变电站；按变电站在电力系统中的地位分为枢纽变电站、中间变电站、 地区变电站和终端变电站；按电压等级可以分为超高压、高压、中压变电站和 低压变电站；按是否有人正常运行值班可分为有人值班变电站，无人值班变电 站等。 变电站的电气设备可划分为一次设备和二次设备两大类。一次设备是直接 进行电能生产转换和输配的设备，包括同步发电机、电力变压器、电动机、断 路器、负荷开关、隔离开关、避雷器、互感器、消弧线圈、补偿电容器或调相 机等，都是电压高、电流大的强电设备，它们的安全可靠性是变电站最关心的 头等大事。二次设备是对一次设备和系统进行

12、检测、控制、调节、保护并与上 级有关部门和电力用户进行联络通信的有关设备，主要包括各种继电保护装置 和自动装置，测量与监控设备、直流电源和远动通信设备等。 变电站是电力系统的一个重要环节,由电气设备及配电线路按一定的接线方 式所组成；它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能， 将电能安全、可靠、经济地送到每一个用电设备的装设场所，并利用电气控制 设备来决定用电设备的运行状态，最终使电能为国民经济和人民生活发挥巨大 的作用。 变电站的设计应根据工程的年发展规划进行，做到远近期结合，以近105 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。变电站 的设计，必须从全局

13、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，结合国情合理地确定设计方案；必须坚持节约用地的原则；同 时还应符合现行的国家有关标准和规范的规定。 8 1.2 原始资料简要分析 1、建设规模：电压等级为 220/110/38.5kV 待建变电所地位为 220kV 枢纽 变电所。 2、220kV 进出线六回，110kV 进出线六回，35kV 进出线八回。 3、本设计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为： 220kV 侧 Tmax=5400 小时/年 110kV 侧 Tmax=5400 小时/年 35kV 侧 Tmax=5400 小时/年 根据以上年最大负荷利用小时数，可查表得出导

14、体经济电流密度，进而按 照经济电流密度进行母线截面的选择。 4、所址概述：该变电所地势较平，地耐力较高，环境条件较好，交通便利， 出线走廊开阔，地该所接近负荷中心，区域稳定可满足建所要求，离市区近， 生产和生活方便。 5、所用负荷有：主控制室照明、主建筑物和辅助建筑物照明等为 61kW， 加热电源 20kW，锅炉动力、检修间动力、主变冷却装置动力等为 171kW。 根据以上所用负荷，可确定所用电设计的相关情况，如对所用变压器和所 用主接线进行设计。 9 第 2 章 电气主接线的设计 发电厂和变电所的电气主接线是指由发电机、变压器、断路器、隔离开关、 互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接

15、的，用以表示生产、汇集和 分配电能的电路。电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和 变电所电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护配置、自 动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。 2.1 电气主接线设计概述 2.1.1 对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求 电气主接线的基本要求： （1）电气主接线应根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性和电能质量。 对三类负荷以一个电源供电即可。对一类负荷和二类负荷占大多数的用户应由 两个独立电源供电，其中任一电源必须在另一电源停止供电时，能保证向重要 负荷供电。 （2）电气主接线应具有一定得灵

16、活性和方便性，以适应电气装置的各种运 行状态。不仅要求在正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或设备检 修及故障时，也能适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式， 使停电时间最短，影响范围最小。 （3）电气主接线应在满足上述要求的前提下，尽可能经济。应尽量减少设 备投资费用和运行费用，并尽量减少占地面积，同时注意搬迁费用、安装费用 和外汇费用。 （4）具有发展和扩建的可能性。电气主接线在设计时应尽量留有发展余地， 不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到从初期接线过渡到最终接线的可 能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短 的情况下完成过渡方案的实施。

17、 2.1.2 变电所电气主接线的设计原则变电所电气主接线的设计原则 变电所主接线的设计必须满足上述四个基本要求，以设计任务书为依据， 以国家经济建设方针、政策及有关技术规范为准则，结合工程具体特点，准确 地掌握基础资料，做到既要技术先进，又要经济实用。 我国变电所设计技术规程对主接线设计作了如下规定： 在满足运行要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器 的接线。在 110220kv 变电所中，当出线为 2 回时，一般采用桥型接线；当出 10 线不超过 4 回时，一般采用单母线分段接线；当枢纽变电所的出线在 4 回及以 上时，一般采用双母线。在 35kv 变电所中，当出线为 2 回

18、时，一般采用桥型接 线；当出线为 2 回以上时，一般采用单母线分段或单母线接线。出线回路数和 电源数较多的污秽环境中的变电所，可采用双母线接线。在 610kv 变电所中， 一般采用单母线接线或单母线分段接线。 旁路设施可按主接线基本形式中所述的情况设置。 2.1.3 电气主接线的设计步骤电气主接线的设计步骤 电气主接线的设计伴随着发电厂或变电所的整体设计，即按照工程基本建 设程序，经历可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计等四 个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度，广度也有所差异，但总的 设计思路、方法和步骤相同。 1、对原始资料进行综合分析 （1）变电所的情况，包括变电

19、所的类型，在电力系统中的地位和作用，近 期及远景规划容量，近期和远景与电力系统的连接方式和各级电压中性点接地 方式、最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。 （2）负荷情况，包括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。电力负荷的原始资料室设计主接线的基础数据，应在电力负 荷预测的基础上确定，其准确性直接影响主接线的设计质量。 （3）环境条件，包括当地的气温、湿度、污秽、覆冰、风向、水文、地质、 海拔高度及地震等因素。这些对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影 响，必须予以重视；此外，对重型设备的运输，也应充分考虑。 （4）设备情况。为使所设计的主接线可行，必须对各主要

20、电器的性能、制 造能力、供货情况和价格等资料汇集并进行分析比较，保证设计具有先进性、 经济性和可行性。 2、确定主变压器的容量和台数 变电所主变压器的容量，一般应按 510 年规划负荷来选择，根据城市规划、 负荷性质、电网结构等综合考虑确定。对重要变电所，应考虑当 1 台主变压器 停运时，其余变压器容量在记及过负荷能力允许时间内，应满足类及类负 荷的供电；对一般性变电所，当 1 台主变压器停运时，其余变压器容量应能满 足全部负荷的 70至 80。 变电所主变压器的台数，对于枢纽变电所在中、低压侧已形成环网的情况 下，以设置 2 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，可

21、设 3 台主变压器，以提高供电可靠性。 3、主接线方案的拟定与选择 根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源盒出线回 路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等，可拟定出若干个主接线 方案。依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案， 11 最终保留 23 个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，在进行经济比较。 对于在系统中占有重要地位的大容量变电所的主接线，还应进行可靠性定量分 析计算比较，最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。 4、所用电源的引接 确定所用电源的引接方式。 5、短路电流计算和主要电气选择 对所选的电气主接线进行短路电流计算

22、，并选择合理的电气设备。 6、绘制电气主接线图 对最终确定的主接线，按工程要求绘制工程图。 2.2 主接线的基本接线形式及其特点 电气主接线的型式是多种多样的，按有无母线可分为有母线型的主接线和 无母线型的主接线两大类。 2.2.12.2.1 有母线型的电气主接线有母线型的电气主接线 1、单母线接线及单母线分段接线 （1）单母线接线 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：接线简单清晰、设备少、操作方

23、便、经济性好，并且母 线便于向两端延伸，扩建方便和采用成套配电装置。 缺点：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。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。 适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况： 610kV 配电装置的出线回路数不超过 5 回； 3563kV 配电装置的出线回路数不超过 3 回； 110220kV 配电装置的出线回路数不超过两回。 （2）单母分段接线 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

24、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。 在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母 12 线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。 单母线分段接线的缺点是当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；当出线为双回路时，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。 （3）单母线带旁路母线的接线 为了检修出线断路器，但不中断对该出线的供电，可增设旁路母线。当检 修电源回路断路器期间不允许断开电源时，旁路母线还可以与电源回路连接， 此时还需在电源回路

25、加装旁路隔离开关。有了旁路母线，提高了供电的可靠性， 但旁路系统造价昂贵，同时使配电装置运行复杂化，另外检修母线或母线故障 期间中断供电。 2、双母线接线及分段接线 （1）双母线接线 双母接线有两组母线，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，可分别与两组母线连接。两组母线之 间的联络，通过母线联络断路器来实现。由于有了两组母线，时运行的可靠性 和灵活性大为提高。 其优点主要有：检修母线时不影响正常供电； 检修任一组母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属 回路和与此隔离开关相连的该组母线，其他回路均可通过另一组母线继续运行； 工作母线发生故障后，所有回

26、路能迅速恢复供电； 检修任一出线断路器时，可用母联断路器代替检修的断 路器，回路只需短时停电； 调度灵活； 扩建方便等特点。 缺点:在倒母线的操作过程中，隔离开关作为操作电器，容易 发生误操作； 检修任一回路的断路器或母线故障时，仍将短时停电； 所使用的设备多（母线隔离开关的数目多） ，并且使配电 装置结构复杂，所以经济性能差。 （2）双母线分段接线 为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母线分段接线，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。这种接线具有单母线分段和双母线 的特点，较双母线接线具有更高的可靠性和灵

27、活性。正常运行时工作母线工作， 备用母线不工作，它是单母线分段接线方式，当一段工作母线发生故障后，在 13 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 源回路和出线回路倒至备用母线上，即可恢复供电，这样，只是部分短时停电， 而不必短期停电，仍是单母线分段运行方式。 双母线分段接线主要用于大容量进出线较多的配电装置中，如 220KV 进出 线达 1014 回时，就可采用双母线三分段的接线。在 330500KV 的配电装置 中，也有采用双母线四分段的。 （3）双母线带旁路母线的接线 为了不停电检修出线断

28、路器，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。这种接线运行操作方便，不影 响双母线正常运行，但多装了一组断路器和隔离开关，增加了投资和配电装置 的占地面积，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。 2.2.22.2.2 无母线型的电气主接线无母线型的电气主接线 无母线型的电气主接线在电源与引出线之间或接线中各元件之间没有母线 连接，常用的有桥型接线、多角形接线和单元接线。 1、桥型接线适用于仅有两台变压器和两条引出线的发电厂和变电所中。因 此，它不适合本设计中对主接线进出线的要求。 2、多角形接线没有集中地

29、母线，相当于将单母线用断路器按电源和引出线 的数目分段，且连接成环形的接线。这种接线一般适用于最终规模已确定的 110kV 及以上的配电装置中，且以不超过六角形为宜。多角形接线的缺点之一 就是扩建困难，因此，此接线型式亦不适合本设计的要求。 3、单元接线一般适用于只有一台变压器和一回线路时的小容量终端变电所 和小容量的农村变电所，因此，此接线也不适合本设计的要求。 2.32.3 电气主接线的选择电气主接线的选择 根据对原始资料的分析以及对主接线的认识，现列出以下主接线方案。 220KV、110KV 侧侧双母线带旁路母线接线，35KV 侧单母线分段接线。 方案主接线的草图如图所示： 14 注：图

30、中器件和进出线等并未画全，只是对变电所的主接线进行大概的选 择，已进行短路计算和器件的选择，详图见图纸。 方案一 15 第 3 章 主变压器的选择 在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主 变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本 所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站 主变压器的选择。 3.1 主变压器台数和容量的确定 3.1.1 主变压器台数的确定 主变压器的台数选择原则为： （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

31、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。 根据以上主变压器台数的选择原则以及本设计的要求，该变电所装设两台 主变压器。 3.1.2 主变压器容量的选择 1、主变压器容量的确定原则 （1）主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，并适当 考虑到远期 1020 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及 过负荷能力后的允许时间内

32、，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%。 （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。 2、本变电所主变压器容量的确定 16 110kV 侧： )(111 1 MWP )( 8 . 68)85 . 0 tan(arccos111 1 MVARQ 35kV 侧： )( 5 . 50 2 MWP )( 3 . 31)85 . 0 tan(arccos 5 . 50 2 MVARQ )( 5 . 161 21 MWPPP )( 1 .100 21 MVARQQQ )(190 22

33、MVAQPS 考虑线路线损(1.05)，同时系数(0.9)时的容量: )(55.17905. 19 . 0190MVAS 考虑一台主变停运时，其余变压器的容量应保证全负荷，确%80%70 定单台变压器的额定容量： )(685.12555.1797 . 0MVASN 3.2 主变压器型式的选择 3.2.1 主变压器相数的的选择 选择主变压器的相数，需考虑如下原则： 1、当不受运输条件限制时，在 330KV 及以下的发电厂和变电站，均应选用 三相变压器。 2、当发电厂与系统连接的电压为 500KV 时，已经技术经济比较后，确定选 用三相变压器、两台半容量三相变压器或单相变压器组。对于单机容量为 3

34、00MW、并直接升压到 500KV 的，宜选用三相变压器。 3、对于 500KV 变电所，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情 况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建所 初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出， 17 造成全网停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。为此 要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。 在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备 用相。对于容量、阻抗、电压等技术参数相同的两台或多台主变压器，首先应 考虑共用一台备用相。备用相是否需要采用隔离开关和切换母线与

35、工作相相连 接，可根据备用相在替代工作相的投入过程中，是否允许较长时间停电和变电 所的布置条件等工程具体情况确定之。 根据以上选择原则以及原始资料分析，本变电站选用三相变压器作为主变 压器。 3.2.2 绕组数量和连接方式的选择 在具有三种电压等级的变电所中，如通过主变压器各侧的功率均达到该变 压器额定容量的 15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需要装设无功补 偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。 变压器绕组的连接方式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方式只有丫和，高、中、低三侧绕组如何结合要根据 具体工作来确定。我国 110KV 及以上电压，变压器绕

36、组多采用丫连接；35KV 亦采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV 以下电压，变压器绕组 多采用连接。由于 35KV 采用丫连接方式，与 220、110 系统的线电压相位角 为 0，这样当变压变比为 220/110/35KV，高、中压为自耦连接时，否则就不能 与现有 35KV 系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星接线的变压器， 全国投运这类变压器约 4050 台。 本设计中变电所具有三种电压等级，即 220kV、110kV 和 35kV，需选用三 绕组变压器，变压器绕组的连接方式为丫/丫/。 3.3 主变压器的选择结果 查电力工程电气设备手册：电气一次部分 ，选定变压器的额定容

37、量为 120MVA。这里选择三绕组变压器，所选变压器的技术参数如下所示： 型号：SFPS7-120000/220 额定容量(kVA)：120000 额定电压（kV）: 高压22022.5%42.5% ；中压121 ；低压38.5 连接组标号：YN/y0/d11 空载损耗(kW)：129 负载损耗(kW）：高-中：477；高-低：150；中-低：102 阻抗电压（%）： 高-中：14；高-低：23；中-低：7.2 18 空载电流（%）：0.5 所以选择两台 SFPS7-120000/220 型变压器为主变压器。 19 第 4 章 短路电流计算 高压短路电流计算一般只计及各元件（即发电机、变压器、

38、电抗器、线路 等）的电抗，采用标幺值计算。 在为选择电气设备而进行的短路电流计算中，如果系统阻抗（即等值电源 阻抗）不超过短路回路总阻抗的 5%10%，就可以不考虑系统阻抗，将系统作 为“无限大”电力系统处理，按这种假设所求得的短路电流虽较实际值偏大一 些，但不会引起显著误差以致影响所选电气设备的型式。另外，由于按无限大 电力系统计算得到的短路电流是电气装置所通过的最大短路电流，因此，在初 步估算装置通过的最大短路电流或缺乏必需的系统参数时，都可认为短路回路 所接的电源容量是无限大电力系统。 由于在本设计的原始资料中未提及 220kV 系统、110kV 系统的电源容量和 等值电源内阻抗，因此，

39、可近似将系统看作无限大电源系统。 4.1 电路各元件参数标幺值的计算 1、主变压器的各绕组电抗标幺值计算如下： 9 . 142 . 72314 2 1 % 2 1 % 3231211 SSSS UUUU 9 . 0232 . 714 2 1 % 2 1 % 1332212 SSSS UUUU 1 . 8142 . 723 2 1 % 2 1 % 2132313 SSSS UUUU 取，则 avB UUMVASB100 124. 0 120 100 100 9 . 14 100 % 1 *1 N BS T S SU X 008 . 0 120 100 100 9 . 0 100 % 2 *2 N

40、 BS T S SU X 068 . 0 120 100 100 1 . 8 100 % 3 *3 N BS T S SU X 2、系统的综合电抗标幺值计算： 220kV 侧： 030. 0 230 100 404 . 0 22 1111* B B U S XX 20 021 . 0 230 100 3532 . 0 22 1212* B B U S XX 026 . 0 230 100 354 . 0 22 1313* B B U S XX 050 . 0 230 100 664 . 0 22 1414* B B U S XX 023 . 0 230 100 304 . 0 22 1115*

41、 B B U S XX )039. 0026 . 0 (|)021 . 0 021 . 0 (|)026. 0030. 0( *1 X )032 . 0 023 . 0 (|)015 . 0 050 . 0 (| 055. 0|065. 0|065. 0|042. 0|056 . 0 011 . 0 110kV 侧： 1 . 0 *2 X 变电所简化电路图如下图所示： 1 2 21 4.2 三相短路电流计算 4.2.1 220KV 母线发生三相短路时的短路电流计算： 系统的等效电路图简化过程如图所示。 A B C 1/0.011 2/0.1 3/0.124 4/-0.008 5/0.068 8

42、/0.068 6/0.124 7/-0.008 A B 1/0.011 2/0.1 3/0.124 4/-0.008 6/0.124 7/-0.008 9/0.136 （a） (b) A B 1/0.011 2/0.1 11/0.044 4/-0.008 12/0.044 7/-0.008 10/0.040 A 1/0.011 13/0.158 (c) (d) 22 A X1*/0.01 (e) 136 . 0 068. 0068 . 0 859 XXX 044 . 0 136. 0124. 0124 . 0 136 . 0 124 . 0 044. 0 136 . 0 124 . 0 124

43、. 0 136 . 0 124 . 0 040 . 0 136. 0124. 0124 . 0 124 . 0 124 . 0 963 96 12 963 93 11 963 63 10 XXX XX X XXX XX X XXX XX X 158. 004 . 0 1 . 0044 . 0 008 . 0 2 1 10212711413 XXXXXXX 01 . 0 158 . 0 011 . 0 158 . 0 011 . 0 131 131 131*1 XX XX XXX 因为是无限大电源容量系统，所以次暂态短路电流为： 100 01.0 11 *1 1 X I 有名值为：)(10.25

44、 2303 100 100 “ 1 kAI 冲击电流瞬时值：)(01.6410.2555 . 2 kAish 短路电流的最大有效值：)(90.3710.2551 . 1 51 . 1 “ 1 kAIIsh 短路容量：)(10000100100 “ 1 MVASIS B 4.2.2 110KV 母线发生三相短路时的短路电流计算： 等效电路图简化过程如图所示。 23 B 14/0.069 2/0.1 B X2*/0.041 （a） (b) 041. 0 069. 01 . 0 069. 01 . 0 069 . 0 044. 0008 . 0 2 1 040. 0011. 0 142*2 1271

45、1410114 XXX XXXXXXX 因为是无限大电源容量系统，所以次暂态短路电流为： )(24.12 1153 100 390.24 390.24 041.0 11 “ 2 *2 2 kAI X I 冲击电流瞬时值：)(22.3124.1255. 2kAish 短路电流的最大有效值：)(48.1851 . 1 “ 2 kAIIsh 短路容量：)(2439100390.24 “ 2 MVASIS B 4.2.3 35KV 母线发生三相短路时的短路电流计算： 等效电路图简化过程如图所示。 24 A B C 1/0.011 2/0.1 3/0.124 4/-0.008 5/0.0688/0.06

46、8 6/0.124 7/-0.008 B 2/0.1 A 1/0.011 C XAB XCA XBC （a） （b） C XCO XAOXBO 1/0.0112/0.1 C X3*/0.075 (c) (d) 25 862 . 0 056. 0 101. 0 862 . 0 056. 0 101 . 0 5386 4578 3467 4 55443 53 3 355443 45 5 355443 34 XX XX XX X XXXXXX X X XXXXXX X X XXXXXX X 431 . 0 2 1 028 . 0 2 1 0505 . 0 2 1 35 45 34 XX XX XX

47、CA BC AB 034 . 0 004 . 0 062. 0 CO BO CABCAB CAAB AO X X XXX XX X 075. 0 21*3 COBOAO XXXXXX )(80.20 373 100 333.13 333.13 1 “ 3 *3 “ 3* kAI X I 冲击电流：)(04.5380.2055 . 2 kAish 短路电流的最大有效值： )(41.3151 . 1 “ 3 KAIIsh 短路容量：)(1333100333.13MVAS 短路电流计算结果列表于下： 26 短路点 基准电压 (kV) 短路电流 (kA) 冲击电流 (kA) 短路容量 (MVA) 220kV 母线23025.1064.0110000 110kV 母线11512.2431.222439 35kV 母线3720.8053.041333 27 第 5 章 导体和电气设备的选择 正确选择电气设备是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，选择合适的电气设备。 尽管电力系统中各种