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1、220kV220kV 变电站设计变电站设计摘要摘要随着我国可以发展，特别是计算机的进步，电力系统对变电站的要求越来越高。本设计讨论的是220kV变电站电气部分的设计。首先对原资料进行分析，选择主变压器，在此基础上进行主接线设计，在进行短路计算，选择设备，然后进行防雷接地以及保护，配电装置设计。关键词关键词：设备选择；短路计算；防雷接地；主接线；电气平面布置；互感器；隔离开关；220kV 变电站电气部分设计2ABSTRACTAlong with our country can be developed, especially the progress of computer, more and
2、morehigh to the requirement of transformer substation in power systems.Is discussed in this design 220 kV transformer substation electrical part of the design.Firstanalyze the original data, choose the main transformer, on the basis of the main wiring design, theshort circuit calculation, equipment
3、choice, then grounding and protection, power distributionequipment design.Key words: :equipment selection;Short circuit calculation.The main grounding, wiring;The electricallayout;Transformer;Isolating switch目录目录摘要摘要.I关键词关键词：.IABSTRACT.II诚信声明.III第一章、第一章、 引言引言. - 1 -3（一） 原始资料分析.- 1 -1.设计原始资料.- 1 -第二章
4、、 电气主接线设计.- 2 -（一） 电气主接线的概念及要求.- 3 -1. 电气主接线的概念.- 3 -2. 电气主接线的要求.- 3 -（二）变压器的选择.- 3 -（三）电气主接线的形式.- 4 -1. 单母线接线.- 4 -2. 双母线接线.- 5 -3.3/2 断路器接线.- 6 -（四）电气主接线的技术比较.- 7 -1. 方案一. - 7 -2. 方案二. - 7 -3. 两方案经济比较.- 8 -4. 所用电设计.- 9 -第三章、 短路电流计算.- 9 -（一） 短路概述.- 10 -（二） 短路参数计算.- 10 -1. 变压器参数计算.- 10 -2. 系统等效阻抗图.-
5、 12 -3. 短路点的确定及各点短路电流的计算.- 12 -4. 10kV 馈线侧限流电抗器的选择与校验.- 15 -5. 重新计算 10kV 并列运行时短路电流.- 16 -（三） 短路电流计算数据表.- 17 -第四章、 主要电气设备的选择.- 18 -（一） 电气设备选择及校验原则.- 18 -（二） 220kV 电压等级电气设备选择.- 19 -1. 对 220kV 侧的分析计算.- 19 -2. 220kV 侧断路器的选择与校验.- 19 -3. 220kV 隔离开关的选择和校验.- 21 -4. 互感器的作用与特点.- 22 -5. 电流互感器选择与校验.- 23 -6. 电压互
6、感器选择.- 24 -7. 母线的选择与校验.- 24 -（三） 110kV 电压等级电气设备选择.- 26 -1. 对 110kV 侧的分析计算.- 26 -2. 110kV 母线侧断路器的选择与校验.- 26 -3. 110kV 母线隔离开关的选择和校验.- 28 -4. 电流互感器选择与校验.- 29 -5. 电压互感器选择.- 30 -6. 母线的选择与校验.- 30 -7.110kV 馈线侧断路器的选择与校验.- 31 -8.110kV 馈线侧隔离开关的选择与校验.- 33 -9. 110kV 馈线侧线路导线的选择与校验.- 34 -（四）10kV 电压等级电气设备选择.- 35 -
7、220kV 变电站电气部分设计41. 10kV 出线电缆的选择与校验.- 35 -2. 10kV 高压开关柜选择.- 35 -3. 10kV 电流互感器选择与校验.- 36 -4. 10kV 电压互感器选择.- 37 -5. 10kV 馈线无功补偿设备的选择.- 37 -（五） 设备清单.- 37 -第五章、 电气总平面布置.- 38 -（一）概述. - 38 -1.1. 配电装置特点配电装置特点.- 39 -2. 配电装置类型及应用.- 39 -（二） 配电装置的确定.- 40 -（三） 电气总平面布置.- 43 -1.电气总平面布置的要求.- 43 -2.电气总平面布置.- 43 -参考文
8、献.- 45 -220kV 电气部分设计1第第1 1章章 引言引言1.1 原始资料分析1.1.1 设计原始资料由于经济的发展， 闽西地区电力需求增加， 单由于闽西地区电力网络早期规范欠缺的原因，造成龙岩一带变电站电力负荷过重，急需修建一个 3120MVA 220 的变电站，以缓解这一地区的电力压力。故规划在东肖修建 1 座 220kV 变电站，以适应用电需求(1)(1) 变电所概况变电所概况所址概况1. 所址位于山坡地上，地势较高2. 土壤电阻率系数 p=2.5104 欧/厘米3. 土壤地下深度（0.8 米）温度 28C气象条件海拔 80 米；极端最高气温：40.3；极端最低气温：-6.8；雷
9、暴日：62 天/年；本变电所污秽等级：3 级(2)(2) 系统对本变电所技术要求系统对本变电所技术要求变电所建设规模:远期规模主变台数及容量3120MVA电压等级220/110/10kV各电压等级进出线回路220kV 线路：6 回110kV 线路：本期出线 12 回10kV 线路：30 回主变型式： 三相三绕组有载调压电力变压器， 有载调压范围 22081.25%/121/10.5kV主变中性点直接接地(3)(3) 电气参数及负荷资料电气参数及负荷资料A. 220kV 母线穿越功率：800MVAB. 220kV 线路最大的输送容量：320MVAC. 110kV 母线穿越功率：200MVAD.
10、110kV 线路：每回线最大输送容量 25000kVAE. 10kV 线路：每回线最大输送容量 2500kVAF. 负荷同时率取 0.8，考虑有无功补偿设备取cos=0.95，最大年利用小时数4000maxT小时/年。G. 所用电率 0.12%。220kV 变电站设计2分析以上资料，可以初步得出：负荷资料可用于后面计算母线长期工作电流，而所用电率可以用来选择所用变压器。1.1.2 技术要求1、变电所电气主接线设计。2、所用电接线设计（结合电气主接线一起考虑）。3、短路电流计算。4、220kV、110kV 及 10kV 主要电气设备选择。5、主要电气设备材料汇总表。6、主接线图。7、全所总平面布
11、置图。第2章 电气主接线设计220kV 电气部分设计32.1 电气主接线的概念及要求2.2.1 电气主接线的概念在发电厂和变电站中,发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、电容器、互感器、 避雷器等高压电气设备， 以及将它们连接在一起的高压电缆和母线， 构成了电能生产、汇集和分配的电气主回路。 这个电气主回路被称为电气主接线。 主接线是变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节。2.2.2 电气主接线的要求电气主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。（1） 主接线应保证对用户供电的必要可靠性：能长期，持续，正常的向用户供电的能力，因此必须考虑设备的备用，并有一定的裕度。（
12、2） 主接线必须运行灵活、检修方便；能满足：调度时的灵活性要求，检修时的灵活性要求，扩建时的灵活性要求。（3） 主接线应保证投资少，运行费用低。（4）对有扩建的工程还应考虑扩建发展的可能性2.2 变压器的选择变压器就是把交流电源按要求升高或降低，应用在电力系统中供输电和配电使用的变压器称为电力变压器。通常电力变压器都是油浸式，铁芯和绕组都浸放在变压器油中，各绕组的端点通过绝缘套管引到油箱的外面，以便与外线路连接。因此，电力变压器主要有五部分组成：铁芯、带绝缘的绕组、变压器油、油箱绝缘套管。一般主变压器的容量根据变电所带负荷的性质和电网结构来确定，对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时
13、，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的 70%80%。因此本次变电所设计是按 70%全部负荷来选择变电所装设变压器的单机总装容量为：max230.70.7 ()eSPSS；即：max0.70.7(25 62.5 10)122.5eSPMVA 。因此 选用 3*120MVA,三相三绕组有载调压变压器 ,调压范围为： 2208 1.25%/121/10.5kV；接地方式为中性点直接接地。因此选择型号为 SFPSZ9-12000/220 三相、油浸、风冷、强迫油循环，三绕组铜导线有载调压 220
14、kV 级变压器。变压器参数如下：型号SFPSZ9-120000/220220kV 变电站设计4额定容量180/180/54MVA额定电压（22081.25%）/121/10.5kV联结组标号YNyn0d11短路阻抗高-中14.0%高-低50.0%中-低36.0%空载损耗72kW负载损耗713kW2.3 电气主接线的形式2.3.1 单母线接线单母线接线优点： 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，另外隔离开关仅用于检修，不作为操作电器，不易发生带负荷拉刀闸事故。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。（如图 2-1）图
15、 2-1 单母线接线简图改进方案一：单母线分段：可靠性有一定程度的提高，但当一段母线故障时，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。（如图 2-2）适用范围：6-10kV配电装置出线 6 回以上每一分段所接容量小于 25MW35-60kV配电装置出线 4-8 回110-220kV 配电装置出线 3-4 回220kV 电气部分设计5图 2-2 单母线分段接线简图改进方案二：单母带旁路：可不停电的检修任意一台出线断路器，但旁路母线不能代替母线工作，旁路系统增加了许多设备，造价昂贵。只有在出线断路器不允许停电检修的情况下，才
16、设置旁母，凡采用多年不需检修的 SF6 断路器可不设旁母。2.3.2 双母线接线双母线接线具有两组母线，通过母线联络线断路器（母联）连接，每一回路都经过线路隔离开关、断路器和两组母线隔离开关分别与两母线连接。双母线接线的特点是：（1）正常工作时，工作母线带电，备用母线不带电，所有电源和出线回路都连接在工作母线上；（2）检修任一组母线都不必停止对用户供电；（3）检修任一台出线断路器可用临时跨条连接，该回路仅需短时停电；（4）检修任一进出线母线隔离开关时，所有其余回路可不停电。双母线接线的优点是比单母线接线，停电机会减少了，必需的停电时间也缩短了，运行的可靠性和灵活性显著提高，且扩建比较方便。缺点
17、就是投资增多了，配电装置复杂。同时在运行中需将隔离开关作为操作电器，容易造成事故。适用范围：610kV配电装置短路电流很大，出线需带电抗器；3560kV配电装置出线回路8回及以上时，或连接电源较多，负荷较大；110220kV 配电装置出线回路5回及以上时，或者出线回路为4回但在系统中地位重要时。双母线分段接线：将工作母线分为两段，可以看为单母线分段和双母线相结合的一种形式，它增加了一台分段断路器和一台母联断路器。双母线分段接线具有单母线分段和双母线两者的特点，有比较高的可靠性和灵活性。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
18、出线回路数在 11回及以下时，母线不分段。适用范围：中小型发电厂的610kV发电机电压母线；220kV 变电站设计6220kV配电装置进出线回路1014回时，可在一组母线上分段，进出线回路15回及以上者，两者母线均可分段；330500kV 配电装置出线回路6回及以上时，可采用双母线3分段或4分段。2.3.33/2断路器接线每两回进出线占用3台断路器构成一串，接在两母线之间，因而称为3/2接线，又称为一台半断路器接线。（如图2-3）特点：可靠性高，任何一个元件故障均不影响其他元件运行，母线故障时与其相连的断路器都会跳开，但各回路供电不受影响；调度灵活，正常运行时两组母线和全部断路器都投入工作，
19、形成多环供电， 调度灵活方便； 与双母线带旁路相比， 它的配电装置结构简单，占地面积少，土建投资少。隔离开关仅做隔离电源用，不易产生误操作。图 2-3 3/2 接线简图适用范围：大型发电厂和变电所的超高压配电装置（330500kV）中，一般进出线数在6回及以上。220kV 电气部分设计72.4 电气主接线的技术比较2.4.1 方案一由设计任务书可知：远期 220 kV 进出线回路为 6 回，110 kV 进出线回路为 12 回，10 kV 进出线回路为 30 回。方案主接线图如下：图 2-1 主接线方案一110kV接线方案选定参考220500kV变电站设计技术规程规定，220kV变电所中的11
20、0kV配电装置，当出线回路数在6回以下时宜采用单母线或分段单母线接线，6回及以上时，宜采用双母线接线，当110kV出线为7回以上，可采用有专用旁路断路器的双母线带旁路母线接线，另凡采用多年不需检修的SF6断路器可不设旁母。本次设计220kV，110kV断路器均采用SF6断路器，因此110kV主接线选用双母线接线。10kV 配电装置电气主接线方案选定为单母线分段接线。单母线分段接线克服了母线不分段的缺点， 减少了母线故障或检修时的停电范围。 显然， 分段数愈好， 停电范围愈小，但段数过多，将增多开关设备使配电装置复杂，通常分段数与电源数相等。且一般都使负荷均匀地分配在各段上。本次设计 10kV
21、由 3 台主变供电，故只分为三段，且各段母线上均有 10 回出线。2.4.2 方案二220kV 变电站设计8220kV采用双母线分段接线。图 2-5 双母线分段接线简图110kV主接线选用双母线接线。10kV配电装置电气主接线方案选定为单母线分段接线。主接线的技术比较，主要比较个方案的供电可靠性和运行灵活性。方案一、二均有较高的可靠性和灵活性，均能满足设计要求。2.4.3 两方案经济比较主接线方案经济比较内容：（1） 、 变电站总投资=变压器综合投资0(1)100taZZ+配电装置综合投资()DDZn K。其中 n为配电装置的间隔数；DK为某间隔的综合投资。方案一，方案二中的110kV，10k
22、V接线方式相同，投资相等，因此只需比较220kV侧的投资。方案一：0(1)700 1.51050100taZZ（万元）()3 40120DDZn K （万元）。方案二：0(1)700 1.51050100taZZ（万元）()3 47141DDZn K （万元），比较得方案一造价较低。（2）、年运行费用，包括设备折旧费，维修费，电能损耗费。折旧费，对于变压器：15.8%TTUZ；对于配电装置：16%DDUZ；即111TDUUU；维修费22.5%UZ；电 能 损 耗费 ，设 定当 地 电价 为 0.45 元/ （ kW.h ） 。主 变全 年电 能损 耗 为2223120112233()()()k
23、kkNNNSSSAPTPPPSSS 。由于方案一，二均采用同一型号的变压器，负荷相等，损耗也相同，所以年运行费用只需比较前两者。方案一：11191.357.298.55TDUUU（万）；22.5%42.375UZ（万）方案二：11191.358.46108.27TDUUU（万）；22.5%42.9UZ（万）220kV 电气部分设计9明显方案一的年运行费用低于方案二。在满足可靠性等技术要求的前提下，主接线形式的确定也应该考虑经济性，所以本次设计主接线选择方案一。2.4.4 所用电设计根据已知所用电率为 0.1%，可以选择所用降压变额定功率必须大于或等于：120*0.1%=120kVA。考虑所用变
24、的暗备用，选择型号：3315kVA 薄绝缘带填料环氧浇注干式变压器SC(B)9-315/10kV 系列变压器。SC(B)9-315/10kV 变压器数据见表 4-22。表 4-22 10kV 变压器技术参数表额定容量(kVA)额定电压(kV)损耗(kW)短路阻抗 (%)空载电流(%)高压低压空载负载315100.40.923.604.01.2所用电接线方式为，单母线使用隔离开关分段。（如图 2-6）图 2-6 所用电接线简图220kV 变电站设计10第3章 短路电流计算3.1 短路概述“短路” 是电力系统的运行过程中时常发生的故障。 短路是指电力系统正常运行情况以外的相与相之间或相与地(或中性
25、线)之间的连接。 短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害， 短路故障分为对称短路和不对称短路。 其中三相短路造成的危害最严重1。所以本次设计中的短路计算均为三相短路情况的计算。为了减少短路对电力系统的危害，可以采取限制短路电流的措施，在线路上加装电抗器，但最主要的措施是快速将发生短路的部分与系统其它部分隔离。短路电流计算，是为了合理选择有足够热稳定度和动稳定度的电气设备及载流导体、 确定限流的措施。 根据本次变电站设计的任务书， 计算出系统最大运行方式下的三相短路电流， 为母线和电气设备的选择和校验做好准备，若短路电流过大，就要考虑采取限流措施，如加装限流电抗器。短路电流计算的假定条件
26、：认为短路过程中，所有发电机电势的相位及大小都相同；不计磁路饱和；不计变压器励磁电流；系统所有元件之计入电抗；短路为金属性短路且认为三相系统是对称的2。3.2 短路参数计算3.2.1 变压器参数计算在短路电流计算中，一般取容量基准值为 100MVA，对各级电压基准值取其平均电压表示为 ：100()BSMVA1BU230()kV2BU115()kV310.5()BUkV3BBBSIU2BBBUXS根据上述公式，故电流基准值和阻抗基准值可算出：11100I=0.262(kA)33220BBBSU220kV 电气部分设计1122100I0.502(kA)33 115BBBSU33100I5.449(
27、kA)33 10.5BBBSU2211230529( )100BBBUXS2222115132.25( )100BBNUXS223310.51.103( )100BBNUXS主变参数的计算：已知变压器短路电压百分比为：1 2%14kU1 3%50kU2 3%36.0kU变压器铭牌给出的短路电压百分比都是归算到各绕组中通过变压器额定电流的数值，因此计算电抗时无需归算。从而可得11 21 32 3%(%)/2kkkkUUUU=145036 /21421 22 31 3%(%)/2kkkkUUUU=143650 /2031 32 31 2%(%)/2kkkkUUUU=3650 14 /236根据三相
28、三绕变压器阻抗标么值计算公式：*%100kBTNUSXS于是用标幺值计算各阻抗标么值如下：11*%141000.117100100120kBTNUSXS22*%0100kBTNUSXS220kV 变电站设计1233*%361000.3100100120kBTNUSXS3.2.2 系统等效阻抗图图 3-1 系统等效电抗图3.2.3 短路点的确定及各点短路电流的计算首先，当 220kV 侧母线发生短路，即在图中的 220kV 母线 d1 点发生短路故障时的等效阻抗图如下图 3-2 所示.图 3-2 220kV 侧母线发生短路时的等效阻抗图由上图分析计算可得：由公式：1*1*1*UXI得，1*1*1
29、196.1540.0104IX根据前面算得的数据：11100I=0.262(kA)33220BBBSU220kV 电气部分设计1311*0.262*96.15425.234()dBIIIkA110kV 侧母线发生短路时，其等效阻抗图如图 3-3 所示.图 3-3 110kV 侧母线发生短路时等效电抗图图中阻抗：212121211()/ /()/ /()3TTTTTTTXXXXXXXX即21*0.1170.0393X 20.0390.01040.0494X根据2*2*1120.2430.0494IX22100I0.502(kA)33 115BBBSU得 110kV 侧短路电流值为：22*2*0.
30、502*20.24310.162()dBIIIkA由于 10kV 采用了单母线分段接线， 所以 10kV 侧的三相短路情况有以下两种： 一是单母线分列运行时的短路电流；二是单母并列运行时的短路电流。即 10kV 短路电流的计算220kV 变电站设计14有两种类型，选择短路电流值较大的作为后面计算和选择的依据。（1）、分列运行图 3-4 10kV 单母分列运行等值电路图分析后，计算可得电源到短路点3d的电抗标么值：31*3*0.1170.30.417TTXXX，31*30.4170.01040.4274XXX从而得短路电流标么值为*3*12.340.42740.4274UI由33100I5.44
31、9(kA)33 10.5BBBSU得：33*3*12.75dBIII（2）、并列运行220kV 电气部分设计15图 3-5 10kV 单母并列运行等值电路图电抗计算：41*3*1*3*1*3*()/ /()/ /()0.139TTTTTTXXXXXXX41*40.1390.01040.1494XXX从而得短路电流标么值为*4*16.6930.14940.1494UI由33100I5.449(kA)33 10.5BBBSU得：34*3*36.807()dBIIIkA3.2.4 10kV馈线侧限流电抗器的选择与校验由于 10kV 侧短路电流为 36.807kA， 冲击电流值为 93.695kA，
32、电流过大无法选择设备，故加装限流电抗器。母线的最大工作电流max2500 10250001443( )33 10gNIAU初选型号为 XKDGKL-10-1500-4 干式空心限流电抗器，参数如下表.220kV 变电站设计16表 3-1 电抗器参数表型号额 定电 压(kV)额 定电 流(A)额定电抗(%)单相容量(kVA)额定电感(mH)单相损 耗(kw)动 稳定 电流(kA)4S 热稳 定电 流(kA)XKDGKL-10-1500-41015004646.40.496.69195.6337.53.2.5 重新计算10kV并列运行时短路电流系统等值阻抗图：图 4-1 10kV 单母并列运行等值
33、电路图1234100.578( )10030.4LLLXXX*12324101000.52410010.530.4LLLXXX51*3*11*3*21*3*3()/ /()/ /()0.3137TTTTTTXXXLXXLXXL51*40.31370.01040.3241XXX220kV 电气部分设计17从而得短路电流标么值为*4*13.0850.32410.3241UI由33100I5.449(kA)33 10.5BBBSU得：34*3*16.81()dBIIIkA，2 16.8123.76()shikA电抗器动稳定，热稳定校验：动稳数据比较满max95.6323.76ikAkA足要求；热稳数
34、据比较22237.545625()I tkA S2212.647(0.050.1)23.99()QkA S，2I tQ满足要求。3.3 短路电流计算数据表为了对后面的电气设备选择和校验以及系统安全的考虑， 现对短路电流计算结果列出表 3-1 如下，单位：kA。通过数据表格，我们可以方便的对各电压等级下的短路电流、次暂态电流、稳定短路电流和三相短路冲击电流有直观的比较，方便后面的设计任务。其中I为短路电流，I为稳定短路电流，kI次暂态电流，shi为冲击电流，2 *shshiIk，冲击系数取 1.8表 3-2 短路电流计算数据表（单位：kA）短路点电压等级IIkIshi1d220kV25.2342
35、5.23425.23464.2352d110kV10.16210.16210.16225.8683d10kV 分列19.06719.06719.06748.5374d10kV 并列36.80736.80736.80793.6954d10kV 并列,加装电抗器16.8116.8116.8116.81220kV 变电站设计18第 4 章 主要电气设备的选择4.1 电气设备选择及校验原则在变电所中，根据电能生产、转换和分配等各环节的需要，配置了各种电气设备。其中直接参与生产、交换、传输、分配和消耗电能的设备称为电气一次设备。为保证工作的可靠性及安全性， 必须按正常运行情况选择设备； 按短路情况校验设
36、备， 即在短路情况下，能满足动稳定和热稳定的要求。同时兼顾今后的发展，选用性能价格比高、技术成熟的设备，尽量减少选用设备的类型，以减少备品备件，也有利于运行、检修等工作。(1) 按正常工作条件选择设备 按使用环境选择设备： 产品制造上分户内型及户外型， 户外型设备工作条件较差，选择时要注意。 按正常工作电压选择设备额定电压：选择设备时应使装设地点的电网额定电压NSU小于或等于设备的额定电压NU，即NNSUU按工作电流选择设备额定电流：所选设备的额定电流NI应大于或等于所在回路的最大长期工作电流maxgI，即maxNgII有关手册给出的各种电器的额定电流，均是按标准环境确定的，当设备实际使用环境
37、不同时，应对其额定电流进行修正。（2）按短路情况进行动稳定和热稳定校验 短路动稳定校验，动稳定条件为maxshii式中shi-所在回路的冲击短路电流，kA；maxi-设备允许的动稳定电流（峰值），kA。 短路热稳定校验，热稳定条件为2tkI tQ式中tI为设备的热稳定电流， t 为允许持续时间，2tI t即为设备允许承受的热效应；kQ为该回路的短路电流热效应，单位是2kA s 为了保证设备在短路时的安全， 用于校验动稳定、 热稳定和开断能力的短路电流，必须是实际可能通过该设备的最大短路电流。（3）电气设备校验项目在工程设计中，选择各类电气设备和载流导体时，除了上述的基本条件外，还应考虑它们在系
38、统中不同的功能， 根据其特殊的工作条件进行校验。 表 4-1 列出了各种电气设备选择时应校验的项目3。表 4-1 选择电气设备时应校验的项目220kV 电气部分设计19序号项目设备额定电压kV额定电流kA额定断流容量MV A短路电流校验动稳定热稳定1断路器是是是是是负荷开关是是是是是隔离开关是是是是2电流互感器是是是是电压互感器是3母线是是是是电缆是是是4限流电抗器是是是是5说明设备额定电压和线路工作电压相符设 备 额 定 电流 大 于 工 作电压相符断 流 容 量应 大 于 短路容量按 三 相 冲击 电 流shi校验按 三 相 稳态 短 路 电流I校验4.2 220kV电压等级电气设备选择4
39、.2.1 对220kV侧的分析计算母线侧由于负荷均分：max120()3SSMVA3maxmax1.051.05 120 10331( )33220gNSIAU进线侧终期 220kV 进线 6 回，故每回线最大负荷maxS为总负荷的 1/6，即取max3 12060()66SSMVA3maxm1.051.05 60 10I165.3(A)33220gaxNSU4.2.2 220kV侧断路器的选择与校验高压断路器是电力系统中最重要的开关设备之一。由于断路器具有良好的灭弧性能，因此它不仅能安全的切合负荷电流， 而且能在系统发生短路故障时， 在保护装置的作用下可靠和迅速地切除短路电流。 目前在电力系
40、统中高压断路按灭弧介质的不同可分为油断路器（少油和多油）、空气断路器、6SF断路器、真空断路器等；按安装场所可分为户外式220kV 变电站设计20和户内式1。断路器的选择内容包括：1选择型式：断路器的选择应在全面了解其使用环境的基础上， 结合产品的价格和已运行设备的使用情况加以确定。在我国不同电压等级的系统中，选择断路器的大致情况是：电压等级在 35kV 及以下的可选用户内式少油断路器、真空断路器或6SF断路器；电压等级在 110330kV 范围，可选用户外式少油断路器或6SF断路器；500kV 电压等级一般选用户外式6SF断路器7。因此 220kV 侧断路器选用6SF断路器，户外型。2选择额
41、定电压：NNSUU；其中220()NSUkV；3选择额定电流：maxNgII；maxgI165.3( )A故选择断路器型号 LW12-220，其断路器技术参数表如表 4-2 所示.表 4-2 LW12-220 户外高压6SF断路器参数表型号额定电压()kV最高电压()kV额定电流( )A额定频率()Hz额定短路开断电流()kA额定短路关合电流(峰值)()kALW12-220220252315050501253s 短时额定耐受电流()kA额定峰值耐受电流()kA6SF气体年漏气率(%)机械寿命(次)断路器总重量(kg/台)生产单位5012511000011000沈阳高压开关4校验开断能力：为使断
42、路器安全可靠地切除短路电流，应满足brktII（kA）式中，brI为断路器的额定开断电流，()kA；ktI为刚分电流（断路器触头刚分瞬间的短路全电流有效值），()kA。其中122( 2)atTktptIII e，t1=继电保护（主保护）时间+断路器固有分闸时间；当 t10.1s 时，非周期电流的相对值已衰减到 20%以下，对ktI影响可以忽略不计。这样，校核条件即变为220kV 电气部分设计21brII根据已知继电保护（主保护）时间为 0.1s, 断路器固有分闸时间为 0.03s，因此，ktI25.234()IkA ，brI=50()kA故满足开断能力。5校验动稳定64.235()shikA；
43、max125()ikAmaxshii，满足动稳定要求。校验热稳定2225037500()tI tkA s 当1( )kts时，2214012 11600()12kQkA s 2tkI tQ，满足热稳定要求。故选择户外 LW12220 型 SF6断路器能满足要求，由上述计可列出下表 4-3.表 4-3 断路器校验结果设备项目LW12220产品数据计算数据NNSUU220kV220kVmaxNgII3150A236.19Amaxshii125kA64.235kAbrktII50kA25.234kA2tkI tQ27500()kA s21600()kA s4.2.3 220kV隔离开关的选择和校验隔
44、离开关是一种具有明显断开间隙， 而没有灭弧装置的开关， 主要用以保证电气设备的安全检修。由于隔离开关没有灭弧装置，严禁“带负荷拉刀闸”，否则在隔离开关触头间可能形成很强的电弧，会损坏设备并严重危及人身安全7。隔离开关的分类按安装地点可分为户外式和户内式两种； 按支持瓷柱数目可分为单柱式、双柱式和三柱式；按刀闸运动方向可分为水平旋转式、垂直旋转式、摆动和插入式7。（1）根据隔离开关型式选择220kV 选用 GW4 系列户外高压隔离开关。（2）按额定电压和电流选择NNSUU；maxNgII其中220()NSUkV；maxgI165.3( )A220kV 变电站设计22故选择隔离开关型号 GW4-2
45、20W/1600，其技术参数表如表 4-4 所示.表 4-4 GW4-220W/1600 隔离开关参数表型号额定电压()kV额定电流( )A额定峰值耐受电流()kA3s 额定短时耐受电流()kA生产厂家GW4-220W/1600220160012550沈阳高压开关有限公司（3）校验动稳定64.235()shikA；max125()ikAmaxshii，满足动稳定要求。（5）校验热稳定2225.234(1.50.10.05)1050.6()kQkA s2225037500()tI tkA s 2tkI tQ，满足热稳定要求。由以上计算表明选择 GW4-220W/1600 高压隔离开关能满足要求，
46、 列出下表 （表 4-5） .表 4-5 隔离开关校验结果设备项目GW4-220W/1600产品数据计算数据NNSUU220kV220kVmaxNgII1600A236.19Amaxshii125kA64.2352tkI tQ27500()kA s21050.6()kA s4.2.4 互感器的作用与特点互感器包括电压互感器和电流互感器， 将一次系统的高电压、 大电流， 转变为低电压、小电流，供测量、监视、控制及继电保护使用。其具体作用是：（1）将一次系统各级电压均变成 100V 以下的低电压，将一次系统的电流均变为 5A以下的小电流，以便于测量仪表和保护装置标准化、小型化，便于屏内安装。（2）
47、将一次系统与二次系统在电气方面隔离，同时互感器二次侧必须有一点可靠接地，从而保证了设备和人身的安全。电流互感器的特点：220kV 电气部分设计23（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。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运行，即开路状态。根据分析互感器的特点可以知道电流互感器不能开路运行，电压互感器不
48、能短路运行。4.2.5 电流互感器选择与校验1、额定电压的选择电流互感器的额定电压应满足：NNSUU其中NU-电流互感器的额定电压 kV；NSU-电流互感器安装处的电网电压，220kV。2、额定电流的选择与额定电流比的确定电流互感器一次绕组的额定电流已标准化，应选择比一次回路最大长期工作电流Imax 略大一点的标准值。额定电流比也随之确定，1/5LNKI。根据已知数据，故选择6220LVQB 户外型 CT，其参数见下表 4-6.表 4-6 电流互感器6220LVQB 参数表型号额定电流比( )A级次组合准确级次10%倍数3s 热稳动稳定20电流kA倍数电流kA倍数6220LVQB 2750/5
49、0.2S/5P/5P/5P/5P/5P0.20.5P501253、热稳定检验电流互感器热稳定能力常以 3s 允许通过一次额定电流 Ie1的倍数 Kr 来表示，即：21()NtIKQ2221()(2 750/1000 50)5625()NtIKkA s21050.6()kQkA S21()NtkIKQ，满足热稳定要求。4、动稳定校验内部动稳定校验：220kV 变电站设计24电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（Ie1）的倍数 kd动稳定电流倍数，表示其内部动稳定能力，应满足：Ie1kdshiIe1kd=*12564.235shikA，满足要求。外部动稳定校验：相间电流的相互作用的电动力可能使
50、瓷绝缘电流互感器损坏，按以下公式校验：Fy0.51.73icy210-7N由以上计算表明选择电流互感器6220LVQB 能满足要求，列出下表.表 4-7设备项目6220LVQB 产品数据计算数据NNSUU220kV220kVIe1kdshi176.75kA64.23521()NtkIKQ25625()kA s21050.6()kA s4.2.6 电压互感器选择电压互感器的选择内容包括：根据安装地点和用途，确定电压互感器的结构类型、接线方式和准确级；确定额定电压比；计算二次负荷，使其不超过准确度的额定容量1。1、选择结构类型、接线方式和准确级。2、选择额定电压，额定容量。220kV 及以上配电装