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1、2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 1 第一篇 设计说明书 1 设计有关内容 1.1 原始资料 1.1.1 拟建变电所的概况 （1）建所的目的：由于某地区电力系统的发展和负荷的增长，拟建一个 220kV 变电所，向该地区用110kV 和 10kV 电压供电。（2）与系统接线情况（见图 11）:80kMLGJQ-300 150kMLGJQ-300 120kM预留=0.38*S2 1000MVAXS1 1500MVAS3 750MVA60kMLGJQ-30010kV110kV180kMLGJQ-300X*=0.45=0.5*X220kV 图 11：系统接线简图（3）
2、地区自然条件：年最高气温：40 ，年最低气温：-5，年平均气温：18。（4）出线方向：220kV 向北，110kV 向西，10kV 向东南。1.1.2 负荷资料（1）220kV 线路 5 回，其中 1 回备用。（2）110kV 线路 10 回，其中 2 回备用（见表 11）。表 11 110kV 侧负荷 项目 名称 最大负荷(MW)cos 回路数 线路长路(架空)备 注 石化厂 40 0.9 2 50km 炼油厂 35 0.9 2 30km 甲县变 20 0.9 1 60km 需要考虑熔冰措施 乙县变 22 0.9 1 90km 2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设
3、计 2 续表 1-1 项目 名称 最大负荷(MW)cos 回路数 线路长度（架空）备注 丙县变 10 0.85 1 110km 丁县变 20 0.85 1 85km 注：上述各负荷间的同时系数为0.85。（3）10KV 线路 14 回，其中 2 回备用（见表 12）。表 12 10kV 侧负荷表 项目 名称 最 大 负 荷（MW）cos 回路数 线路长度（架空）备注 氮肥厂 3 0.85 1 5 机械厂 3 0.85 1 3 纺织厂 2.5 0.85 1 8 化工厂 3 0.85 1 6 造纸厂 2.5 0.85 1 4 水厂 5 0.9 2 7 建材厂 2.5 0.9 1 6 A 变 3 0
4、.9 1 10 B 变 3 0.9 1 4 C 变 3 0.9 1 8 D 变 3 0.9 1 6 注：上述各负荷间的同时系数为0.8；且 110kV 负荷与 10kV 负荷同时系数为 0.85。（4）所用负荷资料（见表 13）。表 13 所用负荷 名称 容量（kW）台数 备注 主变风扇 0.15 266 连续经常 主充电机 20 1 连续不经常 浮充电机 14 1 连续经常 蓄电池进风 1.4 1 连续不经常 蓄电池排风 1.7 1 连续不经常 锅炉房水泵 1.7 2 连续经常 空压机 22 短时经常 载波率 1.7 连续经常 220KV 配电装置电源 20 短时不经常 110KV 配电装置
5、电源 20 短时不经常 220KV 断路器冬天加热 1 连续 110KV 断路器冬天加热 1 连续 室外配电装置照明 20 连续 室内照明 10 连续 2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 3 2 变电所电气主接线初步设计 变电所电气主接线是根据电能输送和分配的要求表示主要电气设备相互之间的连接关系，以及本变电所与电力系统的电气连接关系。因此，电气主接线是构成电力系统的重要环节，是电力系统设计和发电厂、变电站设计的主要部分。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定
6、有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的影响，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案。本章主要从电气主接线的方式及特点等方面分析，确定 220kV、110kV、及 10kV 母线采用的主接线方式，确保该变电所满足可靠性、灵活性和经济性三大要求。2.1 变电所电气主接线设计的基本要求 在选择发电厂或变电所的电气主接线时,应注意其在系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件，并考虑下列基本要求：2.1.1 供电的可靠性 当个别设备发生事故或需要停电检修时不宜影响对系统供电；断路器、母线等故障，母线检修时尽量减少停运回路数和停运时间，并保证对一级负荷或大部分二级负荷的供电。2
7、.1.2 运行上的安全性和灵活性 电气主接线要尽可能适应各种运行方式。不但在正常运行时能很方便地投入或切换某些设备，而且在其中一部分电路检修时，应能尽量保证未检修的设备继续供电，同时又要保证检修工作的安全进行。2.1.3 接线简单操作方便 电气主接线要在各种倒闸操作中操作步骤最少。过于复杂的接线，会使运行人员操作困难，容易造成误操作而发生事故。电气设备增多，也增加了事故点，同时复杂的接线也给继电保护的选择带来很大困难。2.1.4 建设及运行的经济性 设计主接线除考虑技术条件外，还要考虑经济性，即基建投资和年运行费用、年电能损耗的多少，一般要对满足技术要求的几个方案，进行技术经济比较，然后从中选
8、定。2.1.5 电气主接线应考虑将来远景发展扩建的可能性 2.2 变电所电气主接线的设计原则 2.2.1 变电所在电力系统中的地位和作用 电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。一般系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行系统功率交换和以中压供电，为 330500kV；地2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 4 区重要变电所，电压为 220330kV；一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110kV，但也有 220kV。2.2.2 变电所的分期和最终建设规模 变电所根据 510 年电力系统发展规划进行设计。一般装设两台（组）主变压器；当技
9、术经济比较合理时，330500kV 枢纽变电所也可装设 34 台（组）变压器；终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器。2.2.3 负荷大小和重要性（1）对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。（2）对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。（3）对于三级负荷一般只需一个电源供电。2.3 主接线的初步设计 2.3.1 220kV 的接线方式的确定 6220kV 高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。按电压等级的高低和出线回路数的多少，有一个大致的适用范围。根据电
10、力工程电气设计手册中的明确说明：220kV 配电装置出线回路数为 5 回及以上时；或当 220kV 配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为 4 回及以上时，应选择双母线接线方式。本变电所为重要的枢纽变电所，有三个电压等级即：220kV、110kV 及 10kV。220kV 出线有 5 回，由于该变电所位于地区网络的枢纽点上，高压侧以交换或接受功率为主，供电给地区的中压侧和附近的低压侧负荷。全所停电后，将引起地区电网瓦解，影响整个地区供电，所以，该变电所运行可靠性要求相当高。根据以上分析，可供考虑的方案有双母线接线和双母带旁路接线方式。技术比较：如果采用双母线接线方式，则当母线出现故障时，须
11、短时切换较多电源和负荷；当检修 220kV 出线断路器时，会造成出线的停电，从原始资料中可以看出，220kV侧为闭环运行。任意一回出线的停电将会造成解裂而开环运行，这样，电流变化很大，设备选择难度大。这会严重影响变电所运行的可靠性。为此，必须采用增设旁路母线措施。设计手册说明：当110kV 出线为 7 回线及以上，220kV 出线为 5 回及以上时；或对于在系统中居重要地位的配电装置，110kV 出线为 6 回及以上，220kV 出线 4 回及以上时，一般装设专用旁路断路器。综合以上分析，所以本变电所 220kV 侧采用双母带旁路母线接线形式，且装设专用旁路断路器。2.3.2 110kV 的接
12、线方式的确定 由负荷资料可知,110kV 出线共 10 回,其中 2 回备用。我们对所给数据进行计算,发现在 110kV 电压级上的负荷占变电所输出总负荷的大部分,说明要求设计的 110kV 接线方式2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 5 非常重要,从 110kV 侧负荷资料中,可以看出其各回出线均比较重要。如石化厂、炼油厂均由两回出线供电，属于一类负荷，是不允许停电的；甲、乙、丙、丁四个县变电站中也占有一部分一类、二类负荷，所以本变电所对 110kV 接线的可靠性要求也是相当高的。为使其出线断路器检修时不停电，应采用单母线分段带旁路接线方式或双母线带旁路接线，
13、以保证其供电的可靠性和灵活性。技术比较：（1）采用单母线带旁路接线方式，其优点是：接线简单清晰，设备少，设备本身故障率小，投资小，年费用低，占地面积相对小一些。其缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，将导致一半容量停运；扩建时需向两个方向均衡扩建，而不能任意向一个方向扩建；运行方式相对简单，调度灵活性差。（2）采用双母带旁路接线方式，其优点为：通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电。运行方式比较多，从而运行调度灵活。扩建时可以向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。其缺点：投资高
14、，设备数量多，年费用大。经综合分析，决定采用双母线带旁路接线方式为最终方案，且装设专用旁路断路器。2.3.3 10kV 接线方式的确定 由负荷资料可知，10kV 出线共有 14 回，其中 2 回备用。在 10kV 出线上的负荷占变电所总负荷的比例较小，其中除了水厂是 2 回线路供电以外，其它均为一回出线供电，不属于一类负荷，要求其可靠性不是很高。且电压较低，宜采用屋内配电装置，为节省建筑面积，降低造价，一般不设旁路母线。故经济划算的接线方式初步拟定为单母接线和单母分段接线。技术比较：单母接线可靠性太低，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源；与之相接的所有电力装置，在整个检修期
15、间均需停止工作。此外，在出线断路器检修期间，必须停止该回路的工作。而采用单母分段接线，可以提高供电可靠性和灵活性。对重要用户（如水厂）可以从不同段引出两回出线，由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。故采用单母分段接线形式。3 主变压器的选择 3.1 主变压器台数的确定 3.1.1 主变台数的确定原则（1）对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。（2）对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分
16、初步设计 6 变压器的可能性。（3）对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的12 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。根据以上确定原则，分析本变电所的情况，可以看出 220kV 侧与系统构成环网，呈强联系方式，在一种电压等级下，主变应不少于 2 台。因此，确定本变电所的主变台数为2 台。3.2 主变压器容量的选择 3.2.1 主变容量的确定原则 （1）主变压器容量一般按变电站建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考虑到 1020 年的负荷发展。对于城郊变电站，主变压器容量应与城市规划相结合。（2）根据变电站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
17、重要负荷的变电站，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，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电站，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。（4）变压器最大负荷按下式确定：PMK0P （31）其中：K0 为负荷同时系数；P 为按负荷等级统计的综合用电负荷。由设计计算书可知本变电所的最终综合用电负荷容量为：S=245.58MVA(考虑 10年的负荷规划)考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力，对装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
18、：Sn=0.6S （32）这样，当一台变压器停用时，可保证对 60%的负荷供电，考虑到变压器的事故过负荷能力 40%，则可保证对 84%的负荷供电。从原始资料分析，本变电所 110kV 电压等级的负荷中有甲、乙、丙、丁四个县变电站，这其中有相当比例的二类、三类负荷；10kV 电压等级负荷也同样如此。而本变电所重要的一类负荷只有石化厂、炼油厂和水厂，且所占比例不是很大，采用 Sn=0.6S，完全能够保证本所的重要负荷。Sn=0.6S=0.6245580=147348kVA 故根据主变选择原则与要求，选两台主变，型号参数如表 31 所示：2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初
19、步设计 7 表 31 主变压器参数 型 号 额定容量(kVA)额定电压（kV）阻抗电压（%）连接级别 高/中/低 高 中 低 高 中 中低 高低 SFPSZ1-150000/220 150000/150000/75000 22081.5%121 10.5 14.2 7.1 22.9 YN/yn0/d11 注：由于所用负荷相对于整个综合用电负荷来说，所占比例很小（145350kVA84kVA）,故可以不考虑。3.3 主变压器型式的选择 3.3.1 相数的选择 主变采用三相或单相,主要考虑变压器的制造条件,可靠性要求及运输条件等因素。当不受运输条件限制时，在330kV 及以下的变电所，均应选用三相
20、变压器。3.3.2 绕组数量的确定 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的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。根据设计要求，主变压器选用三绕组变压器。3.3.3 绕组接线方式的确定 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 Y 和，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国 110kV 及以上电压，变压器绕组都采用 Yn连接，35kV 亦可采用 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。从以上原则可以看出
21、，本变电所的主变压器连接方式可选择为 YN/yn0/d11。3.3.4 调压方式的选择 对于 220kV 及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大变化情况下，采用有载调压方式，一般不宜采用。当电力系统运行确有需要时，在降压变电所亦可装设单独的调压变压器或串联变压器。根据设计要求，本变电所采用有载调压方式。4 所用电接线与所用变的设计 4.1 所用电接线的设计 通过对原始资料上关于所用负荷的分析，可知变电所的所用负荷比较小，其可靠性要求不如发电厂高，因此变电所采用380/220中性点直接接地的接线方式（三相四线制）2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 8 由电力工
22、程电气设计手册中变电所“所用变压器数量及容量选择原则”可知，小型变电所，大多只装一台所用变压器；对大、中型变电所或装有调相机的变电所，通常都装设两台所用变压器。由于在设计中我们给 10kV 母线选择的是单母线分段接线方式，所以两台所用变的电源，可分别从 10kV 母线上的不同段引入，即采用单母线分段接线。在变电所中多采用暗备用方式，即不另设专用的备用变压器，而将每台工作变压器的容量加大。正常运行时，每台变压器都不在满载状态下运行互为备用状态，当任一台工作变压器因故障而被迫停运后，所用负荷由完好的所用变压器承担。4.2 所用变台数及容量选择 4.2.1 所用变压器的台数 在所用电接线形式的设计中
23、，已经分析出，所用变压器的台数为 2 台。4.2.2 所用变压器容量的确定 所用负荷的计算采用“换算系数法”，按下式运算：S=(KP)（41）由于该所用负荷容量均很小，故 K=0.8（参照发电厂电气部分P73表 3-4）计算功率 P，应根据负荷的运行方式及特点确定：（1）对经常、连续运行的设备和连续而不经常运行的设备，即连续运行的电动机均应全部计入，按下式计算：P=PN （42）（2）对经常短时及经常断续运行的电动机应按下式计算：P=0.5PN （43）（3）对不经常短时及不经常断续运行的设备，一般可不予计算：P=0 （44）（4）对照明负荷为：P=KdPi （45）式中 Kd需要系数，一般取
24、 0.8-1.0 Pi安装容量（kW）按以上原则，所用计算功率：P=0.15266+20+14+1.4+1.7+1.72+0.522+1.7+1+1+20+10=105kW 所用计算负荷 S=KP=0.8105=84kVA 所用变压器的容量：NtSS2K （46）式中 S各段上的所用计算负荷，假设所有的所用负荷平均分配在两段母线上，则两段2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 9 计算负荷为1S2；Kt温度修正系数，一般对装于屋外或由屋外进风小间内的变压器均可取Kt=1。因此，所用变压器每台的容量为：N84S=42kVA2 1 4.2.3 所用变压器型号的选择 由于
25、所用变压器连接 10kV、380V 两个电压等级，因此采用双绕组变压器，其型号参数如表 41 所示：表 41 所用变参数 型 号 额定容量（kVA）额定电压（kV）阻抗电压（%）连接组别 高 低 S9-63/10 63 10 0.4 4 Y,yn0 5 短路电流计算 5.1 短路电流计算的目的（1）在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下，能安全可靠地工作。同时，又力求节约资金，这需要进行全面的短路计算。（2）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施，均需要进行必要的短路电流计算。（3）在设计屋外配电装置时，需按短路条件校验相间和相对地安
26、全距离。（4）在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。（5）接地装置的设计，也需要短路电流。5.2 短路电流计算条件 为使所选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的 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）正常工作时，三相系统对称运行。（4）
27、所有电源的电动势相位角相同。（5）电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 10 生变化。（6）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。（7）不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。（8）元件的计算参数均取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。（9）输电线路的电容略去不计。5.3 短路点的确定 计算短路点应选择在正常接线方式时，短路电流为最大的点。比如变压器回路的断路器，应比较断路器前后短路时通过该断路器的电流值；母联断路器则应考虑母联断路器向备用母线充电时，备用母线故障，流过母联断路器的电流值。本变电所
28、有三个电压等级，220kV、110kV 侧为了检修、维护的方便，一般情况下，同一电压等级的所有断路器均选择同一型号。10kV 电压级的断路器选择则有所区别。由于10kV 两段母线所带负荷基本相同，且所用变互为备用，不存在两段10kV 母线并列运行的可能性，两段的短路电流可近似认为相等，故出线处的短路电流可认为是变压器回路 10kV侧的 2 倍。故取如下三个短路点（见图 51）：10kV110kV220kV321ddd 图 51 短路点 5.4 计算方法（1）本所的最大运行方式为两台主变并列运行，此时阻抗最小；最小运行方式为单台主变运行，此时阻抗最大。（2）本所的短路计算为近似计算，220kV
29、侧系统可近似看成无穷大系统，而110kV、10kV 侧正常情况下不接外来电源，所以 d1、d2、d3短路时，该侧提供的短路电源可以忽略不计。（3）计算时，基准容量取 100MVA，基准电压取各级平均额定电压，即 220kV 侧取 230kV，110kV 侧取 115kV，10kV 侧取 10.5kV。（4）计算项目：三相短路电流、冲击电流、全电流（具体计算过程详见设计计算书）。（5）短路电流计算结果（见表 41）：2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 11 表 41 短路电流 短路计算点 I(3)(kV)ich(kV)Ich(kV)Iim(kV)d1 6.57 1
30、6.72 11.83 9.92 d2 5.69 14.48 10.24 8.59 d3 47.98 122.12 86.36 72.45 6 高压电器设备选择说明 6.1 电器选择的一般要求 6.1.1 高压电器设备选择的一般原则（1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；（2）应按当地环境条件校验；（3）应力求技术先进和经济合理；（4）同类设备应尽量减少品种；（5）扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；（6）与整个工程的建设标准应协调一致；（7）选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。6.2
31、 电器设备选择的技术条件 6.2.1 按正常工作条件选择电器（1）额定电压和最高工作电压 电器所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电器允许最高工作电压 Ualm不得低于所接电网的最高运行电压 Usm，即 UalmUsm (61)（2）额定电流 电器的额定电流 IN是指在额定周围环境温度下，电器的长期允许电流。IN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 Imax，即 INImax （62）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 Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的 1.05 倍。（3）按当地环境条件校核 在选
32、择电器时，还应考虑电器安装地点的环境（尤须注意小环境）条件，当气温、风速、温度、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2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 12 时，应采取措施。例如：当地区海拔超过制造部门的规定时，由于大气压力、空气密度和温度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在 10003500m 范围内，若海拔比厂家规定值每升高 100m，则电器允许最高工作电压下降 1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采用高原型电器，或采用外绝缘提高一级的产品。对于 110kV 及以下电器，由于外绝缘裕度较大，可在海拔 20
33、00m 以下使用。6.2.2 短路稳定条件（1）校验的一般原则 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况校验。用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。（2）短路的热稳定条件 QdIt2t (63)式中 Qd 在计算时间 tjs秒内，短路电流产生的热效应；It t 秒内设备允许通过的短时热电流；t设备允许通过的热稳定电流时间。校验短路热稳定所
34、用的计算时间 tjs按下式计算：tjs=tb+td (64)式中 tb继电保护装置后备保护动作时间；td断路器的全分闸时间。（3）短路的动稳定条件 iesish (65)IesIsh (66)式中 ies、Ies电器允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值；ish、Ish短路冲击电流幅值及其有效值。6.3 高压断路器的选择说明 （1）额定电压选择：UNUNS （67）（2）额定电流选择：INIgmax （68）（3）开断电流选择：INbrIpt或 INbrI （69）式中 INbr高压断路器的额定开断电流；2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 13 Ipt实际开断瞬间
35、的短路电流周期分量（有效值）；I 次暂态电流。（4）短路关合电流的选择：iNclish （610）式中 iNcl断路器的额定关合电流；ish短路电流最大冲击值。（5）热稳定校验：I2ttk （611）（6）动稳定校验：iesish （612）（7）断路器选择结果（见表 61）：表 61 断路器参数 注：因主变 10kV 侧的实际负荷远小于它的额定负荷，所以它的实际持续工作电流远小于计算值，IN选为 3150A 足以满足要求。6.4 隔离开关的选择说明 （1）额定电压选择：UNUNS （613）（2）额定电流选择：INIgmax （614）（3）动稳定校验：iesish （615）（4）热稳定校
36、验：I2ttk （616）工 作 地 点 型 号 数 据 电 压(kV)电 流(A)开 断 电流(kA)动 稳 定电流 (kA)热稳定(kA2S)220kV侧 LW12-220 工作值 220 413.34 6.57 16.72 118.703 额定值 220 2000 40 100 4800 110kV侧 LW6-110I 工作值 110 787.32 5.69 14.48 89.03 额定值 110 3150 31.5 125 7500 主变10kV 侧 ZN-10/3150-40 工作值 10 4330.32 24 61.06 1582.7 额定值 10 3150 40 100 3200
37、 10kV 出线 ZN12-15/4000-63 工作值 10 336.8 47.98 122.12 6330.7 额定值 10 4000 63 160 15876 2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 14 （5）隔离开关选择结果（见表 62）：表 62 隔离开关参数 工作地点 型号 数据 电压(kV)电 流(A)动稳定电流(kA)热稳定(kA2S)220kV 侧 GW6-220DW 工作值 220 413.34 16.72 148.92 额定值 220 2000 100 4800 110kV 侧 GW5-110DW 工作值 110 787.32 14.48 1
38、11.70 额定值 110 1600 100 3969 10kV 侧 GN3-10/3000 工作值 10 4330.32 122.12 7942.2 额定值 10 3000 200 72000 6.5 接地刀选择 为了保证电器和母线的检修安全，每段母线上宜装设 12 组接地闸刀或接地器；63kV及以上 QF 两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧，宜配置接地闸刀。应尽量选用一侧或两侧带接地闸刀的隔离开关。安装单柱隔离开关时，一般在主母线侧需配以单独的接地器。对于 35kV 及以上隔离开关的接地闸刀，应根据其安装处的短路电流进行动、热稳定校验。接地闸刀允许通过的热稳定电流，不一定与主闸刀的额定电
39、流相同，校验时应向制造部门查询接地闸刀的允许数值。根据以上的配置原则，本所 220kV、110kV 电压级的 QF 两侧均选用带接地刀的隔离开关；各级母线、旁母均设专用的接地刀，110kV 旁路母线还设有熔冰刀闸（与接地闸刀共用）；此外，变压器中性点也需设接地刀闸。专用接地刀选择如下：表 63 接地刀参数 安装地点 型 号 额定电压（kV）最高工作 电压（kV）动稳定电流 峰值（kA）2S 热稳定电流（kA）220kV 侧 JW2-220 220 252 100 40 110kV 侧 JW2-110 110 126 100 40 10kV 侧 JN1-10 10 11.5 100 40(4S)
40、6.6 电流互感器的选择说明 （1）一次回路额定电压和电流的选择：UNUNs （617）INImax （618）2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 15 式中 IN、UN电流互感器一次回路额定电压和电流；UNs安装地点的电网电压；Imax流过电流互感器的长期最大工作电流。（2）二次额定电流的选择：弱电系统用其 1A，强电系统用 5A。（3）电流互感器准确级别和额定容量的选择：为了保证测量仪表的准确度，互感器准确级不得低于所供测量仪表的准确级；而为了保证互感器的准确级，互感器二次侧所接负荷S2不大于该准确级额定容量 SN2 即 SN2S2=IN22Z2l （619
41、）Z2l=ra+rl+rre+re （620）式中 ra仪表电流线圈电阻；rre继电器电阻；rl连接导线电阻；re接触电阻。（4）种类和型式的选择 在选择互感器时，应根据安装地点（如屋外、屋内）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式）选择其型式。选用母线型时应注意校核窗口尺寸。（5）热稳定和动稳定校验：热稳定：It2Qk或(KtIN1)2Qk (t=1)（621）内部动稳定：iesish或2IN1Kesish （622）外部动稳定：Fal0.51.7310-7ish2L/a （623）式中 Fal作用于电流互器瓷帽端部的允许力；L电流互感器出线端至最近一个母线支柱绝缘子之间的跨距。（6）电流互感
42、器选择结果（见表 64）：表 64 电流互感器参数 安装地点 型 号 数 据 电 压(kV)电 流(A)动稳定倍数 kd 热稳定 (kA2S)220kV 进线、母联旁路QF、主变侧 LRD-220 工作值 220 413.34 额定值 220 500 110kV 出线、母联旁路QF LCWD2-110 工作值 110 244.94 25.6 111.7 额定值 110 2200 65165 4903240 2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 16 续表 64 安装地点 型 号 数 据 电 压(kV)电 流(A)动稳定倍数 kd 热稳定 (kA2S)主变110kV
43、 侧 LCWD2-110 工作值 110 787.32 10.3 117.7 额定值 110 2500 65165 12258100 10kV 出线、母线分段 QF LAJ-10 工作值 10 336.8 17 7942.2 额定值 10 2000 90 10000 主变 10kV 侧 LAJ-10 工作值 10 4330.25 6.9 7942.2 额定值 10 5000 90 62500 6.7 电压互感器的选择说明 （1）一次回路电压的的选择：为了确保电压互感器安全和在规定的准确等级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压 UNs应在（0.81.2）UN1范围内变动，即应满足下列条件：0.
44、8UN1UNs1.2UN1 （624）（2）二次回路电压的选择：电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求。电压互感器二次侧额定电压可按电力工程电气设计手册P251表 636 选择。（3）种类和型式选择：电压互感器的种类和型式应根据装设地点和使用条件进行选择。（4）容量和准确级选择:电压互感器的额定二次容量应不小于电压互感器的二次负荷，即 SN2S2 （625）（5）电压互感器选择结果（见表 65）：表 65 电压互感器参数 安装地点 TV 型号 电压（kV）变 比 准确级 结构形式 220kV 侧 JCC5-220 220 220 0.1/0.133 0.5 单相串级三绕组
45、户外式 110kV 侧 JCC6-110 110 110 0.1/0.133 0.5 单相串级三绕组户外式 10kV 侧 JSJW-10 10 0.110/0.1/3 0.5 三相三绕组户内式油浸 2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 17 6.8 支柱绝缘子和穿墙套管的选择 支柱绝缘子应按额定电压和类型选择,并进行短路时动稳定校验。穿墙套管应按额定电压、额定电流和类型选择，按短路条件校验动、热稳定。（1）按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙套管 支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压UN应大于等于所在电网的额定电压UNS，即 UNUNS （626）发电厂与变电所的 320kV
46、 屋外支柱绝缘子和套管，当有冰雪和污秽时，宜选用高一级的产品。（2）按额定电流选择穿墙套管 穿墙套管的额定电流 IN应大于等于回路中最大持续工作电流 Imax，即 kINImax （627）式中 k温度修正系数，当环境温度 4060时用式0alalk计算，导体的al取 85。（3）支柱绝缘子和套管的种类和型式选择 根据装置地点、环境选择屋内、屋外或防污及满足使用要求的产品型式。（4）穿墙套管的热稳定校验 套管耐受短路电流的热效应I2tt,应大于等于短路电流通过套管所产生的热效应Qk，即 I2ttQk （628）（5）支柱绝缘子和穿墙套管的动稳定校验 绝缘子和套管的机械应力计算如下：2712ma
47、x1.73102cshlFFFiNa （629）式中 cl计算跨距（m），122clll，1l、2l为与绝缘子相邻的跨距。对于套管2l=cal（套管长度）。由于导体电动力 Fmax是作用在导体截面中心线上的,而支柱绝缘子的抗弯破坏强度是按作用在绝缘子高度 H 处给定的,为了便于比较,必须求出短路时作用在绝缘子帽上的计算作用力 Fco,即 Fco=FmaxH1/H (N)（630）而 H1=H+b+h/2 （631）式中 H1绝缘子底部到导体水平中心线的高度（mm）；b导体支持器下片厚度，一般竖放矩形导体 b=18mm，平放矩形导体及槽形导体b=12mm。（6）支柱绝缘子和穿墙套管选择结果：20
48、10 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 18 表 66 支柱绝缘子与穿墙套管参数 安装地点项 目 220kV 侧 110kV 侧 10kV 侧 支柱绝缘子 ZS220/4 ZS110/4 ZN20/16 穿墙套管 CWL20/3000 6.9 导体的选择说明 6.9.1 导体型式选择 导体除满足工作电流、机械强度和电晕要求外，导体形状还应满足下列要求：（1）电流分布均匀（即集肤效应系数尽可能低）；（2）机械强度高；（3）散热良好（与导体放置方式和形状有关）；（4）有利于提高电晕起始电压；（5）安装、检修简单，连接方便。我国目前常用的硬导体型式有矩形、槽形和管形等，由于管
49、形导体是空芯导体，集肤效应系数小，且有利于提高电晕起始电压。户外配电装置使用管形导体，具有占地面积小、架构简明、布置清晰等优点。故本所母线选用管形导体。6.9.2 导体截面选择和校验的一般要求 裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择或校验：（1）工作电流；（2）经济电流密度；（3）电晕；（4）动稳定或机械强度；（5）热稳定。裸导体尚应按下列使用环境条件校验：（1）环境温度；（2）日照；（3）风速；（4）海拔高度。高压和超高压配电装置中选用的管形导体，由于跨距和短路容量的增大，其导体截面除应满足截流量和机械强度要求外，其形状应有利于提高电晕起始电压和避免微风振动。6.9.3 导体截面选
50、择（1）汇流母线按导体长期发热允许电流选择：ImaxKIal （632）式中 Imax导体所在回路中最大持续工作电流；2010 届毕业设计（论文）220kV 变电所电气一次部分初步设计 19 Ial在额定环境温度0=+25时导体允许电流；K与实际环境温度和海拔有关的综合修正系数。（2）其余导线按经济电流密度选择：maxIS=J （633）式中 Imax正常工作时的最大持续工作电流；J经济电流密度。6.9.4 导体截面的校验（1）按电晕电压条件校验：（只对 110kV 及以上电压的母线）U0Ug （634）00.301841lgraUk mrrr （635）式中 k三相导体等边三角形布置取 1，