220kV樞紐變電站的主設計和變壓器保護

1、220kv 樞紐變電站的主設計 和變壓器保護 摘 要 變電站是電力系統(tǒng)中極其重要的部分，是實現(xiàn)輸變電的關節(jié)點。好的 變電站設計方案不僅可以滿足廣大用戶的用電要求，而且還有利于電力系 統(tǒng)的可靠運行。再有隨著我國用電需求的不斷增長以及先進科學技術的在 電力系統(tǒng)中的運用，好的變電站設計方案的選擇顯得尤為重要。 本設計是對大城市市中心樞紐配電站的設計。主要部分有：對原始資 料的分析、變電站主設計以及變壓器相關保護設計。 關鍵詞：主變壓器，短路計算，設備選擇，主變壓器保護 220kv substion project design and the main transformer protection

2、abstract transformer substation is a extremely important part of the power system. its the key point to achieve the transmission and transformer of electricity power. good design not only can meet the electricity requirements of customers but also for reliable operation of power system. again with t

3、he growing electricity demand in china and the advanced science and technology used in power systems, good selection of substation design is very important. the design is the design of a distribution hub substation in downtown of one big city. the main parts are: the analysis of raw data, substation

4、 design and substation relay protection design . key words: main transformer,short circuit calculations,equipment selection,main transformer protect 目 錄 摘摘 要要.1 abstract.2 1.序序 論論.1 2. 電氣主接線的設計電氣主接線的設計.2 2.1 電氣主接線概述電氣主接線概述.2 2.2 主接線的基本形式主接線的基本形式.3 2.3 主接線方案選擇主接線方案選擇.4 2.3.1 初定方案初定方案.4 2.3.2 方案的比較方案的

5、比較.6 3.主變壓器的選擇主變壓器的選擇.10 3.1 主變壓器容量和臺數(shù)的選擇主變壓器容量和臺數(shù)的選擇.10 3.1.1 主變壓器容量的選擇主變壓器容量的選擇.10 3.2.2 主變壓器臺數(shù)的選擇主變壓器臺數(shù)的選擇.10 3.2 主變壓器型式和結構的選擇主變壓器型式和結構的選擇.11 3.2.1 相數(shù)的選擇相數(shù)的選擇.11 3.2.2 繞組數(shù)量和聯(lián)接方式的選擇繞組數(shù)量和聯(lián)接方式的選擇.11 3.3 主變壓器的選擇結果主變壓器的選擇結果.12 4. 短路電流計算短路電流計算.13 4.1 各元件標幺值計算各元件標幺值計算.13 4.1.1 主變壓器各繞組電抗標幺值計算主變壓器各繞組電抗標幺值

6、計算.13 4.1.2 220kv 側電抗標幺值計算側電抗標幺值計算.14 4.1.3 110kv 側電抗標幺值計算側電抗標幺值計算.15 4.2 等效電路圖的化簡等效電路圖的化簡.17 4.3 各序網圖各序網圖.20 4.4 短路電流計算短路電流計算.22 4.4.1 220kv 母線短路時的短路電流計算母線短路時的短路電流計算.22 4.4.2 110kv 母線短路時的短路電流計算母線短路時的短路電流計算.23 4.4.3 10kv 母線短路時的短路電流計算母線短路時的短路電流計算.25 5. 高壓電器的選擇高壓電器的選擇.27 5.1 概述概述.27 5.1.1 高壓電器選擇的一般原則：

7、高壓電器選擇的一般原則：.27 5.1.2 高壓電器選擇的技術條件：高壓電器選擇的技術條件：.27 5.2 斷路器的選擇斷路器的選擇.30 5.2.1 斷路器選擇的一般原則斷路器選擇的一般原則.30 5.2.2 變壓器變壓器 220kv 側斷路器的選擇側斷路器的選擇.31 5.2.3 110kv 側斷路器的選擇側斷路器的選擇.33 5.2.4 10kv 側斷路器的選擇側斷路器的選擇.35 5.3 隔離開關的選擇隔離開關的選擇.37 5.3.1 隔離開關的選擇原則隔離開關的選擇原則.37 5.3.2 變壓器變壓器 220kv 側隔離開關的選擇側隔離開關的選擇.38 5.3.3 110kv 側隔離

8、開關的選擇側隔離開關的選擇.39 5.3.4 10kv 側隔離開關的選擇側隔離開關的選擇.40 5.4 電流互感器的選擇電流互感器的選擇.42 5.4.1 電流互感器選擇方法電流互感器選擇方法.42 5.4.2 220kv 側電流互感器選擇側電流互感器選擇.44 5.4.3 110kv 側電流互感器選擇側電流互感器選擇.46 5.4.4 10kv 側電流互感器選擇側電流互感器選擇.48 5.5 電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇.49 5.5.1 電壓互感器選擇方法電壓互感器選擇方法.50 5.5.2 220kv 側電壓互感器選擇側電壓互感器選擇.51 5.5.3 110kv 側母線電壓互感器選

9、擇側母線電壓互感器選擇.51 5.5.4 10kv 側電壓互感器選擇側電壓互感器選擇.51 5.6 母線的選擇與校驗母線的選擇與校驗.52 5.6.1 概述概述.52 5.6.2 220kv 母線的選擇與校驗母線的選擇與校驗.53 5.6.3 110kv 母線的選擇與校驗母線的選擇與校驗.56 6. 變壓器保護變壓器保護.61 6.1 概述概述.61 6.1.1 變壓器的故障及異常狀態(tài)變壓器的故障及異常狀態(tài).61 6.1.2 變壓器保護裝設的原則（變壓器保護裝設的原則（220500kv）.62 6.2 瓦斯保護瓦斯保護.62 6.3 縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護.64 6.3.1 縱聯(lián)差動保護的要

10、求縱聯(lián)差動保護的要求.64 6.3.2 縱聯(lián)差動保護的基本原理縱聯(lián)差動保護的基本原理.64 6.3.3 縱差動保護的構成縱差動保護的構成.65 6.3.4 縱差保護整定計算縱差保護整定計算.66 6.4 相間故障后備保護相間故障后備保護.71 6.5 接地故障后備保護接地故障后備保護.73 6.6 過負荷保護過負荷保護.75 6.7 過勵磁保護過勵磁保護.76 6.8 變壓器保護裝置的選型變壓器保護裝置的選型.77 致謝致謝.79 參考文獻參考文獻.80 附錄附錄：外文資料（原文、譯文）：外文資料（原文、譯文）.81 附錄附錄: 電氣主接線圖電氣主接線圖 .113 附錄附錄: 變壓器保護配置圖

11、變壓器保護配置圖 .113 1.序 論 變電站是電力系統(tǒng)輸電和配電的集結點，擔負著變換電壓、接受和分配電能、調 整電壓以及控制電力流向的重要任務，直接影響電力系統(tǒng)的安全與經濟運行。其主要 有升壓變電站、主網變電站、二次變電站以及配電站之分，本設計就是一典型市中心 配電站的設計案例。 本設計主要包括兩個部分，一是變電站的主設計，另外一部分是變壓器的保護設 計，對于變電站接地網、調壓設備、直流系統(tǒng)、及運行方式以及經濟性等分析本設計 沒有做出具體介紹。其中變電站的主設計主要包括以下幾方面：主接線的設計、主變 的選擇、短路電流的計算、電流電壓互感器等電力設備的選擇。而變壓器的保護主要 包括變壓器保護的

12、分析、整定計算以及設備的選擇。 由于水平有限，難免有欠缺以及考慮不周的部分，請大家做出批評指正。 2. 電氣主接線的設計 2.1 電氣主接線概述 電氣主接線又稱為電氣一次接線，它是將電氣設備以規(guī)定的圖形和文字符號， 按電能生產、傳輸、分配順序及相關要求繪制的單相接線圖。它是變電站、發(fā)電廠電 氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。 1.電氣主接線的指標有三個方面，即可靠性、靈活性、經濟性。 安全可靠是電力生產的首要任務，保證供電安全可靠是電氣主接線最基本得要 求。主接線的可靠性不是絕對的，得聯(lián)系具體實際來確定，如變電站在電力系統(tǒng)中的 地位和作用、符合的性質和類別、設備的制造水平以及長期運

13、行的的經驗。 靈活性是指電氣主接線能適應各種運行狀態(tài)，并能靈活地進行運行方式的轉換。 靈活性主要有以下及方面：調度、操作、擴建的方便性。 經濟性是在保證可靠性及靈活性為前提的情況下的經濟。其主要從以下幾方面 考慮：降低一次投資、占地面積以及電能損耗。 2.電氣主接線的設計主要包括以下方面： 對原始資料的分析，其主要有以下方面：工程情況、電力系統(tǒng)情況、負荷情況、 環(huán)境條件以及設備供貨情況 主接線方案的擬定及選擇 短路電流計算和主要電氣設備選擇 繪制電氣主接線圖 編制工程預算 2.2 主接線的基本形式 電氣主接線的方式住要有以下幾種：單母及單母分段接線、母及雙母分段接線、 帶旁路的單母和雙母接線、

14、一臺半及四分之三臺斷路器接線、變壓器母線組接線、單 元接線以及橋形接線。 1.單母 單母接線，其主要優(yōu)點是：接線簡單、操作方便、設備少、經濟性好、易于擴 建。缺點則是：可靠性差（母線或母線隔離開關檢修或故障是所有回路都得停止運行） 、 調度不方便(電源只能并列運行不能分裂運行，并且線路側發(fā)生短路是有較大的短路電 流)。 一般適用于 610kv 配電裝置不超過 5 回；3563kv 配電裝置出線回路不超過 3 回；110220kv 配電裝置出線回路不超過兩回。 單母分段接線，與單母接線相比其供電更可靠靈活，對于重要的用戶可從不同 段引出兩回饋線。但其要比單母接線要多一臺或多臺斷路器及隔離開關的投

15、資。 這種接線方式一般用于：小容量發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配電裝置，每段母線上所接 發(fā)電容量為 12mw 左右出線不超過 5 回；變電站有兩臺主變是的 610kv 配電裝置； 3563kv 配電裝置出線 48 回；110220kv 配電裝置出線 34 回。 2.雙母 雙母接線，其主要優(yōu)點：供電方便，調度靈活，擴建方便，便于實驗。缺點： 增加一條母線及每條回路的母線隔離開關的投資；檢修會故障時隔離開關的倒閘操作 比較繁瑣容易誤操作。 廣泛用于進線回路數(shù)較多、容量較大、出線帶電抗器的 610kv配電裝置； 3560kv 配電裝置出線超過 8 回，或連接電源較大、負荷較大時；110kv 配電裝置出 線數(shù)為

16、 6 回以上是；220kv 配電裝置出線數(shù)為 4 回以上時。 雙母分段接線，與雙母接線方式相比其增加了供電的可靠性，但同時增加了兩 臺斷路器的投資。 一般使用雙母分段的原則：當出線回路數(shù)為 1014 回時在一組母線上分段；當 出線回路數(shù)多于等于 15 時在兩組母線上分段；在雙母分段接線中均裝設兩臺母聯(lián)兼旁 路斷路器；為了限制 220kv 母線短路電流或系統(tǒng)解列運行的要求，可使用母線分段。 3.增設旁路母線 增設旁路母線可提高了供電可靠性，特別是在進出線檢修時（包括其保護裝置的 檢修和調試）不中斷對用戶的供電，但同時會增加母線等投資。他有三種接線方式： 有專用旁路斷路器的旁路母線接線母聯(lián)斷路器兼

17、作旁路斷路器的旁路母線接線 用分段斷路器兼作旁路斷路器的旁路母線接線。 4.一臺半及三分之四臺斷路器接線 這兩種接線方式可靠性和靈活性很高，在檢修或回路斷路器時不必用隔離開關進 行大量的倒閘操作，并且調度和擴建也很方便，在超高壓電網中有廣泛應用。但斷路 器的投資較高。 5.單元接線 優(yōu)點：接線最簡單，設備最少，不需高壓配電裝置。缺點：線路故障或檢修時變 壓器停運，變壓器檢修或故障時線路停運。 適用范圍：只有一臺變壓器和一回線路是；當發(fā)電廠內不設高壓配電裝置，直接 將電能輸送至樞紐變電所時。 6.橋式接線 有內橋和外橋接線之分，它們的優(yōu)點是：所用斷路器少，四回線只要用三臺斷路 器。缺點：橋聯(lián)斷路

18、器檢修或故障時兩回路需解列運行內橋接線的變壓器的投入 切除操作復雜需動作兩臺斷路器影響一回線路的暫時停運；外橋接線的線路的投入切 除操作復雜影響一臺變壓器的暫時停運內橋接線出線斷路器檢修是線路需長時間停 運；外橋接線的變壓器端斷路器檢修是變壓器需長時間停運。 內橋接線適用于較小容量的發(fā)電廠或變電所，且變壓器不需頻繁切換或線路較長、 故障率較高。外橋接線適用于較小容量的發(fā)電廠或變電所，且變壓器的切換頻繁或線 路較短、故障率較少的情況。 2.3 主接線方案選擇 2.3.1 初定方案 由原始資料可知本變電站有兩臺三相變壓器，各側電壓等級分別為： 220、110、10kv。220kv 側為進線端，有兩

19、回線；110kv 及 10kv 側為負荷側各自的出 線回路數(shù)為 5 回、9 回線。并且已知本變電站為地區(qū)人口約 200 萬，有大量工業(yè)和商 業(yè)企業(yè)的集中地區(qū)供電的樞紐站。供電對象為包括政府、學校、醫(yī)院、企業(yè)和軍事部 門等重要用戶。要求供電可靠高質量。由此擬定以下兩種方案作為選擇： 1.方案一 110kv 10kv 方案一 220kv 1 號 線 2 號 線 楊 三 線 楊 南 線 楊 屯 線 楊 麗 線 楊 親 線 圖 2-1 方案一 方案一 220kv 側及 110kv 側均采用雙母線接線方式，10kv 側則采用單母分段。 2.方案二 220kv 110kv 10kv1 號 線 2 號 線

20、楊 三 線 楊 南 線 楊 屯 線 楊 麗 線 楊 親 線 圖 2-2 方案二 方案二 220kv 側采用雙母線接線方式，110kv 側及 10kv 側均采用有專用旁路斷 路器的單母帶旁路接線方式。 2.3.2 方案的比較 1.220kv 側 由于本變電站所供電地區(qū)人口約 200 萬，有大量工業(yè)和商業(yè)企業(yè)的集中地區(qū)供電 的樞紐站。供電對象為包括政府、學校、醫(yī)院、企業(yè)和軍事部門等重要用戶。要求供 電可靠高質量。又考慮到隨著城市的發(fā)展供電需求會不斷上升，變電站進線回路要增 加所以 220kv 側采用雙母接線方式是合理的。 2.110kv 側 由于 220kv 側最大輸入功率為 260mva,110

21、kv 側最大負荷為 260mva，最小負荷為 130mva。由此可見本變電站的主要負荷在 110kv 側，所以 110kv 的可靠性要求比較高。 方案一采用雙母接線方式，而方案二采用單母帶旁路（有專用旁路斷路器） ，兩種方案 的造價差不多，可靠性也差不多。但相比之下雙母接線方式其擴建較方便一些，而且 設備檢修時也沒有單母帶旁路接線方式那么復雜的隔離開關倒閘操作。所以雙母接線 方式更為適合 110kv 側。 3.10kv 側 方案一采用單母分段，方案二則采用單母帶旁路母線的接線方式，方案二的投資 略高于方案一，但其可靠性較高。但由于 10kv 側雖然有 9 回出線，但其中有兩條是備 用回路，且本

22、側的最小負荷為 25mva 最大負荷也只有 90mva，方案一完全能滿足其要 求，所以本側接線方式選擇單母分段較為適宜。 4.具體經濟性比較 為確定某一規(guī)劃設計方案，除了分析設計方案是否在技術上先進，可靠和適用外， 還要分析設計方案在經濟上是否合理。只有技術和經濟上兩個方面都合理的設計方案， 才能實施。因此，為實現(xiàn)電力建設項目決策的科學化，減少和避免投資失誤，提高經 濟效益，對各規(guī)劃設計方案必須進行技術經濟分析，作為設計方案選擇的主要依據之 一。 經濟性比較主要是對各種方案的綜合投資和年運行量進行綜合效益比較，為選擇 經濟上的最優(yōu)方案提供依據。計算時，可只計算各方案不同部分的投資和年運行費，

23、常用的技術經濟分析方法有：最小費用法；凈現(xiàn)值法；內部收益率法；抵償年限法。 .從電氣設備的數(shù)目及配電裝置上進行比較 表 2-1 隔離開關與斷路器數(shù)目 方 案 項 目 方案一方案二 220kv 配電裝置雙母線雙母線 110kv 配電裝置雙母線單母線旁路母線 10kv 配電裝置單母線分段單母線旁路母線 主變臺數(shù)22 220kv55 110kv88 斷路器的 數(shù)目 10kv1212 220kv1414 110kv2321 隔離開關 的數(shù)目 10kv2433 計算綜合投資 z z 0 z(1a/100) (元) 式中: 0 z為主體設備的綜合投資,包括變壓器高壓斷路器高壓隔離開關及配 電裝置等設備的中

24、和投資; a為不明顯的附加費用比例系數(shù),一般 220 取 70,110 取 90. 主體設備的綜合投資如下 表 2-2 主變價格 主變容量 mva每臺主變的參考價格(萬元/臺)變壓器的投資(萬元) 方案一 820 28201640 方案二 820 28201640 表 2-3 220kv 側斷路器投資 每臺斷路器的參數(shù)價格 (萬元/臺) 方案一斷路器投資 (萬元) 方案二斷路器的投資 (萬元) 1055105=525 5105525 表 2-4 220kv 側隔離開關投資 每臺隔離開關的參數(shù)價格(萬 元/臺) 方案一隔離開關投資 (萬元) 方案二隔離開關的投資 (萬元) 5.5 145.577

25、145.577 表 2-5110kv 側斷路器投資 每臺斷路器的參數(shù)價格 (萬元/臺) 方案一斷路器投資 (萬元) 方案二斷路器的投資 (萬元) 65 865520865520 表 2-6 110kv 側隔離開關投資 每臺隔離開關的參數(shù)價格(萬元 /臺) 方案一隔離開關投資 (萬元) 方案二隔離開關的投資 (萬元) 2.5 232.557.5212.552.5 表 2-7 10kv 側斷路器投資 每臺斷路器的參數(shù)價格 (萬元/臺) 方案一斷路器投資 (萬元) 方案二斷路器的投資 (萬元) 30 12303601230360 表 2-8 10kv 側隔離開關投資 每臺隔離開關的參數(shù)價格(萬元 /

26、臺) 方案一隔離開關投資 (萬元) 方案二隔離開關的投資 (萬元) 1.7 241.740.8331.756.1 表 2-9 兩種方案經濟性比較 方案一方案二 主 體 設 備 總 投 資 (萬 元) 3 . 3220 8 . 40360 5 . 57520775251640 0 z 6 . 3230 1 . 56360 5 . 52520775251640 0 z 綜 合 投 資 (萬 元) z 0 z(1100a) 3220.3（10.7）5474.5 z 0 z(1100a) 3230.6（10.7）5492.0 綜合考慮兩種電氣主接線方案的可靠性，靈活性和經濟性，結合實際情況，確定 第一

27、種方案為設計的最終采用方案。 表 2-10 方案比較 項目可靠性靈活性經濟性 方案一 220kv 側及 110kv 側均采用雙母線接 線方式，10kv 側則 采用單母分段 各側都達到了可靠性 要求 1.檢修、調試相對靈 活； 2.各種電壓級接線都 便于擴建和發(fā)展。 設備相對多，投資 較大，但對供電可 靠性的優(yōu)先保障是 必要的 方案二 220kv 側采用雙母 線接線方式， 110kv 側及 10kv 側 均采用有專用旁路 斷路器的單母帶旁 路接線方式。 各側都達到了可靠性 要求 1.檢修、調試比較靈 活； 2.各種電壓級接線都 便于擴建和發(fā)展。 相對于方案一經濟 性更差。 綜上所述，本變電站電氣

28、主接線的設計采用方案一。 3. 主變壓器的選擇 3.1 主變壓器容量和臺數(shù)的選擇 3.1.1 主變壓器容量的選擇 變電站主變壓器容量的選擇一般有以下幾個原則： 按變電所建成后 510 年得規(guī)劃負荷選擇，并考慮到遠期 1020 的負荷發(fā)展。 對于城郊變電站，主變容量的確定應與城市規(guī)劃相結合。 根據變電所的負荷性質和電網結構來確定主變的容量。對于有重要負荷的變電 所，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器在計及過負荷能力后的允許時間內， 應保證一級、二級負荷的供電可靠；對于一般性的變電所應保證一臺主變壓器停運時 其余變壓器容量能滿足總負荷的 7080。 同級電壓的單臺變壓器的容量級別不應太多，應從

29、全網出發(fā)，推行系列化、標 準化。 本變電所主變壓器容量的確定。該變電站總容量 260mva ，220kv 側最大輸入 功率 260mva，1110kv 側最大負荷 260mva，10kv 側最大負荷 90mva。根據主變壓器容 量的確定原則，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能保證全部負荷的 70%以 上，可以確定單臺變壓器的額定容量： n s = =0.7260=182(mva) 經查閱相關資料，選擇主變壓器容量為 240mva。 3.2.2 主變壓器臺數(shù)的選擇 主變壓器臺數(shù)的選擇一般有以下原則： 對于大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側已構成環(huán)網的情況下，變電所以 裝設兩臺變壓器為宜。

30、 對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型專用供電所，在設計時應考慮裝設三臺主變 壓器的可能性。 對于規(guī)劃只裝設兩臺主變壓器的變電所，其變壓器應按大于變壓器基礎容量的 12 級設計，以便負荷發(fā)展時更換變壓器的容量。 3.2 主變壓器型式和結構的選擇 3.2.1 相數(shù)的選擇 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求運輸條件 的因素。特別是大型變壓器更是要考慮其運輸?shù)目夏苄?。一般相?shù)選擇有以下幾個原 則： 當不受運輸條件限制時，330kv 及以下的變電所及發(fā)電廠都采用三相變壓器。 當發(fā)電廠與系統(tǒng)連的電壓等級為 500kv 時，應在技術經濟比較以后再做出決定 選用三相變壓器還是、兩臺半容

31、量三相變壓器或單相變壓器組。 對于 500kv 變電所，除需考慮運輸條件外，應根據供電負荷及系統(tǒng)情況，分析 一臺（或一組）變壓器故障或停電檢修時對系統(tǒng)的影響。尤其是在建設初期，若主變 壓器是一組當一臺單相變壓故障，會使整組變壓器退出運行，造成全所停電。為此， 要經過經濟論證，來確定是選用單相還是三相變壓器。 3.2.2 繞組數(shù)量和聯(lián)接方式的選擇 1.繞組數(shù)量的選擇 最大容量為 125mw 及以下電廠，當有兩種升高電壓與用戶供電與聯(lián)系時，應采 用三繞組變壓器，各繞組的通過容量應達到變壓器額定容量的 15及以上。由于同容 量等級的三繞組變壓器要比雙繞組變壓器要貴 4050，運行維修也較為復雜，當

32、臺數(shù)過多數(shù)回造成中壓側短路容量過大。因此要給予限制，一般兩種升高電壓等級的 三繞組變壓器不超過兩臺。 對于 200mw 及以上的機組，考慮到運行的可靠、靈活及經濟性問題一般不采用 三繞組變壓器。 聯(lián)絡變壓器一般應選用三繞組變壓器，其低壓繞組可接高壓廠用啟動備用變 壓器或無功補償設備。 在有三種電壓等級的變電所，如通過主變壓器各側繞組的功率達均達到該變壓 器額定容量的 15及以上，或低壓側雖無負荷，但在變電所內需裝無功補償設備時， 主變宜采用三繞組變壓器。對于具有直接將高壓降為供電低壓條件的變電所，為減少 重復降壓容量可采用雙繞組變壓器。 綜上所述本變電所有三種電壓等級，即 220kv、110k

33、v 和 10kv，主變宜采用三繞 組變壓器。 2.繞組接線方式的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng) 采用的繞組連接方式只有丫和，高、中、低三側繞組如何結合要根據具體工作來確 定。 我國 110kv 及以上電壓，變壓器繞組多采用丫連接；35kv 亦采用丫連接，其中性 點多通過消弧線圈接地。35kv 以下電壓，變壓器繞組多采用連接，故 10kv 采用 連接。 綜上所述，本變電站主變壓器 220kv/110kv/10kv 側繞組對應的連接方式為丫/丫 /。 3.3 主變壓器的選擇結果 由電力工程電氣設備手冊：電氣一次部分 ，選定本變電站主變壓器為兩臺額定 容

34、量為 240mva，可帶負荷調壓的三繞組變壓器。 主變壓器的技術參數(shù)如下所示： 型號：sfps7-240000/220； 額定容量(kva)：240000； 額定電壓（kv）: 高壓：22022.5%；中壓：121 ；低壓：11； 容量比：100/100/50； 聯(lián)結組別號：yn/yn0/d11； 空載損耗(kw)：187；負載損耗（kw）：800； 短路電壓百分值（）： 高-中：1214；高-低：2224；中-低：79； 空載電流百分值（）：0.42。 4. 短路電流計算 短路電流計算是變電站設計的必要環(huán)節(jié)，進行短路電流計算的目的如下：電 氣主接線比選選擇導體和電氣確定中性點接地方式計算軟導

35、體的短路搖擺確 定分裂導線間隔棒的間距驗證接地裝置的接觸電壓和跨步電壓 選擇繼電保護裝置 和進行整定計算。 4.1 各元件標幺值計算 取標準容量： b s=1000mva，標準電壓 b u = e 5.01u ( e u 為各側額定電壓)。220kv 電網容量為 3000mw，主變壓器三繞組容量為 100/100/50，% )21( k u=13， % )32( k u=8，% )13( k u=23。 系統(tǒng)電抗計算，樞紐變電站站的功率因素一般很高，超過 0.95，這里計算系統(tǒng)電 抗功率因素按 1 估算。 333.30 220 1000 3000 220 2 2 * s x 4.1.1 主變壓

36、器各繞組電抗標幺值計算 % 1k u= 2 1 （% )21( k u+% )13( k u% )32( k u）= 2 1 (13+238)=14 % 2k u= 2 1 （% )21( k u+% )32( k u% )13( k u）= 2 1 (13+823)=-11 % 3k u= 2 1 （% )13( k u+% )32( k u% )21( k u）= 2 1 (23+813)=9 * t r (100)= 2 2 2000 n nk s up = 2 2 2402000 220800 =0.336() 5830 . 0 %)100(2%)50( * tt rr() n bk

37、t s su x 100 % 2 * 2 = 240100 10001 =0.0420 n bk t s su x 100 % 3 * 3 = 240100 10009 =0.3750 4.1.2 220kv 側電抗標幺值計算 1. 1 號線： ）（kv2302205.015.01 e1 uub 140.00 230 1000 74 . 0 22 1 * 1 b b u s rr 870.00 230 1000 60 . 4 22 1 * 1 b b u s xx 0567 . 0 230 1000 00 . 3 22 )0(1 * )0(1 b b u s rr 688.20 230 100

38、0 22.14 22 )0(1 * )0(1 b b u s xx 2. 2 號線： ）（kv2302205.015.01 e1 uub 191.00 230 1000 01 . 1 22 2 * 2 b b u s rr 0836 . 0 230 1000 42 . 4 22 2 * 2 b b u s xx 0849 . 0 230 1000 49 . 4 22 )0(2 * )0(2 b b u s rr 2760 . 0 230 1000 60.14 22 )0(2 * )0(2 b b u s xx 4.1.3 110kv 側電抗標幺值計算 1. 3 號線（楊三線） 電纜型號為 yj

39、lw03-64，長度 4.07km，這里采用青島漢纜股份有限公司生產的 yjlw03-64/110-1*800 電力電纜，km/27 . 0 3 r，km/43 . 0 3 x。 ）（kv1151105.015.01 e2 uub 0831 . 0 115 1000 07 . 4 27 . 0 22 33 * 3 b b u s lrr 1323 . 0 115 1000 07 . 4 43 . 0 22 33 * 3 b b u s lxx 對于一般高壓線路，當線路情況不明時，可做近似估計，如表 4-1 所示，本設計 中 110kv 線路采用有良導體架空地線雙回線路，故取0 . 3/ )1(

40、)0( xx即可。 表 4-1 架空線路零序電抗與正序電抗比值 線路類型線路類型 )1()0( / xx 線路類型線路類型 )1()0( / xx 無架空地線單回線路無架空地線單回線路 無架空地線雙回線路無架空地線雙回線路 有鐵磁導體架空地線單回線有鐵磁導體架空地線單回線 路路 3.5 5.5 3.0 有鐵磁導體架空地線雙回線有鐵磁導體架空地線雙回線 路路 有良導體架空地線單回線路有良導體架空地線單回線路 有良導體架空地線雙回線路有良導體架空地線雙回線路 4.7 2.0 3.0 3969. 01323 . 0 .030 . 3 * 3 * )0(3 xx 2. 4 號線（楊南線） ）（kv11

41、51105.015.01 e2 uub 0813 . 0 115 1000 15 . 8 132 . 0 22 44 * 4 b b u s lrr 471.20 115 1000 15 . 8 401 . 0 22 44 * 4 b b u s lxx 7413 . 0 2471 . 0 .030 . 3 * 4 * )0(4 xx 3. 5 號線（楊屯線） 電纜型號為 yjlw03-110-400，長度 3.9km，km/162 . 0 5 r，km/300 . 0 5 x。 ）（kv1151105.015.01 e2 uub 478.00 115 1000 .93162 . 0 22 5

42、5 * 5 b b u s lrr 885.00 115 1000 .93300 . 0 22 55 * 5 b b u s lxx 2655 . 0 885.000 . 30 . 3 * 5 * )0(5 xx 4. 6 號線（楊麗線） 電纜型號為 yjlw03-110-400，長度 2.86km， km/2396 . 0 5 rkm/363. 0 5 x 。 ）（kv1151105.015.01 e2 uub 518.00 115 1000 2.862396 . 0 22 66 * 6 b b u s lrr 0785 . 0 115 1000 2.86363 . 0 22 66 * 6

43、b b u s lxx 2355 . 0 785.000 . 30 . 3 * 6 * )0(6 xx 57 號線（楊親線） ）（kv1151105.015.01 e2 uub 0141 . 0 115 1000 78 . 1 105 . 0 22 77 * 7 b b u s lrr 0530 . 0 115 1000 78 . 1 394 . 0 22 77 * 7 b b u s lxx 159 . 0 0530 . 0 .030 . 3 * 7 * )0(7 xx 4.2 等效電路圖的化簡 變電站簡化電路圖如圖 4-1 所示： 0.3333 0.0870 0.0863 0.583 -0

44、.042 0.375 220kv 110kv 10kv 0.0183/0.0550 圖 4-1 1線路電抗等效 759.300426 . 0 33.300836 . 0 /0870 . 0 333.30/ * 2 * 1 * 220 ）（）（xxxx s 0183 . 0 0530 . 0 /0785 . 0 /0885 . 0 /2471 . 0 /1323 . 0 / * 7 * 6 * 5 * 4 * 3 * 110 xxxxxx 2星形連接轉換為三角形連接 0.6903 6.1634 0.4440 220kv 110kv 10kv 0.0183/0.0550 0.3759/0.1362

45、 圖 4-2 6903 . 0 ) 375 . 0 042 . 0 583 . 0 042 . 0 583 . 0 ( 2 1 )( 2 1 * 3 * 2 * 1 * 2 * 1 * 21 t tt tt x xx xxx .44400) 583 . 0 375 . 0 042 . 0 375 . 0 042 . 0 ( 2 1 )( 2 1 * 1 * 3 * 2 * 3 * 2 * 32 t tt tt x xx xxx 6.1634) 042 . 0 375 . 0 583 . 0 375 . 0 583 . 0 ( 2 1 )( 2 1 * 2 * 3 * 1 * 3 * 1 * 3

46、1 t tt tt x xx xxx 3三角形連接轉換為星形連接： 0.5830 0.0420 0.3750 220kv 110kv 10kv 0.0183/0.0550 0.3759/0.1362 圖 4-3 5830 . 0 1634 . 6 4440 . 0 6903 . 0 1634 . 6 6903 . 0 * 31 * 32 * 21 * 31 * 21 * 1 xxx xx x 0420 . 0 1634 . 6 4440 . 0 6903 . 0 4440 . 0 6903 . 0 * 31 * 32 * 21 * 32 * 21 * 2 xxx xx x 3750 . 0 1

47、634 . 6 4440 . 0 6903 . 0 1634 . 6 4440 . 0 * 31 * 32 * 21 * 31 * 32 * 3 xxx xx x 4.3 各序網圖 1362 . 0 2760 . 0 /2688 . 0 / * )0(2 * )0(1 * )0(220 xxx 0550 . 0 159 . 0 /2355 . 0 /2655 . 0 /7413 . 0 /3969 . 0 / * )0(7 * )0(6 * )0(5 * )0(4 * )0(3 * )0(110 xxxxxx 0.3759 0.5830 0.0420 0.3750 0.0183 220kv 1

48、10kv 10kv 圖 4-4 正、負序網絡圖 0.3750 0.1362 0.5830 0.0420 0.0550 220kv 110kv 10kv 圖 4-5 零序網絡圖 4.4 短路電流計算 4.4.1 220kv 母線短路時的短路電流計算 220kv 0.3759/0.1362 圖 4-6 220kv 母線短路系統(tǒng)等值電路圖 )(510 . 2 2303 1000 3 1 1 ka u s i b b b 759.30333.300426 . 0 )2(1 * )1(1 * xx 1104 . 0 5830 . 0 /1362 . 0 )0(1 * x 1.三相短路電流 （1）有名值：

49、）（ka77.6610.52603.62105 . 2 3759 . 0 11 1 * bf i x i （2）沖擊電流：)ka(97.91677.6628 . 128 . 1 fsh ii （3）短路電流的最大有效值： )ka(49.11077.6652 . 1 52 . 1 ) 18 . 1 (21) 1(21 ffmfm iikii （4）短路容量：)mva(266177.6623032303 fk is 2.單相接地短路電流 160 . 1 .11040759.30759.30 11 )0(1 * )2(1 * )1(1 * * xxx i f 3.兩相短路電流 30.31 759.3

50、0759.30 11 )2(1 * )1(1 * * xx i f 4.兩相接地短路電流 168 . 2 1104 . 0 3759 . 0 1104 . 0 3759 . 0 3759 . 0 1 / 1 )0(1 * )2(1 * )1(1 * * xxx i f 4.4.2 110kv 母線短路時的短路電流計算 )ka(204.05 1153 1000 3 2 2 b b b u s i 009.01420.00830.503759 . 0 12 * 22 ）（ ）（ xx 0420 . 0 )0(2 * x 110kv 220kv 0.3759/0.1362 0.5830 0.0420

51、 0.0183/0.0550 圖 4-7 110kv 母線短路系統(tǒng)等電路圖 1.三相短路電流 （1）有名值：）（ka16.05204.059991 . 0 204.05 .00091 11 2 * bf i x i （2）沖擊電流：69.71216.0528 . 128 . 1 fsh ii（ka） （3）短路電流的最大有效值： )(24.6716.0552 . 1 52. 1) 18 . 1 (21) 1(21kaiikii ffmfm （4）短路容量：)(100016.0511531153mvais fk 2.單相接地短路電流 489 . 0 0420 . 0 0009 . 1 0009

52、. 1 11 )0(2 * )2(2 * )1(2 * * xxx i f 3.兩相短路電流 500 . 0 0009 . 1 0009 . 1 11 )2(2 * )1(2 * * xx i f 4.兩相接地短路電流 960 . 0 0420 . 0 0009 . 1 0420 . 0 0009 . 1 0009 . 1 1 / 1 )0(2 * )2(2 * )1(2 * * xxx i f 4.4.3 10kv 母線短路時的短路電流計算 10kv 220kv 0.3759/0.1362 0.5830 0.3750 圖 4-8 10kv 母線短路系統(tǒng)電路圖 )(986.54 5 . 103

53、 1000 3 3 3 ka u s i b b b 3339 . 1 3750 . 0 5830 . 0 3759 . 0 13 * 23 * ）（）（xx 3750 . 0 )0(3 * x 1. 三相短路電流 （1）有名值：）（ ）（ ka22.241986.54497.70986.54 339.31 11 3 13 * bf i x i （2）沖擊電流：34.910422.24128 . 128 . 1 fsh ii（ka） （3）短路電流的最大有效值： )(57.66222.24152 . 1 52 . 1 ) 18 . 1 (21) 1(21kaiikii ffmfm （4）短路容

54、量：)(75022.241 5 . 103113mvais fk 2. 單相接地短路電流 329 . 0 3750 . 0 3339 . 1 3339 . 1 11 )0(3 * )2(3 * )1(3 * * xxx i f 3. 兩相短路電流 375 . 0 3339 . 1 3339 . 1 11 )2(3 * )1(3 * * xx i f 4. 兩相接地短路電流 615 . 0 3750 . 0 3339 . 1 3750 . 0 3339 . 1 3339 . 1 1 / 1 )0(3 * )2(3 * )1(3 * * xxx i f 5. 短路電流計算結果 由計算可知三相短路電

55、流最大，取最大短路電流值列表如下： 表 4-2 短路計算結果表（有名值） 短路點基準電壓 (kv)短路電流 (ka)沖擊電流 (ka)短路容量 (mva) k12306.67716.9972661 k21155.01612.7691000 k31141.222104.934750 5. 高壓電器的選擇 高壓電器一般有電抗器、電流電壓互感器、熔斷器、隔離開關、負荷開關、避雷 器等等。他們的合理選擇直接關系到其它設備（如變壓器、發(fā)電機等）及整個電網的 安全、可靠、經濟運行。所以在進行電器選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全、 可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。

56、盡管 電力系統(tǒng)中各種電氣設備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同， 但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進 行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 5.1 概述 5.1.1 高壓電器選擇的一般原則： （1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展； （2）應按當?shù)丨h(huán)境條件校核； （3）應力求技術先進和經濟合理； （4）與整個工程的建設標準應協(xié)調一致； （5）同類設備應盡量減少品種； （6）擴建工程應盡量使新老電氣設備型號一致； （7）選用新產品，均應具有可靠的實驗數(shù)據，并經正式鑒定合格。 并經正式鑒定合格。在特殊情況下

57、，選用未經正式鑒定的產品時應經上級批準。 5.1.2 高壓電器選擇的技術條件： 選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正 常運行。同時，所選擇導線和電氣設備應按短路條件下進行動、熱穩(wěn)定校驗。各種高 壓設備的一般技術條件如表 5-1 所示： 1.長期工作條件 電壓 選取電器允許的最高工作電壓 max u不低于最高工作電壓 g u ，即 gmax uu 表 5-1 高壓電器技術條件 短路穩(wěn)定性 序號電器名稱 額定 電 壓 （ka） 額定 電 流 (a 額定 容 量 (kva) 機械 荷 載 (n) 額定開 斷電流 (ka) 熱穩(wěn)定動穩(wěn)定 絕緣水 平 1斷路器 2隔離開

58、關 3組合電器 4負荷開關 5熔斷器 6電流互感器 7電壓互感器 8電抗器 9消弧線圈 10避雷器 11封閉電器 12穿墻套管 13絕緣子 電流 選用的電器額定電流 k i 不得低于所在回路在各種可能運行方式的持續(xù)工作電流 g i ， 即: gk ii 機械負荷 所選電器端子的允許機械負荷應大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。 2. 短路穩(wěn)定條件 校驗的一般原則 電器在選定后應按最大可能通過的電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。用熔斷器保護的電 器可不進行熱穩(wěn)定校驗；當熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定；用熔斷器保護的 電壓互感器回路可不驗算動、熱穩(wěn)定。 短路的熱穩(wěn)定條件 kt qti 2 式中：

59、 k q 短路電流在計算時間內產生的熱效應（sk 2 a） t i t 秒內設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（ka） t設備允許通過的熱穩(wěn)定時間（s） 短路的動穩(wěn)定條件 sh ii es 式中 es i電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值（ka） h is短路沖擊電流幅值（ka） 3. 絕緣水平 在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內、外絕緣必須保證必要的可靠性。 4. 環(huán)境條件 選擇電器考慮到其使用環(huán)境是必要的，主要考慮的有以下條件：溫度、日照、風速、 冰雪、濕度、污穢、海拔、地震等等。 5.2 斷路器的選擇 高壓斷路器是發(fā)電廠和變電站電氣主系統(tǒng)的重要開關電器。高壓斷路器主要功能 是：正常運行倒換運

60、行方式，把設備或線路接入電網或推出運行，起著控制作用；當 設備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路，保證無故障部分正常運行，起著保護 作用。高壓斷路器是開關電器中最為完善的一種設備，其最大特點是能斷開電器中負 荷電流和短路電流。 5.2.1 斷路器選擇的一般原則 斷路器的選擇一般從其種類和形式、額定電壓、額定電流、開斷電流、動熱穩(wěn)定 校驗幾方面入手。斷路器按采用的滅弧介質可分為油路(多油、少油)、壓縮空氣、 6 sf 及真空斷路器。關于它們列表如下： 表 5-2 高壓斷路器校驗項目 項目額定電壓額定電流開斷電流 短路關合 電流 熱穩(wěn)定動穩(wěn)定 高壓斷路器 snn uu max iin kbr i