《220KV降壓變電所初步設(shè)計》課程設(shè)計報告

1、220kv220kv 降壓變電所初步設(shè)計降壓變電所初步設(shè)計課程設(shè)計報告課程設(shè)計報告系系 別：別： 機電與自動化學院機電與自動化學院 專業(yè)班級：專業(yè)班級： 電氣電氣 0705 學生姓名：學生姓名： 學生學號：學生學號： 指導教師：指導教師： （課程設(shè)計時間：2010 年 12 月 13 日2010 年 12 月 31 日）華中科技大學武昌分校華中科技大學武昌分校1目目 錄錄1 變電所的原始資料 .21.1 變電所的規(guī)模.21.2 變電所的基本數(shù)據(jù).21.3 所址情況.22 主變壓器容量，臺數(shù)及形式的選擇 .22.1 概述.22.2 主變壓器臺數(shù)的選擇.32.3 主變壓器容量的選擇.32.4 主變

2、壓器型式的選擇.33 電氣主接線的選擇 .43.1 概述 .43.2 主接線的方式選擇.43.3 選擇設(shè)計方案 .64 變電所短路電流計算 .74.1 概述.74.2 短路計算的目的及假設(shè).74.3 計算參數(shù) .84.4 短路情況分析.95 變電所電氣設(shè)備的選擇 .105.1 概述.105.2 斷路器的選擇.135.3 補償裝置容量的選擇 .146 主變壓器保護.156.1 概述 .156.2 變電所主變保護的配置 .156.3 限流電抗器的選擇.197. 防雷及接地體設(shè)計.207.1 概述 .207.2 防雷保護的設(shè)計 .207.3 接地裝置的設(shè)計 .217.4 主變壓器中性點放電間隙保護

3、.21參考文獻 .2321、變電所的原始資料1.1 變電所的規(guī)模 本次變電所的設(shè)計為一區(qū)域性變電所，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠、化纖廠供電，在變電所附近還有 10kv 地區(qū)負荷。本變電所的電壓等級為22011010kv，220kv 是電源側(cè)電壓，110kv 和 10kv 是二次負荷側(cè)電壓。待設(shè)計的變電所，220kv 線路 5 回，其中 2 回與系統(tǒng)、2 回與電廠相連、備用一回；110kv 送出 4 回線路，備用一回；10kv 送出 12 回線路；該變電所的所址，地勢平坦，交通方便。1.2 變電所的基本數(shù)據(jù)110kv 和 10kv 用戶負荷統(tǒng)計資料見下表。最大負荷利用小時數(shù)tmax5500h，同時率取 0

4、.9，線路損耗取 6。主要負荷見表 1：最大負荷（kw）cos回路數(shù)線路全長（km）重要負荷百分數(shù)（%）煉鋼廠420000.95065化纖長320000.958070礦機廠1800機械廠1900汽車廠1700電機廠2000煉油廠2200飼料廠800用戶名稱110kv10kv620.952 表 11.3 所址情況該變電所的所址，地勢平坦，交通方便。最高氣溫 40、最低氣溫-20，主導風向冬季為西北風，夏季為東南風，最大風速 25ms、海拔 600m，最大凍土層厚 0.6m，地震級為 6 度。2 主變壓器容量，臺數(shù)及形式的選擇32.1 概述在發(fā)電廠和變電所中，用來向系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為

5、主變壓器。主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除依據(jù)傳遞容量的原始資料外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng) 510 年發(fā)展規(guī)劃、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進行綜合分析和合理選擇。變電所主變壓器容量，一般應(yīng)按 510 年規(guī)劃、負荷性質(zhì)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等綜合考慮確定其容量。對重要變電所，應(yīng)考慮當一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力允許時間內(nèi)，應(yīng)滿足類及類負荷的供電；對一般性變電所，當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負荷的 70%以上。2.2 主變壓器臺數(shù)的選擇 由設(shè)計要求可知，本次設(shè)計的是 220kv 降壓變電所，它是以 220kv 輸出功率

6、為主。把所受的功率通過主變傳輸至 110kv 及 10kv 母線上。若全所停電后，將引起下一級變電所與地區(qū)的電力設(shè)備全部停電，影響整個市區(qū)的供電，因此選擇主變壓器臺數(shù)時，要確保供電的可靠性。為了保證供電可靠性，避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺主變壓器。當裝設(shè)三臺及三臺以上時，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復雜，且投資增大，同時增大了占用面積和配電設(shè)備及用電保護的復雜性，以及帶來維護和倒閘操作等許多復雜化。而且還會造成中壓側(cè)短路容量過大，不宜選擇輕型設(shè)備。考慮到兩臺主變壓器同時發(fā)生故障機率較小。適用遠期負荷的增長以及擴建，而當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺

7、主變壓器可承擔 70%的負荷保證全變電所的正常供電。2.3 主變壓器容量的選擇主變壓器容量的選擇，變壓器的最大負荷為 pm=k0p。對于具有兩臺變壓器的變電所。其中一臺主變壓器的容量應(yīng)大于等于 70%的全部負荷或全部重要負荷。兩者中，取最大值作為確定主變的容量依據(jù)。=57150kw0.7cosmeps故選用兩臺 osfp7-6000/220 三繞組變壓器。42.4 主變壓器類型的選擇 在 330kv 及以下電力系統(tǒng)中，一般都選用三相變壓器。如采用單項變壓器組，則投資大、占地多、運行損耗也較大，同時也使配電裝置結(jié)果復雜。如果變電所采用的變壓器兩種降壓電壓級降壓，當最大機組容量為 125mw及以下

8、時，多采用三繞組變壓器，因為一臺三繞組變壓器的價格以及所使用的控制電器和輔助設(shè)備，與相應(yīng)的兩臺雙繞組變壓器相比都較少。在 110kv 及以上中性點直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變壓器的場所，均可優(yōu)先選用自耦變壓器，它損耗小、體積小、效率高。另外主變壓器無需選用有載調(diào)壓，選用無勵磁調(diào)壓即可。3 電氣主接線的選擇3.1 概述變電所電氣主接線設(shè)計是依據(jù)變電所的最高電壓等級和變電所的性質(zhì)，選擇出一種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應(yīng)的接線方式。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的重要組成部分，它表明變電所內(nèi)的變壓器、各電壓等級的線路、無功補償設(shè)備以最優(yōu)的接線方式與電力系統(tǒng)連接，同時也表明在變電所內(nèi)各種電

9、氣設(shè)備之間的連接方式。一個變電所的主接線包括高壓側(cè)、中壓側(cè)、低壓側(cè)以及變壓器的接線。因各側(cè)所接的系統(tǒng)情況不同， 進出回路數(shù)不同，接線方式也不同。變電所的電氣主接線設(shè)計是整個變電所設(shè)計的核心技術(shù)。它對變電所內(nèi)電氣設(shè)備的選擇、布置，繼電保護及自動裝置的設(shè)計，變電所總平面布置的設(shè)計，都起決定性作用。3.2 主接線的方式選擇對變電所電氣主接線的設(shè)計一般從可靠性，靈活性和經(jīng)濟性等方面進行評價。常用的各種接線方式有以下幾種：（1）變壓器線路組接線這種接線是一臺變壓器與一條線路構(gòu)成一個接線單元。常用的接線方式有兩種：一種是變壓器低壓側(cè)沒有電源，在變壓器和線路之間只裝設(shè)一組帶接地刀閘的隔離開關(guān)，不裝設(shè)斷路器。

10、另一種是在變壓器和5線路間除了裝設(shè)一組帶接地刀閘的隔離開關(guān)外，還裝設(shè)斷路器。當新路故障時，由線路對側(cè)和本側(cè)保護動作，線路兩側(cè)斷路器切除故障當變壓器故障時，變壓器保護動作，由變壓器兩側(cè)斷路器切除故障這種接線可用于變壓器低壓側(cè)有電源或無電源的情況。（2）橋接線在兩個變壓器線路組接線之間裝設(shè)一臺橋斷路器便構(gòu)成了橋接線。在橋接線中，4 個元件只用 3 臺斷路器，是一種節(jié)省斷路器的接線方式。橋接線又分為內(nèi)橋接線、外橋接線和擴大橋接線。橋接線可作為最終接線，也可作為過渡接線。只要在布置上留有位置，橋接線可過渡到單母線接線、但母線分段接線、雙母線接線、雙母線分段接線。（3）單母線接線 這種接線的特點是設(shè)有一

11、條匯流母線。電源線和負荷線均通過一臺斷路器就接到母線上。它是母線制接線中最簡單的一種接線其優(yōu)點是接線簡單、清晰，采用設(shè)備少、造價低、操作方便、擴建容易。缺點是可靠性不高，當任一接線元件故障，斷路器據(jù)動或母線故障，都將造成整個配電裝置全停。母線和母線隔離開關(guān)檢修，整個配電裝置亦將全停。（4）單母線分段接線 用斷路器將母線分段，分段后母線和母線隔離開關(guān)可分段輪流檢修。這種接線除了具有單母線接線的簡單、清晰等優(yōu)點外，增加分段斷路器后，提高了可靠性。因此這種接線的應(yīng)用范圍比單母線接線廣。其缺點是當分段斷路器故障時，整個配電裝置會全停；母線和母線隔離開關(guān)檢修是，該段母線上連接的元件都會在檢修期間停電。（

12、5）雙母線接線 為了克服單母線分段接線在母線和母線隔離開關(guān)檢修時，該段母線上連接的元件都要在檢修期間停電的缺點而發(fā)展出來的雙母線接線。這種接線，每一元件通過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)連接到兩組母線上，兩組母線間通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接。雙母線接線與單母線接線相比，具有較高的可靠性和靈活性。（6）雙母線分段接線 當雙母線接線配電裝置的進、出線回路數(shù)多時，可增加可靠性和運行上的靈活性，可在雙母線中的一條或兩條母線上加分段斷路器，形成雙母線單分段接線或雙母線雙分段接線。雙母線分段或雙分段接線克服了雙母線接線存在全?？赡苄缘娜秉c，縮小了故障停電范圍，提高了接線的可靠性。特別是雙母線分段，比雙母線單分段接線

13、只多一臺分段斷路器和一組6母線電壓互感器和避雷器。雙母線分段接線母線保護接線比單分段母線保護接線簡單，可靠性也較高。（7）帶旁路母線的母線制接線 帶旁路母線的接線可分為單母線帶旁路、單母線分段帶旁路、雙母線帶旁路、雙母線分段帶旁路等接線方式。加旁路母線及旁路斷路器的目的是利用一套共用的母線、公用的斷路器和公用的保護裝置。在母線引出各元件的斷路器、保護裝置需停電檢修時，通過旁路母線由旁路斷路器及其保護代替，而引出元件可不停電。（8）3/2 斷路器接線 2/3 斷路器接線中有兩條主母線，在兩主母線之間串接三臺斷路器，組成一整串，每串中兩臺斷路器之間引出一回線路或一組變壓器。每個元件占有 3/2 臺

14、斷路器，3/2 斷路器接線名稱由此得來。（9）雙母線雙斷路器接線 在接線中有兩條母線，每一元件經(jīng)兩臺斷路器分別接在兩條母線上。每一元件可以方便、靈活的接在任一條母線上。斷路器檢修和母線故障時，元件不需要停電。它具有 3/2 斷路器接線的一些優(yōu)點。當元件較多時母線可以分段。（10）4/3 斷路器接線 這是由 3/2 斷路器接線演變來的接線方式，即在3/2 斷路器接線的串內(nèi)再串入一臺新的斷路器，就可再引出一個元件，形成四臺斷路器接三個元件的接線方式。3.3 選擇設(shè)計方案按 sdj2-88220-500kv 變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程規(guī)定， “220kv 配電裝置出線在四回及以上時，宜采用雙母線及其他接線”

15、 ，故設(shè)計中考慮下了兩個方案，方案一采用雙母線接線，該接線變壓器接在不同的母線上，負荷分配均勻，調(diào)度靈活方便，運行可靠性高，任一條母線或母線上的設(shè)備檢修，不需要停掉線路，但出線間隔內(nèi)任一設(shè)備檢修，此線路需停電。方案二采用單母線待旁路母線，該線路簡單清晰，投資略小，出線及主變間隔斷路器檢修，不需停電，單母線檢修或故障時，220kv 配電裝置全停。本工程 220kv 斷路器采用 sf6斷路器，其檢修周期長，可靠性高，故可不設(shè)旁路母線。又由于有兩個回路，一回路停運時，仍滿足 n-1 原則，本設(shè)計采用了雙母線接線。對 110kv 側(cè)的接線方式，出線僅為四回，按照規(guī)程要求，宜采單母線分段7接線。對 10

16、kv 側(cè)的接線方式，按照規(guī)程要求，宜采用單母線分段接線，對重要的回路，均以雙回路供電，保證供電的可靠性?？紤]到減小配電裝置的占地和占用空間，消除火災(zāi)、爆炸的隱患及環(huán)境保護的要求，主接線不采用帶旁路的接線，且斷路器選用性能比少油斷路器好的真空斷路器。4、變電所短路電流計算4.1 概述電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會破壞用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運行。電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩相短路較少，三相短路的機會最少。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴重，應(yīng)給以足夠

17、的重視。因此，我們都采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。4.2 短路計算的目的及假設(shè)4.2.1 短路電流計算目的短路電流計算目的是：（1） 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。（2） 在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。（3） 在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距離。（4） 在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。（5） 按接地裝置的設(shè)計，也需用短路

18、電流。4.2.2 短路計算基本假設(shè)8短路計算基本假設(shè)是：（1） 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；（2） 所有電源的電動勢相位角相同；（3） 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小而發(fā)生變化；（4） 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；（5） 元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負荷的影響；（6） 系統(tǒng)短路時是金屬性短路。4.2.3 短路電流計算基準值高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，采用標幺值進行計算，為了計算方便選取如下基準值：基準容量：= 100mvags基準電壓：（kv） 10.5 115 230gu基準電流： （ka） 0.502 0.2

19、51ji4.2.4 短路電流計算的步驟（1） 計算各元件電抗標幺值，并折算到同一基準容量下；（2） 給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；（3） 選擇短路點；（4） 對網(wǎng)絡(luò)進行化簡，把供電系統(tǒng)看成為無限大系統(tǒng)，不考慮短路電流周期分量的衰減求出電流對短路點的電抗標幺值，并計算短路電流的標幺值、有名值；標幺值： 有名值： *1 = diix d*didjii i（5） 計算短路容量、短路電流沖擊值；短路容量： 短路電流沖擊值：3gsu i i = 2.55cji（6） 列出短路電流計算并得出結(jié)果。4.3 計算參數(shù)所選擇變壓器的參數(shù)如表 2:9阻抗電壓高一中中一低 高一低%8101824 2834表 2 變壓器的參

20、數(shù)各繞組等值電抗取 10，取 20，取 30(1 2)vs(2 3)vs(3 1)vs其中 1 代表高壓端，2 代表中壓端。3 代表低壓端。則：% = （% + %）= （10+3020）= 101vs12(1 2)vs(3 1)vs(2 3)vs12% = （% + %）= （10+ 2030）=02vs12(1 2)vs(2 3)vs(3 1)vs12% = （% + %）= （20 + 3010）=203vs12(2 3)vs(3 1)vs(1 2)vs12各繞組等值電抗標么值為： = = 0.0511vs %100jnsxs1010060120 = = 022vs %100jnsxs0

21、10060120 = = 0.133vs %100jnsxs20100601204.4 短路情況分析4.4.1 220kv 母線發(fā)生三相短路當 220kv 母線發(fā)生三相短路時，即 d1點短路時 10kv 和 110kv 母線側(cè)因沒有電源，無法向 220kv 側(cè)提供短路電流，可略去不計。21001*21100dli換算到 220kv 短路電流有名值為：10100*215.27()33230bdlbsiikau取 = 1.8chk短路電流全電流最大有效值為：= i = 2 i = 1.51ichi212(1)uk1 + 2(1.8 - 1)=8.0（ka ）4.4.2 110kv 母線上發(fā)生三相短

22、路當 110kv 母線上發(fā)生三相短路時，把計為，即：123xxx6x = =6x123xxx0.050.050.050.017則761000.50.0562100xx= *2id117.860.056換算到 110kv 的短路電流有名值為： =ka*2= idi3bbsu10017.868.973 1154.4.3 10kv 母線值發(fā)生三相短路當 10kv 母線值發(fā)生三相短路，0.056861000.52100xx= *3id117.860.056換算到 110kv 的短路電流有名值為： =ka*2= idi3bbsu10017.8698.23 10.5 115 變電所電氣設(shè)備的選擇5.1 概

23、述導體和電器的選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟的重要條件。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程的實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。5.1.1 電氣設(shè)備的選擇原則電氣設(shè)備選擇的一般原則是：（1） 應(yīng)滿足導體和電器正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要；（2） 應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件校驗；（3） 應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理；（4） 選擇導體時應(yīng)盡量減少品種；（5） 擴建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號一致；（6） 選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。5.1.2 電氣

24、設(shè)備選擇的技術(shù)條件（1） 按正常工作條件選擇導體和電器 電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運行maxyu電壓maxgu即：maxyumaxgu一般電纜和電器允許的最高工作電壓，當額定電壓在 220kv 及以下時為1.15，而實際電網(wǎng)運行的一般不超過 1.1。eumaxgueu 電流：導體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度下，導體和電器的長期0q允許電流應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流iymaxgi即：max iygi12由于變壓器在電壓降低 5%時，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的= 1.05maxgi（為電器額定電流） 。ieie 按當?shù)丨h(huán)境條件校核：當周圍環(huán)境溫

25、度和導體額定環(huán)境溫度不等時，其長期允許電流可q0qyqi按下式修正：= 0yyqyiiyk基中修正系數(shù)iyk導體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度yq我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度= 40，裸導體的額定環(huán)境溫0q度為+25。（2） 按短路情況校驗電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗，一般校驗取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。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。 短路熱穩(wěn)定校驗滿足熱穩(wěn)定條件為 q ol qr 2irdzt2ir t短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)q ol短路時導體和電器允許的熱效應(yīng)qrt 秒

26、內(nèi)允許通過的短時熱電流ir驗算熱穩(wěn)定所用的計算時間： = +tdzbtolttb 斷電保護動作時間110kv 以下導體和電纜一般采用主保護時間110kv 以上導體電器和充油電纜采用后備保護動作時間tol 相應(yīng)斷路器的全開斷時間。 短路的動穩(wěn)定校驗13滿足動穩(wěn)定條件為： chdfii chdfii短路沖擊直流峰值（ka）chi短路沖擊電流有效值（ka）chi、電器允許的極限通過電流峰值及有效值（ka）dfidfi5.2 斷路器的選擇變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運行時，用來接通和開斷負荷電流，在變電所電氣主接線中，還擔任改變主接線的運行方式的任務(wù)，故障時，斷

27、路器通常以繼電保護的方式配合使用，斷開短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、sf6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故 35kv220kv 一般采用 sf6斷路器。真空斷路器只適應(yīng)于 10kv 電壓等級，10kv 采用真空斷路器?？紤]到檢修、維護方便，220kv 及 110kv 均選同類型產(chǎn)品。5.2.1 220kv 側(cè)斷路器和和隔離開關(guān)的選擇 220kv 高壓斷路器選擇結(jié)果計算數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)設(shè)備選型numaxgiishikqnunin

28、briesi2ti tlw6-220220110015.2388312203150501257500 表 314220kv 隔離開關(guān)的選擇結(jié)果計算數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)設(shè)備選型numaxgishikqnuniesi2ti tlw6-22022011003883122016001257500 表 45.2.2 110kv 側(cè)斷路器和和隔離開關(guān)的選擇 110kv 高壓斷路器選擇結(jié)果計算數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)設(shè)備選型numaxgiishikqnuninbriesi2ti tlw6-22022011006.1316116110160031.5552977 表 5110kv 隔離開關(guān)的選擇結(jié)果計算數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)設(shè)備選型num

29、axgishikqnuniesi2ti tlw6-220110615.815.6116110100050980 表 65.3 補償裝置容量的選擇15負荷所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量計算：= / - /cfmq*fmp2sin p2cos p*fmp1sin p1cos p負荷所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量（kvar）cfmq母線上的最大有功負荷（kw）fmp補償前的功率因數(shù)1cos p補償后的功率因數(shù)2cos p , 阻抗功率角1p2p主變壓器所需補償?shù)淖畲笕菪詿o功量計算：= （）.cb mq202(%)(%)+ 100100dmuiiies主變壓器需要補償?shù)淖畲笕菪詿o功量（kvar）.cb mq (%

30、)需要進行補償?shù)淖儔浩饕粋?cè)的阻抗電壓的分值du母線裝設(shè)補償后，通過變壓器需要補償一側(cè)的最大負荷電流值mi（a）變壓器需要補償一側(cè)的額定電流值（a）eii%變壓器容截電流百分值（%）變壓器需要補償一側(cè)的額定容量（kva）es所以本變電站所需要補償?shù)臒o功容量為：q總 = + .cf mq.cb mq6.主變壓器保護6.1 概述電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響，而本次變電所設(shè)計的變電所是市區(qū) 220kv降壓變電所，如果不保證變壓器的正常運行，將會導致全所停電，甚至影響到下一級降壓變電所的供電可靠性。為了防止變壓器發(fā)生各種類型故障和不正常運

31、行時造成不應(yīng)有的損失，保證 系統(tǒng)安全連續(xù)運行，故變壓器應(yīng)裝設(shè)一系列的保護裝置。166.2 變電所主變保護的配置（1） 主變壓器的主保護 瓦斯保護對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器。如圖 1 所示為瓦斯保護的原理接線圖。 圖 1 瓦斯保護的原理接線圖 差動保護對變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時，其保護瞬時動作，跳開各側(cè)電源斷路器。如圖 2 所示為變壓器差動保護線路原理接線圖。17圖 2 變壓器差動保護線路原理接線圖（2） 主變壓器的后備保護為了反應(yīng)變壓器外部故

32、障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設(shè)過電流保護。如圖 3 所示為變壓器過電流保護原理接線圖。圖 3 變壓器過電流保護原理接線圖而本次所設(shè)計的變電所，電源側(cè)為 220kv，主要負荷在 110kv 側(cè)，即可裝設(shè)兩套過電流保護，一套裝在中壓側(cè) 110kv 側(cè)并裝設(shè)方向元件，電源側(cè) 220kv18側(cè)裝設(shè)一套，并設(shè)有兩個時限和，時限設(shè)定原側(cè)為t，用一臺變ts3t3t2t壓器切除三側(cè)全部斷路器。（3） 過負荷保護變壓器的過負荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對稱的，因此只需裝設(shè)單相式過負荷保護，過負荷保護一般經(jīng)追時動作于信號，而且三繞組變壓器各側(cè)過負荷保護

33、均經(jīng)同一個時間繼電器。如圖 4 所示為變壓器過負荷保護原理接線圖。 圖 4 變壓器過負荷保護原理接線圖（4） 變壓器的零序過流保護對于大接地電流的電力變壓器，一般應(yīng)裝設(shè)零序電流保護，用作變壓器主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護，一般變電所內(nèi)只有部分變壓器中性點接地運行，因此，每臺變壓器上需要裝設(shè)兩套零序電流保護，一套用于中性點接地運行方式，另一套用于中性點不接地運行方式。如圖 5 所示為變壓器零序電流保護原理接線圖。19圖 5 變壓器零序電流保護原理接線圖6.3 限流電抗器的選擇為了選擇 10kv 側(cè)各配電裝置，因短路電流過大，很難選擇輕型設(shè)備，往往需要加大設(shè)備型號，這不僅增加投資，

34、甚至會因斷流容量不足而選不到合乎要求的電器，選擇應(yīng)采取限制短路電流，即在 10kv 側(cè)需裝設(shè)電抗器。一般按照額定電壓、額定電流、電抗百分數(shù)、動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來進行選擇和檢驗。6.3.1 額定電壓和額定電流的選擇 ekewuumax iekgi、電抗器的額定電壓和額定電流ekueki、電網(wǎng)額定電壓和電抗器的最大持續(xù)工作電流ewumaxig6.3.2 電抗器百分數(shù)的選擇（1） 電抗器的電抗百分數(shù)按短路電流限制到一定數(shù)值的要求來選擇，設(shè)要求短路電流限制到，則電源至短路點的總電抗標幺值為：zi/ 基準電流jxi ziji 電源至電抗器前系統(tǒng)電抗標幺值xkxx x 電抗器在其額定參數(shù)下的百分電抗20000

35、0()100jekjkzjvekii uxxii （2） 電壓損失檢驗：普通電核器在運行時，電抗器的電壓損失不大于額定電壓的 5%，即： max0000005gkekiuxui負荷功率因數(shù)角一般取 0.8（3） 母線殘壓檢驗，為減輕短路對其他用戶的影響，當線路電抗器后短路時，母線殘壓不能低于電網(wǎng)額定值的 6070%即： 00006070zcykekiuxi6.3.3 熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的檢驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定檢驗應(yīng)滿足下式: rdzititdwicji、電抗器后短路沖擊電流和穩(wěn)態(tài)電流icji、電抗器的動穩(wěn)定電流和短時熱電流（t =1s）idwir7.防雷及接地體設(shè)計7.1 概述電氣設(shè)備在運行中承受的過

36、電壓，有來自外部的雷電過電壓和由于系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時電磁能量產(chǎn)生振滿和積聚而引起的內(nèi)部過電壓兩種類型。7.2 防雷保護的設(shè)計變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是電能供應(yīng)的來源，一旦發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，而且電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣會受到損壞，絕大多數(shù)不能自行恢復并嚴重影響國民經(jīng)濟和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保證電氣設(shè)備的安全運行。變電所的雷擊害來自兩個方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入，對直擊雷的保護，一般采用避雷針和避雷線，使所有設(shè)備都處于避雷針（線）的保護范圍之內(nèi)，此外還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時不致發(fā)生反擊。21對侵入波的防護主要措施是變

37、電所內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器，以限制侵入變電所的雷電波的幅值，同時在距變電所適當距離內(nèi)裝設(shè)可靠的進線保護。避雷針的作用：將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地，從而保護設(shè)備，避雷針必須高于被保護物體，可根據(jù)不同情況或裝設(shè)在配電構(gòu)架上，或獨立裝設(shè)，避雷線主要用于保護線路，一般不用于保護變電所。避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設(shè)備，它實質(zhì)是一個放電器，與被保護的電氣設(shè)備并聯(lián)，當作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電壓，保護了其它電氣設(shè)備。（1） 避雷針的配置原則： 電壓 110kv 及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構(gòu)架或房頂上，但在土壤電阻率大于 1000.cm 的地區(qū)，宜裝設(shè)獨立的避雷針。 獨立避雷針（線）宜裝設(shè)獨立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過10。 35kv 及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針，因為其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊。 在變壓器的門型架構(gòu)上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線，因為門形架距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后，構(gòu)架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點在址中距離很難達到不小于 15 米的要求。（2） 避雷器的配置原則 配電裝置的每組母線上均應(yīng)裝設(shè)避雷器。 旁路母線上是否應(yīng)裝設(shè)避雷器，應(yīng)視當旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設(shè)備的電氣距離是否滿足而定。