3008.A220kV變電站設計

1、課程設計說明書課程名稱： 電力系統(tǒng)課程設計 設計題目： 220kv 變電站設計 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 05 電氣（2）班 學 號： 姓 名： 指導教師： 理工大學電力學院二 年 一 月設計說明及計算書摘要：摘要：根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃需新建一座 220kv 區(qū)域變電所，該所建成后與 110kv 和 220kv電網(wǎng)相連，并給近區(qū)用戶供電。分析原始資料，根據(jù)要求擬出各級電壓母線接線方式，選擇變壓器型式及連接方式，通過技術經(jīng)濟比較選擇主接線最優(yōu)方案，確定電氣設備的配置，根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當?shù)挠嬎愣搪伏c計算短路電流并列表表示出短路電流計算結果，根據(jù)短路計算的結果來選擇和校驗設備

2、，最后進行所用電設計。關鍵字：關鍵字： 主接線 方案比較 主變容量 短路計算 設備選擇校驗目錄第一章第一章原始資料原始資料.4第二章第二章電氣主接線設計電氣主接線設計.5第 2.1 節(jié) 220kv 地區(qū)重要變電站主接線設計 .52.1.1設計原則.52.1.2各種主接線的優(yōu)缺點.62.1.3方案擬訂.82.1.4方案比較.8第 2.2 節(jié) 主接線中的設備配置.122.2.1斷路器的配置.122.2.2隔離開關的配置.122.2.3電壓互感器的配置.122.2.4電流互感器的配置.132.2.5電網(wǎng)中性點接地方式.132.2.6避雷器的配置.13第 2.3 節(jié) 配電裝置的選型.14第 2.4 節(jié)

3、 主變壓器臺數(shù)、容量、型號的選擇.142.4.1選擇原則：.142.4.2本站主變壓器相數(shù)、臺數(shù)和調壓方式確定.152.4.3變壓器連接方式和中性點接地方式的選擇.152.4.4主變壓器容量及型號的選擇.16第三章第三章短路計算短路計算.17第 3.1 節(jié) 短路計算的前提條件及步驟.173.1.1前提條件.173.1.2考慮因素.183.1.3一般計算步驟.18第 3.2 節(jié) 負荷對短路電流的影響.19第 3.3 節(jié) 短路電流計算.28第四章第四章主要電氣設備的選擇和校驗主要電氣設備的選擇和校驗.33第 4.1 節(jié) 一般原則及技術條件.334.1.1原則：.334.1.2長期工作條件.334.

4、1.3短路穩(wěn)定條件.33第 4.2 節(jié) 高壓電氣設備選擇.344.2.1高壓斷路器的選擇.344.2.2 隔離開關的選擇.384.2.3電壓互感器的選擇.414.2.4電流互感器的選擇.424.2.5避雷器的選擇.444.2.6母線的選擇及校驗.444.2.7 限流電抗器的選擇.474.2.8電纜的選擇.494.2.9支柱絕緣子及穿墻套管.51第五章第五章所用電設計所用電設計.535.1所用電的接線方式.535.2所用變的容量.535.3所用電接線.53結束語結束語.54參考文獻參考文獻.54附錄附錄 電氣主接線圖電氣主接線圖.54第一章第一章 原始資料原始資料1、 根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃需新建一座

5、 220kv 區(qū)域變電所。該所建成后與 110kv 和 220kv電網(wǎng)相連，并供給近區(qū)用戶供電。2、 按規(guī)劃要求，該所有 220kv、110kv 和 10kv 三個電壓等級。220kv 出線 6 回（其中備用 2 回），110kv 出線 8 回（其中備用 2 回），10kv 出線 10 回（其中備用 2 回）。3、 110kv 側有兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為 80000kva，其他作為一些地區(qū)變電所進線，最小負荷與最大負荷之比為 0.65。10kv 側總負荷為 38000kva，類用戶占 60%，最大一回出線負荷為 4000kva，最小負荷與最大負荷之比為 0.65。4、 各級電壓側

6、功率因數(shù)和最大負荷利用小時數(shù)為： 220kv 側 小時/年93. 0cos4200maxt110kv 側 小時/年85. 0cos4000maxt10kv 側 小時/年85. 0cos4300maxt5、 220kv 和 110kv 側出線主保護為瞬時動作，后備保護時間為 0.15s，10kv 出線過流保護時間為 2s ,斷路器燃弧時間按 0.05s 考慮。6、 系統(tǒng)阻抗：220kv 側電源近似為無窮大系統(tǒng)，歸算至本所 220kv 母線側阻抗為 (sj=100mva)，110kv 側電源容量為 500mva，歸算至本所 110kv 母線側阻抗為016. 0（sj= 100 mva）。32. 0

7、7、 該地區(qū)最熱月平均溫度為 28c，年平均氣溫 16c，絕對最高氣溫為 40c，土壤溫度為 18c。第二章第二章 電氣主接線電氣主接線設計設計電氣主接線是發(fā)電廠、變電所電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關，并且對電氣設備選擇，配電裝置布置，繼電保護和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關系，全面分析有關影響因素，通過技術經(jīng)濟比較，合理確定主接線方案。第第 2.1 節(jié)節(jié) 220kv 地區(qū)重要變電站主接線設計地區(qū)重要變電站主接線設計2.1.1 設計原則設計原則變電所根據(jù) 510 年電網(wǎng)

8、發(fā)展規(guī)劃進行設計。在有一、二級負荷的變電所中宜采用雙路電源供電裝設兩臺主變壓器，當技術經(jīng)濟比較合理時，可裝設三臺主變壓器，如變電所可由中、低壓側電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時，可裝設一臺主變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于 70%的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷。變電所的主接線，應根據(jù)變電所在電力網(wǎng)中的地位、出線回路數(shù)、設備特點及負荷性質等條件確定。并應滿足供電可靠，運行靈活，操作檢修方便，節(jié)約投資和便于擴建等要求。主接線的可靠性要包括一次部分和相應組成的二次部分在運行中可靠性的綜合。主接線的可靠性在很大程度上取決于設備的可靠程度。主接線應滿

9、足在調度，檢修及擴建時的靈活性。主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理（即投資省、占地面積小，電能損失少）。變電所電氣主接線指變電所的變壓器，輸電線路與電力系統(tǒng)連接，從而完成輸配電任務。變電所主接線是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，是保證輸變電和電能質量的關鍵環(huán)節(jié)，它必須滿足工作可靠、調度靈活，運行檢修方便，具有經(jīng)濟性和發(fā)展的可能性等條件。（1）主接線的設計原則考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)?？紤]負荷的重要性分級和出線回路多少對主接線的影響考慮主變臺數(shù)對主接線的影響考慮備用量的有無和大小對主接線的影響（2）接線設計的基本要求根據(jù)我國能源部關于220500 kv

10、中變電所設計技術規(guī)程sdt88 規(guī)定：變電所電氣主接線應根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量，負荷性質線路變壓器的連接、元件總數(shù)等條件確定。并應綜合考慮供電可靠性、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建要求?？煽啃运^可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電，衡量可靠性的客觀準是運行實踐評價可靠性的標志。1）斷路器檢修時是否影響供電2）線路、斷路器母線檢修和故障時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短以及能否保證對重要用戶的供電3）變電所全部停電的可能性4）有些國家以每年用戶不停電時間的百分比來表示供電可靠性，先進的指標都在99.9%以上靈活性主接線的靈活性有以下幾

11、方面的要求：1）調度要求：可靈活的投入和切除變壓器、線路。調配電源和負荷，能夠滿足系統(tǒng)在運行方式下，檢修方式下特別方式下的調度要求。2）檢修要求：可方便的停運斷路器，母線及其繼電器保護設備進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。3）擴建要求：可容易的從初期過渡到終期接線使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最小。經(jīng)濟性經(jīng)濟性主要是投資省，占地面積小，能量損失小。2.1.2 各種主接線的優(yōu)缺點各種主接線的優(yōu)缺點1、單母線接線單母線接線雖然接線簡單清晰、設備少、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置等優(yōu)點，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關）等故障或檢修時，均需使整個配電裝置停電。單母線可用

12、隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后，才能恢復非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺主變壓器。單母接線適用于：110200kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回，3563kv，配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回，610kv配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回，才采用單母線接線方式。 2、單母分段用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路；有兩個電源供電。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間

13、內停電，而出線為雙回時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴建時需向兩個方向均衡擴建，單母分段適用于：110kv220kv配電裝置的出線回路數(shù)為34回，3563kv配電裝置的出線回路數(shù)為48回，610kv配電裝置出線為6回及以上，則采用單母分段接線。3、雙母接線它具有供電可靠、調度靈活、擴建方便等優(yōu)點，而且，檢修另一母線時，不會停止對用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對于，110220kv輸送功率較多，送電距離較遠，其斷路器或母線檢修時，需要停電，而斷路器檢修時間較長，停電影響較大，雙母接線適用于：110kv220kv配電裝置的出線回路數(shù)為5回及以上

14、或當110220kv配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路為4回及以上時；3563kv配電裝置的出線回路數(shù)超過8回時，或連接的電源較多、負荷較大時；610kv配電裝置當短路電流較大、出線需要帶電抗器時，則采用雙母接線。4、雙母線分段接線雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn)分階段的擴建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運線路，占地面積較大，一般當連接的進出線回路數(shù)在11回及以下時，母線不分段

15、。為了保證雙母線的配電裝置，在進出線斷路器檢修時（包括其保護裝置和檢修及調試），不中斷對用戶的供電，可增設旁路母線，或旁路斷路器。5、雙母帶旁路110220kv線路輸送功率較多、送電距離較遠、停電影響較大，并且110及220kv少油斷路器平均每臺每年檢修時間約需5天及7天，停電時間較長。因此，一般需設置旁路母線或旁路隔離開關。（1）設置旁路母線時，首先采用以母聯(lián)或分段斷路器兼作旁路斷路器。但在下列情況下，則裝設專用旁路斷路器：1）當110kv出線為7回及以上，220kv出線為5回及以上時，一般裝設專用旁路斷路器。2）對于在系統(tǒng)中居重要地位的配電裝置，110kv出線為6回及以上，220kv出線為

16、4回及以上時，也可裝設專用旁路斷路器。變電所主變壓器的110220kv側斷路器，宜接入旁路母線。（2）具備下列條件時，可不設置旁路母線：1）采用可靠性高、檢修周期長的sf6斷路器或采用可以迅速替換的手車式斷路器時。2）系統(tǒng)條件允許線路停電檢修時。3）接線條件允許斷路器停電進行檢修時。（3）110220kv屋外配電裝置是最終出線回路數(shù)較少，不需設專用旁路斷路器時，也可以采用簡易的旁路隔離開關代替旁路母線。2.1.3 方案擬訂方案擬訂 根據(jù)以上的各種主接線的設置原則和優(yōu)缺點擬設各電壓等級的主接線：1、220kv側主接線的設計 220kv側出線回路數(shù)為6回(其中備用2回)，可靠性要求較高，宜采用可靠

17、性較高的雙母線接線方式；另外，為保證檢修出線斷路器時不致該回線路斷電，為進一步提高可靠性，也可采用可靠性更高的雙母線帶旁路母線接線方式。2、110kv側主接線的設計110kv側出線回路數(shù)為8回（其中備用2回），根據(jù)規(guī)定，當110220kv配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時，宜采用可靠性較好的雙母線接線，并且110kv側所帶的負荷為遠方大型冶煉廠屬于一類負荷，因此采用雙母線接線。3、10kv側主接線的設計10kv側出線回路數(shù)為10回（其中備用2回），一、二級負荷占10kv側總負荷的60%，宜10kv采用單母分段連接。2.1.4 方案比較方案比較變電所的主接線可采用兩種方案：方案一：220kv 側采

18、用雙母線的接線方式，110kv 側采用雙母線的接線方式，10kv側采用單母分段接線方式。方案二：220kv 側采用雙母線帶旁路母線接線方式，110kv 側采用雙母線的接線方式，10kv 側采用單母分段接線方式。對于方案的選擇，應從可靠性、靈活性和經(jīng)濟性上進行綜合考慮，對于在技術上相當?shù)姆桨福瑧x擇經(jīng)濟上最優(yōu)方案。首先比較兩個方案的經(jīng)濟性，現(xiàn)在對其經(jīng)濟性進行粗略估計。兩接線方式經(jīng)濟性的比較（經(jīng)濟性分析部分數(shù)據(jù)為假設）：1）從電氣設備的數(shù)目及配電裝置上進行比較表 2-1 方案比較 方 案項 目方案一方案二220kv 配電裝置雙母線雙母線帶旁路母線110kv 配電裝置雙母線雙母線10kv 配電裝置單

19、母線分段單母線分段主變臺數(shù)22220kv910110kv1111斷路器的數(shù)目10kv1313220kv2635110kv3232隔離開關的數(shù)目10kv26262）計算綜合投資 z（1） zz0(1a/100) (元)式中: z0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綜合投資;a-為不明顯的附加費用比例系數(shù), 此處取 90.（2）主體設備的綜合投資如下(各種投資設備和數(shù)據(jù)為假設)表 2-2 主變比較主變容量mva每臺主變的參考價格(萬元/臺)變壓器的投資(萬元)1203002300600表 2-3 220kv 側斷路器比較每臺斷路器的參數(shù)價格(萬元/臺)方案一斷

20、路器投資(萬元)方案二斷路器的投資(萬元)809807201080800表 2-4 220kv 側隔離開關比較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) 4426104435140表 2-5 110kv 側斷路器比較每臺斷路器的參數(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)6011606601160660表 2-6 110kv 側隔離開關比較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) 23226432264表 2-7 10kv 側斷路器比較每臺斷路器的參數(shù)價格(萬元/臺)方案一斷

21、路器投資(萬元)方案二斷路器的投資(萬元)2513253251325325表 2-8 10kv 側隔離開關比較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) 1.7261.744.2261.744.2表 2-9 配電裝置比較接線方式單母分段雙母線雙母帶旁路母線投資(萬元)380560940表 2-10 綜合投資比較方案一 方案二主體設備總投資(萬元)z06007201046606432544.256023804017.2z06008001406606432544.29405603804513.2綜合投資(萬元)zz0(1a/100)4017.2（10.

22、9）7632.68zz0 (1a/100)4513.2（10.9）8575.08綜合以上計算，列表進行兩個方案的比較方案比較如下：表 2-11 綜合比較方案一方案二比較結果可靠性220kv 側和 110kv 側均采用雙母線接線方式，可輪流檢修兩組母線，當某一組母線故障后，能迅速恢復供電；10kv 側采用單母分段接線，對重要用戶可從不同段引出兩個回路,有兩個電源供電，當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線供電不間斷和不使重要用戶停電220kv 側采用雙母線帶旁路母線接線方式、110kv側采用雙母線接線方式，10kv 側均采用單母分段，除了具有方案一的優(yōu)點外，當 220kv 出

23、線斷路器檢修時，仍可保證該回路供電，可靠性更高。方案二略優(yōu)于方案一靈活性與方案二相比，220kv側采用接線較為簡單的雙母接線，檢修及維護時倒閘操作較為方便220kv 側采用接線較為復雜的雙母帶旁路母線接線，可靠性提高但是倒閘操作復雜 方案一優(yōu)于方案二經(jīng)通過計算可知，方案一采用較為復雜的接線，雖方案一明顯優(yōu)于方案濟性所用設備比方案二少，投資少，更經(jīng)濟。然提高了可靠性，但是所用設備明顯增加，投資明顯增大，不經(jīng)濟。二綜上所述，本站采用方案一作為主接線形式。第第 2.2 節(jié)節(jié) 主接線中的設備配主接線中的設備配置置2.2.1 斷路器的配置斷路器的配置斷路器的主要功能：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設

24、備或線路接入電路或退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，能起保護作用。本站斷路器的裝設：在本變電站中 220kv 和 110kv 均裝設高性能六氟化硫斷路器，它性能好檢修周期長，可以不加設旁路。10kv 側采用室內設備，電纜出線均采用高壓開關柜。2.2.2 隔離開關的配置隔離開關的配置配置原則：斷路器的兩側均應配置隔離開關，以便在斷路器檢修時隔離電源。中性點直接接地的普通變壓器應通過隔離開關接地。接在變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設隔離開關。接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關。本站隔離開關的裝設： 220kv 和 110k

25、v 使用室外設備。10kv 側出線均選用室內高壓開關柜。2.2.3 電壓互感器的配置電壓互感器的配置配置原則：電壓互感器的配置應能保證在主接線的運行方式改變時，保護裝置不得失壓，同期點的兩側都能提取到電壓。母線，除旁路母線外，一般工作及備用母線都裝有一組 pt，用于同步測量儀表和保護裝置。線路 35kv 及以上輸電線路，當對端有電源時為了監(jiān)視線路有無電壓進行同步和設置重合閘，裝有一臺單相 pt。發(fā)電機，一般裝23 組 pt。變壓器低壓側有時為滿足同步式繼電保護之要求設有一組 pt。本站電壓互感器的設置：本站 10kv 裝有二組電壓互感器，110kv 側的母線上裝有二組電壓互感器，220kv 側

26、的母線上裝有二組電壓互感器。一次側接地由于測量相對地電壓，二次側接地保護人員安全，三次側開口測量零序電壓。2.2.4 電流互感器的配置電流互感器的配置配置原則：所有斷路器的回路均裝設電流互感器，以滿足測量儀表、保護和自動裝置要求。每條支路的電源側均應裝設足夠數(shù)量的電流互感器，供該支路的測量、保護使用。發(fā)電機出口配置一組電流互感器供發(fā)電機自動調節(jié)勵磁裝置使用，相數(shù)、變比、接線方式與自動調節(jié)勵磁裝置的要求相符。配備差動保護的元件，應在元件各端口配置電流互感器，當各端口屬于同一電壓級時，互感器變比應相同，接線方式相同。有斷路器的回路均應裝設電流互感器，其數(shù)量應滿足測量儀表、保護和自動裝置的要求。變壓

27、器的中性點、變壓器的出口、橋形接線的跨條上，雖未設斷路器，也應裝設電流互感器對直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置。對非直接接地系統(tǒng)，可按兩相或三相配置。本站電流互感器的配置：各電壓等級出線，斷路器的兩側和主變高中低壓側，按三相配置，變壓器中性點按一相配置。2.2.5 電網(wǎng)中性點接地方式電網(wǎng)中性點接地方式中性點接地原則：電網(wǎng)中性點接地方式與電網(wǎng)的電壓等級，單相接地故障電流，過電壓水平以及保護配置等有密切關系。電網(wǎng)中性點接地方式直接影響電網(wǎng)的絕緣水平；電網(wǎng)供電的可靠性、連續(xù)性和運行的安全性；電網(wǎng)對通信線路及無線電的干擾。選擇接地點時應保證在任何故障形式下，都不應使電網(wǎng)解列成為中性點不接地系統(tǒng)。本站中性點

28、接地方式： 220kv 和 110kv 側繞組采用中性點直接接地。2.2.6 避雷器的配置避雷器的配置避雷器是一種保護電器，用來保護配電變壓器，電站和變電所等電器設備的絕緣免受大氣過電壓或某些操作過電壓的危害。大氣過電壓由雷擊或靜電感應產(chǎn)生；操作過電壓一般是由于電力系統(tǒng)的運行情況發(fā)生突變而產(chǎn)生電磁振蕩所致。避雷器有兩種：（1）閥型避雷器按其結構的不同，又分為普通閥型避雷器和磁吹閥型避雷器；（2）管型避雷器，利用絕緣管內間隙中的電弧所產(chǎn)生的氣體把電弧吹滅。用于線路作為防雷保護。采用避雷器來防止雷電侵入波對電氣設備絕緣造成危害。避雷器的選擇，考慮到氧化鋅避雷器的非線性伏安特性優(yōu)于碳化硅避雷器（磁吹

29、避雷器） ，且沒有串聯(lián)間隙，保護特性好，沒有工頻續(xù)流、滅弧等問題，所以本工程 220kv 和 110kv 系統(tǒng)中，采用氧化鋅避雷器。由于金屬氧化物避雷器沒有串聯(lián)間隙，正常工頻相電壓要長期施加在金屬氧化物電阻片上，為了保證使用壽命，長期施加于避雷器上的運行電壓不可超過避雷器允許的持續(xù)運行電壓。避雷器配置情況見表 2-1。表 2-12 避雷器配置情況設備名稱安裝地點220kv 母線220kv 出線110kv 母線110kv 出線10kv 母線10kv 出線主變高、中、低側避雷器主變中性點（間隙保護）第第 2.3 節(jié)節(jié)配電裝置的選型配電裝置的選型220kv雙母線接線的 220kv 配電裝置采用屋外普

30、通中型布置。110kv雙母線接線的 110kv 配電裝置采用屋外普通中型布置。10kv10kv 的單母線分段接線采用屋內成套開關柜(手車式開關柜單層布置)第第 2.4 節(jié)節(jié) 主變壓器臺數(shù)、容量、型號的選擇主變壓器臺數(shù)、容量、型號的選擇2.4.1 選擇原則：選擇原則：主變壓器的臺數(shù)和容量，應根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質、用電容量和運行方式等綜合考慮確定。主變壓器容量一般按變電所、建成后 510 年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期的負荷發(fā)展。對于城網(wǎng)變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。在有一、二級負荷的變電所中宜裝設兩臺主變壓器，當技術經(jīng)濟比較合理時，可裝設兩臺以上主變壓器。如變電所可由中、低壓

31、側電力網(wǎng)取得跔容量的備用電源時，可裝設一臺主變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應小于 70%的全部負荷，并應保證用戶的一、二級負荷。具有三種電壓的變電所，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器容量的 15%以上，主變壓器宜采用三相三繞組變壓器。110kv 及以上電壓的變壓器繞組一般均為 yn 連接；35kv 亦采用 y 連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kv 及以下電壓，變壓器繞組都采用連接。2.4.2 本站主變壓器相數(shù)、臺數(shù)和調壓方式確定本站主變壓器相數(shù)、臺數(shù)和調壓方式確定主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件

32、等因素。當不受運輸條件限制時，在 330kv 及以下的發(fā)電廠和變電所，均應采用三相變壓器。社會日新月異，在今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸?shù)鹊纫巡怀蓡栴}，故由以上規(guī)程可知，此變電所的主變應采用三相變壓器。本站有三個電壓等級，考慮到一臺變壓器檢修停運時會造成區(qū)域停電，為了確?？煽啃院挽`活性，故選擇兩臺三相三繞組變壓器，同時 110kv 和 10kv 的最小負荷都比較小，電壓波動較大，為了保障電壓水平能夠滿足用戶要求，本所選用有載調壓變壓器。2.4.3 變壓器連接方式和中性點接地方式的選擇變壓器連接方式和中性點接地方式的選擇變壓器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

33、用的繞組連接方式只有 y 和，高、中、低三側繞組如何要根據(jù)具體情況來確定。我國 110kv 及以上電壓，變壓器繞組都采用 y0 連接；35kv 亦采用 y 連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kv 及以下電壓，變壓器繞組都采用連接。同時考慮到為了降低繞組的絕緣要求，從而降低制造成本，為了給三次諧波電流提供通道，避免正弦波電壓的畸變故此變電所 220kv、110kv 側宜采用 y0 接線，35kv 側采用 y 連接，10kv 側采用接線，我國的 110kv 及以上電網(wǎng)一般采用中性點直接接地系統(tǒng),所以，本變電所主變 220kv 側和 110kv 均采用中性點直接地方式，10kv 側采用連接方式。

34、2.4.4 主變壓器容量及型號的選擇主變壓器容量及型號的選擇本變電所選用兩臺變壓器，按 110kv 側的變電所的進線跳開，由 220kv 側無窮大系統(tǒng)來單供電給 110kv 和 10kv 側的負荷，一臺主變壓器的容量不應小于 70%的全部負荷。110kv 側的負荷：側的負荷：兩回出線供給遠方大型冶煉廠，其容量為 80000kva，屬于一類負荷。110 側的總負荷容量為 80mva。10kv 側的負荷：側的負荷：10kv 側總負荷為 38000kva，最大一回出線負荷為 4000kva，有 10 回出線，其中兩回備用，類用戶占 60%。10kv 側的總負荷為 38mva。10kv 側的最大負荷，

35、按 10 回來算為 104000kva=40mva38mva，所以按40mva 來算 10kv 的總負荷容量。單臺容量：單臺容量：sn（80mva+40mva）0.7=84mva同時還要保證用戶的一、二級負荷10kv 側的一級、二級負荷為 40mva60%=24mva110kv 側的一級、二級負荷為 80mva總的一級、二級負荷為 24mva+80mva=104mva84mva綜合以上討論可知，從長遠考慮選主變壓器容量：sn=120 mva，容量比 100/100/50的變壓器。表 2-13 sfpsz7-120000/220 變壓器參數(shù)列表額定電壓（kv）阻抗電壓型號容量mva調壓范圍高壓中

36、壓低壓空載損耗（kw）空載電流（%）聯(lián)結組標號ui-2%u1-3%u2-3%sfpsz7-120000/22012081.5%22012110.51400.7yn，yn0，d1113.522.47.4第三章第三章短路計算短路計算短路是電力系統(tǒng)最常見的故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相或中性點接系統(tǒng)中相與地之間的短路。短路形成的原因有很多種一般的有：（1）設備絕緣損壞：正常運行時電力系統(tǒng)各部分絕緣是足以承受所帶電壓的，且具有一定的裕度。但電氣設備在制造時可能存在某些缺陷；在運輸、保管和安裝的過程中，絕緣可能受到機械損傷；長期低電壓過電流運行的設備絕緣會迅速老化等原因，使電氣設備的絕緣受到削弱

37、或損壞，造成帶電部分的相與相或相與地形成通路。（2）惡劣的自然條件，大氣過電壓（雷擊）引起閃絡，大風和復冰引起倒桿和短線等造成短路。（3）工作人員誤操作如設備檢修未拆除地線就加電壓、運行人員帶負荷拉刀閘等。在發(fā)電廠和變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾方面：（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）在選擇電氣設備時，為了保證設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。例如：計算某一時刻的短路電流有效值，用以校驗

38、開關設備的開斷能力和確定電抗器的電抗值；計算短路后較長時間短路電流有效值，用以校驗設備的熱穩(wěn)定；計算短路電流沖擊值，用以校驗設備動穩(wěn)定。（3）在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相相對地的安全距離。（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）接地裝置的設計，也需用短路電流。第第 3.1 節(jié)節(jié) 短路計算的前提條件及短路計算的前提條件及步驟步驟3.1.1 前提條件前提條件（1）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負載下運行。（2）所有同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁） 。（3）短路發(fā)生在短路電流為最大值時的瞬間。（4）所有電源的電動勢相位角

39、相等。（5）應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。3.1.2 考慮因素考慮因素（1）接線方式：計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式） ，不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。（2）計算容量：應按本工程設計規(guī)劃容量計算，考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般考慮工程建成后510 年）（3）短路種類：一般按三相短路計算，若發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應該按嚴重情況的進行校驗（4

40、）短路計算點：在正常接線方式中，通過電器設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。對于帶電抗器的 610kv 出線與廠用分支線回路母線至母線隔離開關之間的引線、套管時，短路計算點應該取電抗器前。選擇其導體和電器時，短路計算點一般取在電抗器后。3.1.3 一般計算步驟一般計算步驟（1）選擇計算短路點畫等值網(wǎng)絡（次暫態(tài)網(wǎng)絡）圖，首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷分支，線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗 xd。選取基準容量 sb 和基準電壓 ub(一般取后級的平均電壓)將各元件電抗換算為同一基準值的標么值（2）給出等值網(wǎng)絡圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號（3）化簡等值網(wǎng)絡，為計算不同短路點的短路電流值

41、，需將等值網(wǎng)絡分別化簡為以短路點為中心的輔射形等值網(wǎng)絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗 xnd。（6）計算無限大容量(或 xjs=3)的電源供給的短路電流周期分量。圖 3-1 短路點分布圖（不計及負荷影響）（7）計算短路電流周期分量有名值。（8）計算短路電流沖擊值。第第 3.2 節(jié)節(jié) 負荷對短路電流的影響負荷對短路電流的影響在計及負荷和不計及負荷兩種情況下對比一下短路電流，現(xiàn)在選取的短路點為三個電壓等級的母線作為短路點來對比。相關參數(shù)計算：變壓器:u1%=0.5(u12%+u13%-u23%)=0.5(13.5+22.4-7.4)=14.25u2%=0.5(u12%+u23%-u1

42、3%)=0.5(13.5+7.4-22.4)=-0.75u3%=0.5(u13%+u23%-u12%)=0.5(22.4+7.4-13.5)=8.15所以xt1=u1%sb/(100sn)=14.25100/(100120)=0.11875xt2= u2%sb/(100sn)=-0.75100/(100120)=-0.00625xt3= u3%sb/(100sn)=8.15100/(100120)=0.06792（一）不計及負荷的影響基準容量：sb = 100mva沖擊系數(shù)：kch = 1.8如圖 3-1 所示：220kv 側:電源的標幺值：e1 = 1 歸算至本所 220kv 母線側阻抗為

43、x1=0.016(sb =100mva)0.0160.0320.11875-0.006250.0679275220kv10kv110kv圖 3-3 化簡后的等值電路110kv 側:電源的標幺值：e2 = 1歸算至本所 110kv 母線側阻抗為 x1=0.32(sb =100mva)x5 = xt1=0.11875 x6 = xt2=-0.00625 x7 = xt3=0.06792x8 = x5，x9 = x6，x10 = x7 可知 x12 = x5 / 2=0.11875/2=0.059375x13 = x6 / 2=-0.00625=-0.003125x14 = x7 / 2=0.067

44、92=0.03396圖 3-2 等效變換后的等值電路圖d1 點短路時的情況：點短路時的情況：等效電阻：x21 = x2 + x13 + x12=0.32-0.003125+0.059375=0.37625 短路電流的周期分量的標幺值為：id1 = e2 / x21 + e1 / x1=1/0.37625+1/0.016=65.1578d1 點的電流基準值為：ib=100/()ka=0.251ka2303 短路電流的周期分量的有名值為：id1 0.251ka=16.356ka沖擊電流的有名值為：ich = kch id1 0.251=41.6356ka2 短路電流的全電流有效值為：iq = id

45、1 0.251ka=24.697ka 1) -(kch 1) -(kch 2 + 1短路容量：st=id1 sb=6515.78mvad2 點短路時的情況：點短路時的情況：等效電阻：x22 = x1 + x12 + x130.033960.32-0.003120.0160.0590.0160.376250.320.007225220kv10kv110kv圖 3-4 化簡后的等值電路圖 3-5 化簡后的等值電路=0.016+0.059375-0.003125=0.07225短路電流的周期分量的標幺值為：id2 = e1 / x22 + e2 / x2=1/0.07225+1/0.32=16.96

46、58d2 點的電流基準值為：ib=100/()ka=0.502ka1153 短路電流的周期分量的有名值為：id2 0.502ka=8.5176ka沖擊電流的有名值為：ich = kch id2 0.502=21.6822ka2 短路電流的全電流有效值為：iq = id2 0.502ka=12.8613ka 1) -(kch 1) -(kch 2 + 1短路容量：st=id2 sb=1696.58mvad3 點短路時的情況：點短路時的情況：等效電阻：x23 = x14 + (x2 + x13) (x1 + x12) / (x2 + x13 + x1 + x12)=0.03396+（0.32-0.

47、003125） （0.016+0.059375）/（0.32-0.003125+0.016+0.059375）=0.09485e3 = (e1 (x2 + x13) + e2 (x1 + x12) / (x2 + x13 + x1 + x12)=(1 (x2 + x13) + 1 (x1 + x12) / (x2 + x13 + x1 + x12)=1短路電流的周期分量的標幺值為：id3 = e3 / x23=1/0.09485=10.5428d3 點的電流基準值為：ib=100/()ka=5.4986ka5 .103 短路電流的周期分量的有名值為：id3 5.4986ka=57.97ka沖擊

48、電流的有名值為：ich = kch id3 5.4986=147.5684ka2 短路電流的全電流有效值為：iq = id3 5.4986ka=87.533ka 1) -(kch 1) -(kch 2 + 1短路容量：st=id3 sb=1054.28mva0.09485圖 3-6 短路點分布圖（計及負荷影響）（二）計及負荷的影響計算等值網(wǎng)絡中的各個元件的標幺值，在這里先將全部負荷計入，以額定標幺電抗為 0.35，電勢為 0.8 的電源表示。基準容量：sb = 100mva系統(tǒng)的沖擊系數(shù)：kch = 1.8負荷的沖擊系數(shù)：kp=1如圖 3-6 所示：220kv 側:電源的標幺值：e1 = 1

49、歸算至本所 220kv 母線側阻抗為 x1=0.016(sb =100mva)110kv 側:電源的標幺值：e2 = 1歸算至本所 110kv 母線側阻抗為 x1=0.32(sb =100mva)負荷的容量為冶煉廠的負荷容量，即 s110=80mva0.0160.320.8750.4375-0.006250.118750.06792x3 = 0.35 sb / s110=0.35 100/80=0.437510kv 側： 負荷容量按最大負荷容量 s10=40mva x4=0.35 sb/s10=0.35 100/40=0.875x5 = xt1=0.11875 x6 = xt2=-0.0062

50、5 x7 = xt3=0.06792x8 = x5，x9 = x6，x10 = x7 對電路進行等值變換：（如圖 3-7 所示）x12 = x5 / 2=0.11875/2=0.059375x13 = x6 / 2=-0.00625=-0.003125x14 = x7 / 2=0.06792=0.03396x11 = x2x3 / (x2 + x3)=0.32 0.4375/(0.32+0.4375)=0.1848e5 = (e2 x3 + e3 x2) / (x2 + x3)=(1 0.4375+0.8 0.32)/(0.4375+0.32)=0.9155 圖 3-7 等效變換后的等值電路圖

51、d1 點短路時的情況：點短路時的情況：0.0160.0593750.033960.875-0.00310.18480.0160.2108220kv110kv圖 3-8 換后的等值電路圖等效電阻：x21 = x12 + (x11 + x13) (x4 + x14) / (x11 + x13 + x4 + x14)=0.059375+(0.1848-0.003125)( 0.875+0.03396)/( 0.1848-0.003125+0.875+0.03396)=0.2108等效電源：e6 = (e4 (x11 + x13) + e5 (x4 + x14) / (x11 + x13 + x4 +

52、 x14)=0.8 (0.1848-0.003125)+ 0.9155 ( 0.875+0.03396)/ ( 0.1848-0.003125+0.875+0.03396)=0.8963短路電流的周期分量的標幺值：id1 = e1 / x1 + e6 / x21=1/0.016+0.8963/0.2108=66.752下面計算負荷提供的短路電流（如圖 3-7，3-8 所示）i1 = e6 / x21=0.8963/0.2108=4.252v0 = i1 x12=4.252 0.059375=0.2525分支電流：i11 = (x14 + x4) i1 / (x11 + x13 + x4 + x

53、14)=( 0.875+0.03396) 4.252/( 0.1848-0.003125+0.875+0.03396)=3.5437短路后 110kv 母線電壓：v2 = i11 x13 + v0=3.5437 （-0.003125）+0.2525=0.2414110kv 負荷提供的短路電流：il1 = (e3 - v2) / x3=（0.8-0.2414）/0.4375=1.276810kv 負荷提供的短路電流：il2 = (e4 - v0) / (x4 + x14)=（0.8-0.2525）/（0.875+0.03396）=0.6023負荷提供的短路電流：il= il1+ il2=1.27

54、68+0.6023=1.8791系統(tǒng)提供的短路電流：ix = id1 il=66.752-1.8791=64.8729沖擊電流的標幺值：ich = kch ix + kp il=1.864.8729+11.8791=167.7972 2 2 2 負荷的短路全電流標幺值：ilq = il=1.8791系統(tǒng)的短路全電流標幺值：ixq = ix=64.8729=97.9561) -(kch 1) -(kch 2 18 . 08 . 021短路電流的全電流標幺值： iq =97.974ixq ixq ilq ilq956.97956.978791. 18791. 1d1 點的電流基準值為：ib=100

55、/()ka=0.251ka2303 短路電流的周期分量的有名值為：id1 0.251ka=66.752 0.251=16.7547ka沖擊電流的有名值為：ich 0.251=167.797 0.251ka=42.117ka短路電流的全電流有效值為：iq 0.251ka=97.974 0.251ka=24.591ka短路容量：st=id1 sb=6675.2mvad2 點短路時的情況：點短路時的情況：圖 3-9 換后的等值電路圖等效電阻：x22 = x13 + (x12 + x1) (x4 + x14) / (x12 + x1 + x4 + x14)=-0.003125+(0.059375+0.

56、016) （0.875+0.03396）/（0.059375+0.016+0.875+0.03396）=0.06647等效電源：e7 = (e4 (x1 + x12) + e1 (x4 + x14) / (x1 + x12 + x4 + x14)=0.8 (0.016+0.059375)+1 (0.875+0.03396)/ （0.059375+0.016+0.875+0.03396）=0.9847短路電流的周期分量的標幺值：id2 = e5 / x11 + e7 / x22=0.9155/0.1848+0.9847/0.06647=19.768下面計算負荷提供的短路電流（如圖 3-7，3-9

57、 所示）i2 = e7 / x22=0.9847/0.06647=14.814v0 = i2 x13=14.814 (-0.003125)=-0.04629110kv 負荷提供的短路電流：il1 = e3 / x3=0.8/0.4375=1.828610kv 負荷提供的短路電流：il2 = (e4 - v0) / (x4 + x14)=(0.8+0.04629)/( 0.875+0.03396)=0.931負荷提供的短路電流：il= il1+ il2=1.8286+0.931=2.7596系統(tǒng)提供的短路電流：ix = id2 il=19.768-2.7596=17.0084沖擊電流的標幺值：i

58、ch = kch ix + kp il=1.817.0084+12.7596=47.1992 2 2 2 負荷的短路全電流標幺值：ilq = il=2.7596系統(tǒng)的短路全電流標幺值：ixq = ix=17.0084=25.6821) -(kch 1) -(kch 2 18 . 08 . 021短路電流的全電流標幺值： iq =25.83ixq ixq ilq ilq25.68225.6822.75962.75960.18480.06647d2 點的電流基準值為：ib=100/()ka=0.502ka1153短路電流的周期分量的有名值為：id2 0.502ka=9.9235ka沖擊電流的有名值

59、為：ich 0.502=23.694ka短路電流的全電流有效值為：iq 0.502ka=12.967ka短路容量：st=id2 sb=1976.8mvad3 點短路時的情況：點短路時的情況：圖 3-10 換后的等值電路圖等效電阻：x23 = x14 + (x11 + x13) (x1 + x12) / (x11 + x13 + x1 + x12)=0.03396+(0.1848-0.003125)(0.016+0.059375)/( 0.1848-0.003125+0.016+0.059375)=0.08723等效電源：e8 = (e1 (x11 + x13) + e5 (x1 + x12)

60、/ (x11 + x13 + x1 + x12)=1 (0.1848-0.003125)+ 0.9155 (0.016+0.059375)/( 0.1848-0.003125+0.016+0.059375)=0.97522短路電流的周期分量的標幺值：id3 = e8 / x23 + e4 / x4=0.97522/0.08723+0.8/0.875=12.094下面計算負荷提供的短路電流（如圖 3-7，3-10 所示）i3 = e8 / x23=0.97522/0.08723=11.1799v0 = i3 x14=11.1799 0.03396=0.3797分支電流：i31 = (x1 + x