330kV變電站電氣主接線系統(tǒng)設計

1、畢 業(yè) 設 計 題 目：330kV變電站電氣主接線系統(tǒng)設計 摘 要變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用，在全國電網(wǎng)中占有特別重要的位置。對變電站進行合理的規(guī)劃和科學的設計是保證供電質量的前提和基礎。本設計為330kV變電站設計，330kV變電站設計最終為3臺主變壓器，首期投產(chǎn)建設1臺。綜合考慮工程初期和長期運行的費用，追求設備壽命期內(nèi)最優(yōu)的經(jīng)濟效益，分為主變壓器選擇、主接線技術經(jīng)濟比較、短路電流計算、電氣設備的選擇等幾部分，同時附有電氣主接線圖等圖紙加以說明。站內(nèi)主接線分為330kV、110 kV、和35

2、 kV三個電壓等級；各個電壓等級分別采用雙母線、雙母線和單母線的接線方式；短路電流選取三個電壓等級處為短路點進行計算，并介紹了短路電流的危害和產(chǎn)生原因；在電氣設備的選擇上以各種元器件參數(shù)選擇為主。此外，還對導線、絕緣配合、過電壓保護等方面進行了簡單的設計，使變電站電氣一次部分基本完成。關鍵詞： 330kV變電站 主變壓器 短路電流 電氣主接線AbstractSubstation is an important part of the power system, which directly affects the entire power system security and economi

3、c operation .It is the intermediate links contracting the users and the power plants, and it has the function of transformation and distribution of electric energy, which plays a particularly important role in national power grid. Reasonable substation planning and scientific design is to ensure the

4、 prerequisite and basis for power quality. The design is for the 330kV substation, the substation is finally a design of 3 sets of the main transformer, one set will be currently put into building. Considering the engineering costs of the initial and long-running period to pursuit the best economic

5、interest during the use time of the equipment, this design is divided into following parts, the main transformer selection, main connection technological and economic comparison , short circuit current calculation and selection of electrical equipments, accompanied by drawings of main electrical wir

6、ing diagram to illustrate this. The main terminal station is divided into three voltage level, 330kV, 110 kV, and 35kV ;Various voltage levels is respectively divided into dual bus, dual-bus and single bus terminals; Select points which is at three voltage levels for the short-circuit calculations,

7、and describe the causes and harm of short-circuit current; The main point of the selection of electrical equipment is to choose the main parameters of the various components. In addition, she will put up with the simple design the of wire, insulation coordination, overvoltage protection and groundin

8、g aspects, so that the design of the first part of an electrical substation would be basically completed.Key Words：330kV substation main transformer short circuit current calculation main electrical wiring目 錄第一章 緒論11.1 330kV變電站設計的研究意義11.2 330kV變電站國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述11.3 本設計的研究內(nèi)容2第二章 原始資料分析3第三章 主變壓器的選擇43.1 概述4

9、3.2主變壓器臺數(shù)、型式的選擇43.3 站用變壓器的選擇53.4 本章小結6第四章 變電站電氣主接線設計74.1電氣主接線的基本要求74.2電氣主接線的設計原則74.3主接線類型分析74.4 主接線方案技術經(jīng)濟性比較104.5 本章小結11第五章 短路電流計算125.1 短路電流的計算目的125.2 短路電流計算的步驟125.3 短路電流計算取值125.3.1 電抗標么值計算135.3.2 短路點的計算165.4 本章小結19第六章 主要電氣設備的選擇206.1斷路器、隔離開關、互感器的選擇原則206.2 330kV設備的配置與選擇226.3 110kV設備的配置與選擇246.4 35kV設備

10、的配置與選擇256.5 導體的選擇276.5.1 母線的選擇原則276.5.2 母線的選擇校驗276.6 本章小結29第七章 變電站繼電保護、絕緣配合及防雷技術297.1繼電保護297.1.1 概述297.1.2繼電保護配置方案317.2 避雷器的配置與選擇327.3 電氣設備的絕緣配合327.4.1 330kV電氣設備的絕緣配合327.4.2 110kV絕緣配合337.4.3 35kV絕緣配合347.4.4 過電壓保護34第八章 總結與展望35參考文獻38致謝39附錄40第一章 緒論1.1 330kV變電站設計的研究意義隨著經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)水平的進步，人們生活水平不斷的提高，電力系統(tǒng)在整個行

11、業(yè)中所占的比例日趨增大?，F(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務。電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟的重要能源部門，而變電站的設計是電力工業(yè)建設中不可或缺的一個項目。由于變電站的設計內(nèi)容多，范圍廣，邏輯性強，不同電壓等級，不同類型，不同性質負荷的變電站設計時所側重的方面是不一樣的。設計過程中藥針對變電站的規(guī)模和形式，具體問題具體分析。變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓的電力設施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。我國電力系統(tǒng)的變電站大致分為四大類：升壓變電站，主網(wǎng)變電站，二次變電站，配電站。我國電力工業(yè)的設計水

12、平和管理水平正在逐步提高，對變電所的設計提出了更高的要求，需要我們提高知識理解應用水平，認真對待。我國具有極其豐富的能源。這些優(yōu)越的自然條件為我國電力工業(yè)的發(fā)展提供了良好的物質基礎。尤其是在中國西部，礦藏著豐富的煤炭資源，而且自然條件優(yōu)勢突出，蘊含風能、太陽能等潔凈能源。 “十二五”期間也是我國發(fā)展低碳經(jīng)濟的關鍵時期，因此西北電網(wǎng)發(fā)展面臨著前所未有的歷史機遇。預計2015年之前，我國“以煤為主”的電力消費結構仍然很難改變，盡管煤炭消費量占整個能源消費總量的比重會下降幾個百分點，但“十二五”期間，逐年的煤電需求還會增長，因此在未來相當長的一段時間內(nèi)，我國的能源仍將保持以煤炭為基礎，電力為中心的格

13、局。在“十二五”期間，國家電網(wǎng)將新增110千伏以上的輸電線路33.7萬公里，以滿足新增3.8億千瓦電力裝機的介入和輸送需求，實現(xiàn)跨區(qū)輸送2.5億千瓦的電力和1.15萬億千瓦時的電量。預計到“十二五”期末，我國電力裝機容量將超過14億千瓦。但是，隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和人們生活水平的提高，電力工業(yè)的發(fā)展仍然不能滿足整個社會發(fā)展的需要。另外，由于我國人口眾多，因此再按人口平均用電方面，迄今仍落于一些發(fā)達國家，即使在發(fā)展中國家，也只處于中等水平，尚不及世界人口平均用電量的一半。因而，要實現(xiàn)我國電力行業(yè)的持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，就要加強電源建設，搞好“西電東送”以確保電力先行。1.2 330kV變電站國內(nèi)外

14、研究現(xiàn)狀綜述自20世紀70年代330kV電網(wǎng)在我國西北地區(qū)出現(xiàn)自今，330kV電網(wǎng)已經(jīng)成為我國西北地區(qū)的主力電網(wǎng)。截至2004年底，全國共投運330kV線路115條，總長度約為1070km，全網(wǎng)共有330kV降壓變電站52座，主變壓器總容量20640MVA。330kV變電站設計也相應經(jīng)歷了初期階段、成長階段和成熟階段。在智能電網(wǎng)建設的大背景下，數(shù)字化變電站快速發(fā)展是必然趨勢，數(shù)字化變電站技術是變電站自動化技術發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對變電站自動化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠的影響。數(shù)字化變電站在我國發(fā)展迅速，從1995年德國提出制定IEC61850的設想開始，中國就一直關注IEC61850的

15、發(fā)展。寧夏電力公司于2010年9月30日投運國內(nèi)首座數(shù)字化330kV蔣家南變電站。歐洲絕大部分超高壓變電站從一開始就按無人值班設計，已普及了變電站自動化。如英國Enderby變電站于20世紀60年代建設，電壓等級為400132 kV，4回400 kV進線，3臺主變。400 kV母線四角形接線，132 kV母線為雙母單分段。埃德拜變電站為無人值班、有人看守站。歐洲大部分400 kV變電站的一次設備（變壓器、開關、母線等）仍廣泛采用常規(guī)的、分散安裝的設備，而只在部分城市的個別400 kV變電站采用GIS設備，國外電網(wǎng)的可靠性很高，在設計的過程中更注重的是投資和效益。1.3 本設計的研究內(nèi)容變電所是

16、電力系統(tǒng)的主要組成部分，起著電能的接受，分配、聯(lián)絡、穩(wěn)定系統(tǒng)的重要作用。電氣主接線是變電所的重要組成部分，電氣主接線方式直接影響運行的可靠性、靈活性，它的擬定直接關系到電氣設備的選擇，是變電所電氣部分投資大小的決定性因素。由于變電站的設計內(nèi)容多，范圍廣，邏輯性強，不同電壓等級，不同類型，不同性質負荷的變電站設計時所側重的方面是不一樣的。本設計針對330kV變電站做電氣主接線方面設計，主要內(nèi)容如下：1. 分析原始材料，確定待建變電站的規(guī)模、負荷、環(huán)境條件等。2. 根據(jù)原始材料制定出幾種接線方案，通過經(jīng)濟及安全可靠性比較，確定出最優(yōu)方案，完成變電站電氣主接線的設計（完成主接線、主變及站變的選擇，包

17、括容量計算，型號及臺數(shù)的選擇，繪出主接線圖）。3. 短路電流計算。短路電流可為不同方案進行技術經(jīng)濟比較，并且為確定是否采取限制短路電流措施、選取電氣設備提供依據(jù)。4. 主要電氣設備及導體的選擇、校驗。包括斷路器、隔離開關、互感器等的選擇及短路熱穩(wěn)定校驗及動穩(wěn)定校驗。5. 變電站的繼電保護、絕緣配合、防雷及過電壓保護設計。第二章 原始資料分析根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃需新建一座330kV區(qū)域變電所，該變電站位于某市城郊，當?shù)啬旮邭鉁?7，年最低氣溫-18，最熱月平均最高氣溫21.5，當?shù)睾０胃叨龋?000m，雷暴日：25日/年。1 .待建變電站的規(guī)模本變電站的電壓等級分別為330kV、110kV、35kV

18、。330kV 首期1進3出，終期2進4出110kV 首期6回出線，終期14回出線2 .設系統(tǒng)容量：A系統(tǒng)：S=1500MVA X=0.38 B系統(tǒng)：S=2000MVA X=0.32C系統(tǒng)：S=1200MVA X=0.423. 連接方式：該變電站D以雙回路與相距100km的A系統(tǒng)相連，與相距85km的C系統(tǒng)相連；以單回路與相距130km的B系統(tǒng)相連；其中A系統(tǒng)與B系統(tǒng)的距離150km，B系統(tǒng)與C系統(tǒng)的距離160km。導線型號均選LGJQ-400。如圖2-1所示B待建變電站AC 圖2-1 連接方式4 .其他條件變電站所處位置，地形平坦、開闊，占地范圍內(nèi)無生態(tài)敏感區(qū)。第三章 主變壓器的選擇3.1 概

19、述變壓器是變電所的電氣設備之一，起擔任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級之間交換功率的任務，同時兼顧電力系統(tǒng)負荷增長的情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇。在選擇主變時，要根據(jù)原始材料和變電所自身的特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇變壓器。3.2主變壓器臺數(shù)、型式的選擇1. 對于大城市郊區(qū)的一次變電站在中低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所裝設兩臺變壓器為宜。2. 對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設計時應考慮裝設三臺變壓器。3. 對于規(guī)劃只裝設兩臺變壓器的變電站，其變壓器基礎宜按大于變壓器容量的 12 級設計，以便負荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。4.

20、裝有兩臺及以上主變壓器的變電站，其中一臺事故停運后，其余主變壓器的容量應保證該所全部負荷的70%到80%，并應保證用戶的一級和全部二級負荷的供電。由前設計說明可知、正常運行時，變電站負荷由330kV系統(tǒng)供電，為提高負荷供電可靠性，并考慮到現(xiàn)今社會用戶需要的供電可靠性的要求更高，最終應采用三臺容量相同的變壓器并聯(lián)運行。330 kV變電站可選用自耦強迫油循環(huán)風冷式變壓器。主變壓器的阻抗電壓(即短路電壓)，應根據(jù)電網(wǎng)情況、斷路器斷流能力以及變壓器結構選定。變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性及運輸條件等因素，在不受運輸條件限制時，330kV 及以下的變電所均應選用三相變壓器，對具有

21、三種電壓的變電所，如果通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15以上時，或低壓側雖無負荷，但需裝設無功補償設備時，主變壓器一般先用三繞組變壓器。采用三繞組變壓器。110 kV及以上中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，一般優(yōu)先選用自耦變壓器。 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)采用的繞組連接有星形“Y”和三角形“D”。在變電站中，一般考慮系統(tǒng)的同步并列以要求限制3次諧波對電源等因素。我國110 kV及以上電壓變壓器繞組都采用中性點直接接地， 35kV以下電壓等級、變壓器繞組都采用連接。根據(jù)選擇原則可確定所選擇變壓器繞組接線方式為YY接線。綜上所述，并考慮到

22、本次設計的三個電壓等級，查330kV三相三繞組電力變壓器技術數(shù)據(jù)表，選擇變壓器的型號為OSFPZ9-，其參數(shù)見表3-1。表3-1 主變壓器技術參數(shù)項 目技 術 參 數(shù)備 注主變壓器型號三相、三繞組、有載調亞、油浸、風冷、自耦電力變壓器額定容量240MVA容量比240/240/72MVA電壓比345±8×1.25%/121/35kV電壓比及短路阻抗應根據(jù)實際工程選擇短路阻抗Uk1-2%=10.5 Uk1-3%=24 Uk2-3%=13連接組別YNa0dll調壓方式有載調壓冷卻方式ONAF或ODAF中性點接地方式及絕緣水平直接接地高、中及中性點均副套管式電流互感器3.3 站用變

23、壓器的選擇站用變的容量必須滿足常用負荷需要和留有10%的裕度，以備加臨時負荷。兩臺站變互為暗備用，正常情況單臺變壓器運行。每臺工作變壓器在不滿載狀態(tài)下運行，當任意一臺變壓器因故障被斷開后，其站用負荷則由完好的站用變壓器承擔。經(jīng)初步計算，選用兩臺630kVA的站用變壓器，型號為SZ9-630/35，油浸式，有載調壓?？紤]到目前我國配電變壓器生產(chǎn)廠家的情況和實現(xiàn)電力設備逐步向無油化過渡的目標，可選用干式變壓器。1) 當變電站內(nèi)有較低電壓母線時,一般均較低電壓母線上引接12個站用變壓器,這一站用電源引接方式具有經(jīng)濟和可靠性較高的特點。2) 當有可靠的635KV電源聯(lián)絡線時，可將一臺站用變壓器接到聯(lián)絡

24、變壓器外側，更能保證站用電的不間斷供電。 3) 由主變壓器第三繞組引接,所用變壓器高壓側要選用大斷流容量的開關設備，否則要加裝限流電抗器。由于本所內(nèi)有較低電壓（35KV）母線時,所以從35KV母線上引接2臺站用變壓器,互為備用，平時運行當一臺故障時另一臺能承受變電所的全部負荷。3.4 本章小結變壓器是變電站的核心電氣設備，變電站能量的大小也主要取決于變壓器的能力，本章對變壓器進行了選型，包括型號、型式、臺數(shù)的確定，而且對站用變壓器也進行了選擇。變壓器選定之后，再設計電氣主接線，按照選定的接線方式，變壓器、輸電線路及其他電氣設備與電力系統(tǒng)才能正確連接。 第四章 變電站電氣主接線設計變電所電氣主接

25、線設計是依據(jù)變電所的最高電壓等級和變電所的性質，選擇出一種與變電所在系統(tǒng)中的地位和作用相適應的接線方式。變電所得電氣主接線是電力系統(tǒng)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、無功補償設備以最優(yōu)化的接線方式與電力系統(tǒng)連接，同時表明在變電所內(nèi)各種電氣設備之間的連接方式。一個變電所的電氣主接線包括高壓側、中壓側、低壓側以及變壓器餓界限。因各側所接的系統(tǒng)情況不同，進出線回路數(shù)不同，其接線方式也不同。電氣主接線是多種電氣設備通過連線，按其功能要求組成的接受和分配電能的電路，也成為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設備文字和圖形符號將發(fā)電機、變壓器、母線、輸電線路等有關電氣設備，按其工作順序，

26、詳細表示電氣設備和連接關系的單線接線圖，稱為電氣主接線圖。4.1電氣主接線的基本要求（1）可靠性  電氣接線必須保證用戶供電的可靠性，應分別按各類負荷的重要性程度安排相應可靠程度的接線方式。保證電氣接線可靠性可以用多種措施來實現(xiàn)。（2）靈活性  電氣系統(tǒng)接線應能適應各式各樣可能運行方式的要求。并可以保證能將符合質量要求的電能送給用戶。（3）安全性  電力網(wǎng)接線必須保證在任何可能的運行方式下及檢修方式下運行人員的安全性與設備的安全性。（4）經(jīng)濟性  其中包括最少的投資與最低的年運行費。（5）應具有發(fā)展與擴建的方便性  在設計接線方時要考慮到510

27、年的發(fā)展遠景，要求在設備容量、安裝空間以及接線形式上，為510年的最終容量留有余地。 4.2電氣主接線的設計原則以設計任務書為原則，以國家經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩、結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能節(jié)省投資，例證設備原件和設計的先進性，堅持可靠、先進、使用、經(jīng)濟、美觀的原則。4.3主接線類型分析1. 單母線接線優(yōu)點：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。缺點：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。使用范圍：一般適應一臺主變的以下情況。 610KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5

28、回。 3563KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回。 110KV220KV配電裝置的出線路數(shù)不超過2回。2. 單母分段接線優(yōu)點：母線分段后，對主要用戶可從不同段供電，保證供電的可靠性，另外，當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。缺點：當母線故障時，該段母線的回路都要停電，同時擴建時需向兩個方向均衡擴建。適用范圍： 610KV配電裝置的出線回路數(shù)為6回及以上時。 3563KV配電裝置的出線回路數(shù)為48回時。 110KV220KV配電裝置的出線路數(shù)為34回時。3. 單母分段帶旁路母線這種接線方式：適用于進出線不多、容量不大的中小型電壓等級為35110KV的變電所較

29、為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。4. 雙母線接線 優(yōu)點為：供電可靠，通過兩組母線隔離開關的操作，可以輪流檢修一組母線而不至于供電中斷，一組母線故障后能迅速恢復供電，檢修任一組的母線隔離開關時 圖4-1 雙母線接線只停該回路；擴建方便，可向雙母線的左右任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷的平均分配，不會引起原有回路的停電，以致連接不同的母線段，不會如單母線分段那樣導致交叉跨越；便于試驗，當個別回路需要時單獨進行試驗時可將該架路分開，單獨接至一組母線上。缺點是：增加一組母線，就要增加一組母線隔離開關，設備多，投資大，而且容易造成誤操作。 適用范圍： 610KV配電裝置當短路電流較大，出

30、線需要裝設電抗器時。 3563KV配電裝置的出線回路數(shù)超過8回路時。 110KV220KV配電裝置的出線回路數(shù)為5回及以上時。5. 雙母線分段接線優(yōu)點：有較高的可靠性和靈活性，縮小了母線故障的影響范圍缺點：占地面積大，增加投資適用范圍：用于進出線回路數(shù)較多的配電裝置。一般220KV進出線超過10-14回時，可采用雙母單分段接線。當回路數(shù)達15回以上時，可采用雙母雙分段接線。6. 雙母線帶旁路母線接線優(yōu)點:出線回路數(shù)較多時，提高了雙母線工作的可靠性和靈活性缺點：占地面積大，投資大適用范圍：110KV出線在6回以上，220KV出線在4回以上時，宜采用帶專用旁路QF的旁路母線。但當采用可靠性較高的S

31、F6斷路器時可不設置旁路母線。7. 一臺半斷路器接線，就是每兩個回路用三臺斷路器接在兩組母線上，即每一回路經(jīng)一臺斷路器接至一組母線，兩條回路間設一臺聯(lián)絡斷路器，形成一串，故稱為一臺半斷路器接線，又稱二分之三接線。圖4-2 二分之三接線優(yōu)點：具有較高的供電可靠性及運行靈活性，一母線故障或檢修均不停電。隔離開關僅做隔離電源用，不易產(chǎn)生誤操作。缺點：使用設備多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護的復雜性，且投資大。適用范圍：大型發(fā)電廠和變電所的超高壓配電裝置中， 一般進出線數(shù)在6回以上。4.4 主接線方案技術經(jīng)濟性比較1. 330kV主接線方案考慮到330kV變電站在西北電網(wǎng)中的主導性

32、和重要性，從可靠性角度出發(fā)，330kV側可選用的主接線方案有雙母線接線，雙母帶旁接線，一個半斷路器接線。330kV電網(wǎng)建設初期，曾采用雙母線帶旁路母線接線，為節(jié)約投資，2000年以后設計的變電站均已基本取消旁路母線。因此現(xiàn)在主要比較雙母線接線與一個半斷路器接線的優(yōu)缺點，如表4-1，確定接線方案。表4-1 方案比較指標 方案方案I 雙母線接線方案II 一個半斷路器接線可靠性較高，可以輪流檢修一組母線而不致供電中斷當一組母線故障時, 只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線。較高，每一回路由兩臺斷路器供電, 母線發(fā)生故障時, 任何回路都不停電，檢修任何一臺斷路器也不致中斷供電。靈活性易于向母線兩側任

33、一個方向擴建。正常時兩條母線和全部斷路器運行, 成多路環(huán)狀供電。經(jīng)濟性增加一組母線，就要增加一組母線隔離開關，設備多，投資大。使用設備較多, 特別是斷路器和電流互感器, 投資費用大, 保護接線復雜。比較二者都具有較好的靈活性，方案II的可靠性略高于方案I，終期規(guī)模相比，方案II的設備購置費用高于方案I，占地面積增大也會增加建筑成本，二次回路接線復雜使得繼電保護成本增加，而且本設計擬選用可靠性更高的GIS配電裝置，綜上考慮選擇雙母線接線方式。 2. 110kV主接線方案110kV出線最終建設規(guī)模為14回，出線回路數(shù)較多，從可靠性方面講，不能采用單母線類接線方式，可以采用的接線方案有雙母線接線，雙

34、母線帶旁路接線。110kV側從70年代初到80年代中期,由于110 kV輸電線路網(wǎng)架很不完善,造成110 kV線路負荷較重,輸送距離較遠,輸送功率較大,且其配電裝置均采用少油斷路器,為保證電網(wǎng)安全及供電可靠性,110 kV配電裝置接線大多采用雙母線帶專用旁路母線接線。改革開放以來隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展,電網(wǎng)裝機容量不斷增加,330 kV輸電網(wǎng)絡不斷擴展,原由110kV輸電線作為主網(wǎng)架承擔大容量長距離輸電的功能已由330 kV超高壓電網(wǎng)所承擔,110 kV網(wǎng)絡主要作為二次輸電網(wǎng);且110 kV輸電線大多形成環(huán)網(wǎng)雙回路供電,電網(wǎng)供電可靠性大大提高。同時,本裝置采用GIS配電裝置，SF6斷路器具有可

35、靠性高,開斷能力強,電壽命、機械壽命和檢修周期長的特點,使電網(wǎng)配電裝置的安全水平也大為提高。因此110 kV采用雙母線接線,取消旁路母線和旁路設施是可行的。綜上，本設計采用雙母線單分段接線，GIS設備。一期110kV出線6回，1回主變進線，共7回進出線，采用雙母線接線，1個母線回路，裝設2組母線設備。終期14回出線，3回主變進線。3. 35kV主接線方案330 kV變電所中的35kV(或10 kV)電壓等級接線,主要用于無功補償,在已運行的330 kV變電所中,主變低壓側35 kV均以變壓器為單元采用單元式單母線接線。最終3臺主變壓器，每臺主變壓器35kV側各裝設35kV并聯(lián)電抗器1組、35k

36、V并聯(lián)電容器最終3組。一期安裝35kV并聯(lián)電抗器1組、容量為30Mvar；35kV并聯(lián)電容器3組、容量為20Mvar。其中2臺主變低壓變壓器側還各接有一臺站用變壓器。4.5 本章小結變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的重要組成部分。本章通過可靠性經(jīng)濟性的比較，確定了330kV變電站電氣主接線的形式，擬定配電裝置采用GIS配電裝置，綜合考慮，330kV側選用雙母線接線，110kV采用雙母單分段接線，35kV采用以變壓器為單元的接線。第五章 短路電流計算5.1 短路電流的計算目的在電力系統(tǒng)中運行的電氣設備，在其運行中都必須考慮到發(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各種形式的短

37、路。因為它們會破壞對用戶正常供電和電氣設備的正常運行，使電氣設備受到破壞。所謂短路是指一切不屬于正常運行的相與相之間或相與地之間（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的有對稱的三相短路和不對稱的兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路。在各種類型的短路中，單相短路占多數(shù)，三相短路幾率最小，但其后果最為嚴重。因此，我們采用三相短路（對稱短路）來計算短路電流，并檢驗電氣設備的穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)側按無限大容量系統(tǒng)供電處理；用于設備選擇時，按變電所最終規(guī)?？紤]；5.2 短路電流計算的步驟1.計算各元件電抗標幺值，并折算為同一基準容量下；2.給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡圖；3.短路點的選擇在每個電

38、壓等級下選一個短路點，即330kv、110kv、10kv電壓等級短路點分別選在d1、d2、d3點；4.對網(wǎng)絡進行化簡，計算短路電流標幺值、有名值。標幺值： (5-1) 有名值： (5-2)5.計算短路電流沖擊值短路電流 (5-3)6.列出短路電流計算結果5.3 短路電流計算取值計算系統(tǒng)中各設備電抗標幺值時，取基準容量=2000MVA，基準電壓取平均電壓：330kV電壓側取345kV；110kV電壓側取115 kV；35kV 電壓側取37kV。 5.3.1 電抗標么值計算 電抗標幺值： （5-4）若換算到統(tǒng)一基準值下 （5-5） 則 （5-6）進行網(wǎng)絡簡化時，求出各等值電源與短路之間的轉移電抗，

39、再將其換算成以等值電源容量為基準的標幺值，即為該電源的計算電抗Xjsi 。 （5-7）式中，SNi第i個等值電源的額定容量，MVA；i=1，2，1. 系統(tǒng)電抗A： B：C：2. 各系統(tǒng)與D間電抗（查得LGJQ-400的電抗為X=0.417）C-D：B-D：A-D：3. 各系統(tǒng)間電抗B-C：A-B： 查有關變壓器型號手冊所選主變壓器的技術數(shù)據(jù)如表5-1。表5-1變壓器型號數(shù)據(jù)表型號及容量（kVA）額定容量比：高壓/中壓/低壓(%)額定電壓：高壓/中壓/低壓(kV)空載損耗(kW)負載損耗(kW)阻抗電壓（各線圈值）（%）空載電流高-中高-低中-低OSFPZ9-100/100/30330/110/

40、3510552210.6726.1316.580.5* X1-2、 X1-3、X2-3分別表示高-中、高-低、中-低阻抗35kV C X4X5X6X7X8X1X2X3X9X10X11X12X13X14X15X166X17B A 330kV 110kV 系統(tǒng)網(wǎng)絡圖及其化簡圖5-2如下所示：圖5-2 系統(tǒng)網(wǎng)絡圖利用系統(tǒng)簡化圖計算各級電阻，電路圖如圖5-3所示X8CBAd1d2d3X3X4X2X6X5X7X1X18X19圖5-3 網(wǎng)絡化簡圖系統(tǒng)網(wǎng)絡等效電阻的計算，電路圖如圖5-4所示：CBAd1d3X2dX3dX1dX18X19X20d2圖5-4 系統(tǒng)網(wǎng)絡等效圖 5.3.2 短路點的計算1. d1點

41、短路（330kV母線）d1CBAX2dX3dX1d圖5-5 d1點計算電抗電路1) 計算各系統(tǒng)電源計算電抗,電路圖如圖5-5所示； 2) 短路電流有名值 沖擊電流 全電流最大有效值短路電流容量2. d2點短路（110kV母線）CBAX2dX3dX1dd2X211) 計算各系統(tǒng)電源計算電抗：各系統(tǒng)轉移電抗，電路圖如圖5-6所示： 圖5-6 d2點轉移電抗電路X2dfX3dfX1dfd2CBA圖5-7 d2點計算電抗電路各系統(tǒng)電源計算電抗,電路圖如圖5-7所示：2) 短路電流有名值3) 沖擊電流4) 全電流最大有效值5) 短路電流容量CBAX2dX3dX1dd3X22圖5-8 d3點轉移電抗電路3

42、. d3點短路（35kV母線）1) 計算各系統(tǒng)電源計算電抗：各系統(tǒng)轉移電抗，電路圖如圖5-8所示：X2dfX3dfX1dfd3CBA圖5-9 d3點計算電抗電路各系統(tǒng)電源計算電抗，電路圖如圖5-9所示：2) 短路電流有名值3) 沖擊電流4) 全電流最大有效值5) 短路電流容量4. 短路電流計算結果各短路點短路電流計算結果如表5-2表5-2 短路電流計算結果短路類型三相短路短路點d1d2d3短路點平均電壓（kV）33012138.5短路電流周期分量起始有效值I（kA）7.839.7719.8短路電流沖擊值（kA）19.9724.9150.57短路電流最大有效值（kA）12.1414.7529.8

43、95.4 本章小結為保證變電站正常運行，要防止出線短路情況，本章分析了短路所帶來的影響，然后經(jīng)計算得到三相短路時的短路電流大小，為后面的電氣設備選擇打下基礎。第六章 主要電氣設備的選擇6.1斷路器、隔離開關、互感器的選擇原則 斷路器、隔離開關的選擇原則：1.按正常工作條件選擇1) 額定電壓：一般可按照電氣設備的額定電壓 不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓 的條件選擇。即2) 額定電流電氣設備的額定電流 ，或電氣設備的長期允許電流， 應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流 ，環(huán)境條件對設備選擇的影響當電氣設備安裝地點的環(huán)境條件（如溫度、風速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰度等）超過一般

44、電氣設備使用條件時，應采取措施。2.按短路狀態(tài)校驗1) 校驗的一般原則電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流。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。2) 熱穩(wěn)定校驗短路電流通過被選擇的電氣設備和載流導體時，其熱效應不應超過允許值。即應滿足： 或 （6-1）式中：短路電流產(chǎn)生的熱效應電氣設備和載流導體允許的熱效應、t電氣設備允許通過的熱穩(wěn)定的電流和時間3) 動穩(wěn)定校驗：電動力穩(wěn)定是電器承受短路電流機械效應的能力，也稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為：ichid

45、w （6-2）其中：ich 三相短路沖擊電流的幅值；idw設備允許通過的動穩(wěn)定電流（極限電流）峰值。4) 短路計算時間驗算熱穩(wěn)定的短路計算時間為繼電保護動作時間和相應斷路器的全分閘時間之和，即： （6-3） 一般取保護裝置的后備保護動作時間電壓互感器的選擇原則：母線。除旁路母線外，一般工作及備用母線都裝有一組電壓互感器，用于同步、測量儀表和保護裝置。電壓互感器的選擇應該按以下參數(shù)和方式進行：(1)一次電壓U1：1.1UnU10.9 Un.Un為電壓互感器額定一次線電壓，1.1和0.9是允許的一次電壓的波動范圍，即為±10% Un。(2)二次電壓：電壓互感器二次電壓，應根據(jù)使用情況，選

46、用所需二次額定電壓U2n如表6-1所示。表6-1 電壓互感器二次額定電壓選擇表繞組主二次繞組附加二次繞組高壓側接入方式接于線電壓上接于相電壓上用于中性點直接接地系統(tǒng)中用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中二次額定電壓（V）100100/100100/3準確等級：電壓互感器應在哪一級下工作需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設備對準確等級的要求確定。二次負荷S2：S2Sn。型式的選擇：330kV及以上配電裝置，高容量和準確度等級滿足要求時，一般采用電容式電壓互感器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器組。電流互感器的選擇原則：電流互感器

47、是電力系統(tǒng)中用來測量電流的儀表、繼電保護等二次設備獲取一次回路電流信息的傳感器，它應該遵循以下配置原則：1. 為了滿足測量和保護裝置的需要，在發(fā)電機、變壓器、出線、母線分段及母線斷路器、旁路斷路器等回路中均需設有電流互感器。對于中性點直接接地系統(tǒng)，一般按三相配置；對于中性點非直接接地系統(tǒng)，依據(jù)具體情況按兩相或三相配置。保護用電流互感器的裝設地點應盡量消除主保護裝置的死區(qū)來設置。如有兩組電流互感器，應盡可能設在斷路器兩側，使斷路器處于交叉保護范圍之中。為了防止電流互感器套管閃絡造成母線故障，電流互感器通常布置在斷路器的出線或變壓器側，即盡可能不在僅靠母線側裝設電流互感器。2. 電流互感器的選擇和

48、校驗應該按以下參數(shù)和方式進行：(1)一次回路電壓：UgUn。 Ug為電流互感器安裝處一次回路工作電壓，Un為電流互感器額定電壓。(2)一次回路電流：Ig.maxI1n。 Ig.max為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流，I1n為電流互感器原邊額定電流。(3)準確等級：電流互感器準確等級的確定與電壓互感器的相同，需先知電流互感器二次回路所按測量儀表的類型及對準確等級的要求，并按準確等級要求最高的表計來選擇。(4)二次負荷S2：S2Sn。6.2 330kV設備的配置與選擇330kV配電裝置采用GIS方案，GIS具有結構簡單緊湊、占地面積小、耐污穢等級高、可靠性高、維護工作量小等優(yōu)點，特別適合于

49、工礦企業(yè)的高壓變電所。1. 330kV設備選擇的基本條件1）=330kV=2) 變電站最大長期工作電流=1.05×=440.89A根據(jù)以上條件，330kV GIS選用ZF6-330系列六氟化硫封閉式組合電器，其中電氣設備的主要技術參數(shù)如表6-2 6-3 6-4。表6-2 斷路器、隔離開關主要技術參數(shù)設備型號額定電壓（kV）工作電流（A）短路電流周期分量起始有效值（kA）短路電流沖擊值（kA）3S熱穩(wěn)定電流（kA）斷路器SFMT-30033025004010040隔離開關GW6-330GD/2500330250010040表6-3 TYD-330/-0.005電壓互感器參數(shù)型號額定電壓

50、（KV）二次繞組額定輸出（VA）電 容 量載 波耦 合電 容一次繞組二次繞組剩余電壓繞組0.5級1級高壓電容中壓電容TYD330/-0.0050.1150VA300VA12.55010表6-4 330kV電壓互感器參數(shù)名稱型式參數(shù)額定電壓（kV）最高工作電壓（kV）3s熱穩(wěn)定電流（kA）電流互感器（TA）LB-330GY10002000/1A330363502. 330kV斷路器的校驗1) =2500A>440.89A2) 額定開斷電流校驗：330kV母線三相穩(wěn)態(tài)短路電流 =7.83 KA ，SFMT-300斷路器的額定開斷電流等于40KA符合要求。3) 動穩(wěn)定校驗 ：330kV母線短路

51、三相沖擊電流：ich =19.97(kA)SFMT-300斷路器的極限通過電流idw =100(kA)ich < idw 符合動穩(wěn)定要求4) 熱穩(wěn)定校驗：可從電氣設備手冊查出斷路器固有分閘時間為0.06s，設后備保護動作時間為2s,t=tpr + tab=2+0.06=2.06330kV母線短路熱容量：SFMT-300斷路器的3秒熱穩(wěn)定電流： =40(kA)< 符合熱穩(wěn)定要求 5) 溫度校驗：SFMT-300斷路器允許使用環(huán)境溫度：-4040，該變電所地區(qū)氣溫：-1827，符合要求。通過以上校驗可知，330kV側所選SFMT-300斷路器完全符合要求。3. 330kV隔離開關的校驗

52、1) =2500A>440.89A2) 動穩(wěn)定校驗 ：330kV母線短路三相沖擊電流：ich =19.97(kA)GW6-330GD/2500隔離開關的極限通過電流idw =100(kA)ich < idw 符合動穩(wěn)定要求3) 熱穩(wěn)定校驗：330kV母線短路熱容量：GW6-330GD/2500隔離開關的3秒熱穩(wěn)定電流：=40(kA) < 符合熱穩(wěn)定要求4) 溫度校驗：GW6-330GD/2500隔離開關允許使用環(huán)境溫度：-4040本變電所地區(qū)氣溫：-1827，符合要求。通過以上校驗可知，330kV側所選GW6-330GD/2500隔離開關完全符合要求。6.3 110kV設備的配置與選擇1. 110kV設備選擇的基本條件1）=110kV=2）變電站最大長期工作電流=1.