220KV变电站电气一次部分初步设计

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220KV变电站电气一次部分初步设计

摘要

随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。

变电站对电力的生产和分配起到了举足轻重的作用，是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，作为电能输送与控制的枢纽，设计是否合理，不仅直接影响了基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。

本设计主要介绍了220KV变电站电气部分的设计。首先对原始资料进行分析，设计主接线形式，选择主变压器的台数及容量，综合比较各种接线方式的特点、优缺点，根据技术要求选择两种较其它方案可靠的主接线方案；再对两种方案进行全面的技术、经济比较，确定最优的主接线方案；然后进行短路电流计算，为设计中需要的高压电气设备的选择、整定、校验等方面做准备；继而进行主要电气设备的选择与校验，最后进行配电装臵设计，防雷保护设计。

关键词：变电站、主变压器、短路计算、设备选择、配电装臵。

I

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目录

摘要......................................................I 前言......................................................1 第一章 电气主接线设计.....................................2 1.1 主接线设计要求........................................2 1.2 主接线接线方式概述....................................3 1.3 主接线设计............................................6 第二章 主变压器选择......................................10 2.1 主变压器的选择原则...................................10 2.2 主变压器台数的选择...................................10 2.3 主变压器容量的选择...................................10 2.4 主变压器型式的选择...................................11 2.5 绕组数量和连接形式的选择.............................11 2.6 主变压器选择结果.....................................12 第三章 方案最终确定......................................13 3.1 主接线初步确定.......................................13 3.2 主接线方案的最终确定.................................13 第四章 短路电流计算…………………........................15 4.1 概述.................................................15 4.2 短路电流计算目的.....................................15 4.3 短路电流计算基本假设.................................15 4.4 各元件电抗标么值计算.................................16 4.5 短路电流计算过程.....................................16 4.5.1 220KV侧短路计算...................................17 4.5.2 110KV侧短路计算...................................18 4.5.3 10KV侧短路计算....................................18 第五章 主要电气设备选择与校验............................22 5.1 概述………………………...............................22 5.2 各回路持续工作电流计算……….........................23 5.3 断路器和隔离开关的选择与校验.........................24 5.3.1 电抗器的选择与校验................................25 5.3.2 断路器的选择与校验................................26 5.3.3 隔离开关的选择与校验..............................28 5.4 电流互感器选择与校验.................................29 5.4.1 电流互感器的选择..................................30 5.4.2 电流互感器的校验..................................31 5.5 电压互感器选择………………….........................32 5.6 导体的选择与校验………….............................33 5.6.1 导体的选择........................................35 5.6.2 导体的校验........................................36 5.7 避雷器的选择与校验…………...........................38 5.7.1 避雷器的选择......................................39 5.7.2 避雷器的校验......................................39

II

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第六章 电气总平面布臵及配电装臵的选择....................41 6.1 概述.................................................41 6.1.1 配电装臵特点......................................41 6.1.2 配电装臵类型及应用................................41 6.2 配电装臵的确定.......................................42 6.3 电气总平面布臵.......................................42 6.3.1 电气总平面布臵的要求..............................42 6.3.2 电气总平面布臵....................................43 第七章 防雷装臵保护......................................44 7.1 防雷保护的必要性.....................................44 7.2 变电站防雷保护内容...................................44 7.3 避雷针的配臵.........................................44 7.3.1 避雷针的配臵原则..................................44 7.3.2 避雷针位臵的确定..................................44 7.4 避雷针保护范围计算...................................45 7.4.1 避雷针定位及定距..................................45 7.4.2 单根避雷针的保护范围计算..........................46 7.4.3 多根避雷针的保护范围计算..........................46 第八章 结束语............................................48 致谢.....................................................49 参考文献.................................................50 附录.....................................................51

III

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前言

本次毕业设计的主要内容是变电站电气部分设计，是电气工程及自动化专业的学生在校期间的最后一次综合性训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求，使我们的综合能力有一个整体的提高。其不但使我们巩固了课程中学到的专业知识，还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号，充分培养了我们的独立分析和解决问题的能力，以及综合运用所学知识进行实际工程设计的基本技能，将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。

电力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。220KV 变电站电气部分设计使我们对变电站有了一个整体的了解。该设计包括以下任务：1）主接线的设计 2）主变压器的选择 3）最优方案的选择 4）短路计算 5）导体和电气设备的选择 6）配电装臵设计 7）防雷保护设计。

本设计书在设计过程中汇集了大量的资料，由于水平有限，设计中不免有疏漏不足之处，恳求老师批评指正！谢谢！

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第一章 电气主接线设计

1.1主接线设计要求

电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。主接线代表了变电站高电压、大电流的电器部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装臵布臵、继电保护、自动装臵和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最终方案。

电气主接线设计的基本要求，概况地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。

1.可靠性

安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。

主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面。 (1)断路器检修时，不宜影响对系统供电。

(2)线路、断路器或母线故障时，以及母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回路数和停电时间，并能保证对全部I类及全部或大部分II类用户的供电。

(3)尽量避免变电站全部停电的可能性。

(4)大型机组突然停运时，不应危及电力系统稳定运行。 2.灵活性

电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几个方面。

(1)操作的方便性。电气主接线应该在服从可靠性的基本要求条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不至在操作过程中出差错。

(2)调度的方便性。可以灵活地操作，投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满足系统在事故运行方式，检修方式以及特殊运行方式下

2

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方案III：

图1—3 方案IV：

图1—4

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方案V：

图1—5

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第二章 主变压器选择

在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变压器的选择。

2.1主变压器的选择原则

1.主变容量一般按变电所建成后 5～10 年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10～20 年的负荷发展。

2.根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。

3.为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性。

2.2主变压器台数的选择

1.对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变 电所以装设两台主变压器为宜。

2.对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑 装设三台主变压器的可能性。

3.对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压 器的容量。

2.3主变压器容量的选择

1.主变压器容量一般按变电所建成后5～10 年的规划负荷选择，适当考虑到远期10～20 年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。

2.根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其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；对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。

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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。

110KV电压等级最大负荷200MW, cosφ=0.90； 10KV电压等级最大负荷32MW, cosφ=0.85；I、II类负荷按占70%计算，一台故障时，另一台过负荷30%。

?20032???0.90?0.85??0.70?故容量确定为：SN???139.930MVA

1?0.32.4主变压器型式的选择

选择主变压器，需考虑如下原则：

1.当不受运输条件限制时，在330KV 及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。

2.当发电厂与系统连接的电压为500KV 时，已经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台50%容量三相变压器或单相变压器组。对于单机容量为300MW、并直接升到500KV的，宜选用三相变压器。

3.对于500KV 变电所，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建所初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成全网停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。为此要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。

2.5绕组数量和连接形式的选择

具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需要装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。

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要有丫和△，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国110KV 及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；35KV亦采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV 以下电压，变压器绕组多采用△连接。由于35KV 采用丫连接方式，与220、110 系统的线电压

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相位角为0，这样当变压变比为220/110/35KV，高、中压为自耦连接时，否则就不能与现有35KV 系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星接线的变压器，全国投运这类变压器约40～50 台。

2.6主变压器选择结果

查《电力工程电气设计手册：电气一次部分》，选定变压器的容量为150MVA。由于降压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查《设计手册》选定主变型号为：SSPSL1?150000。 主要技术参数如下： 额定容量：150000（KVA）

额定电压：高压—242 ；中压—121； 低压—10.5（KV） 连接组标号：YN/yn0/d11 空载损耗：123.1(KW)

短路损耗：高中：510；高低：165；中低：227（KW） 阻抗电压（%）：高中：24.4；高低：14.1；中低：8.3 空载电流（%）：1.0

电抗标么值：高中：0.1630；高低：0.0940；中低：0.0553 综合投资：104.36（万元）

所以一次性选择两台SSPSL1?150000 型变压器为主变。

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第三章 方案最终确定

3.1主接线初步确定

5种方案均采用三相三绕组变压器SSPSL，对5种方案进行技术比1?150000较如下表3—1：

表 3—1 主接线方案比较表

项目 方案 方案I:220KV双母线接线，110KV单母线分段带旁路接线，10KV双母线分段接线。 方案II：220KV单母线分段带旁路接线，110KV单母线分段带旁路接线，10KV双母线接线。 方案III：220KV桥形接线，110KV单母线分段带旁路接线，10KV双母线分段接线。 方案IV：220KV桥形接线，110KV单母线分段接线，10KV双母线接线。 方案V：220KV角形接线，110KV单母线分段带旁路接线，10KV双母线分段接线。 1.220KV 接线简单，设备本身故障率少； 2.故障时，能尽快恢复供电。 1.可靠性较高； 2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高了可靠性。 1.220KV接线可靠性较差。 2.110KV和10KV接线可靠性较高，故障时停电范围小。 1.220KV 运行方式相对简单，灵活性差； 2.各种电压级接线都便于扩建和发展。 1.各电压级接线方式灵活性都好； 2.220KV和110KV 电压级接线易于扩建和实现自动化。 1.220KV接线不易扩建； 2.110KV侧易于扩建实现自动化。 可靠性 灵活性 1.220KV接线可靠性较差。 1.220KV接线不易扩建； 2.110KV和10KV接线可靠性2.使用断路器少、布臵简单； 较差，故障时停电范围大。 1. 220KV接线成闭合环形，1.220KV接线成闭合环形，灵可靠性较高； 活性较高； 2.任一台断路器检修，都成2.220KV不易于扩建。 开环运行，从而降低了接线的可靠性。 通过对5种主接线可靠性，灵活性的综合考虑，辨证统一，现确定第I、II方案为设计初选可靠方案。

3.2主接线方案的最终确定

方案I特点：

220KV采用双母线接线形式，调度灵活方便，而任一母线故障时，可通过另一母线供电。但由于双母线故障机率较小，故不考虑。

110KV采用单母线分段带旁路接线，装设旁路断路器兼作分段断路器，

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节省一台断路器，节省投资，且使故障时停电范围缩小，故障时可通过旁路向负荷供电，可靠性高。

10KV采用双母线分段接线，可以使重要负荷的供电从不同的母线分段取得，且一段母线故障时，可通过另一母线供电，可靠性高，并有利于扩建。

方案II特点：

220KV及110KV均采用单母线分段带旁路接线，装设旁路断路器兼作分段断路器，断路器数量减少，节省投资，且使故障时停电范围缩小，故障时可通过旁路向负荷供电；同时有利于实现自动化，扩建方便。

10KV采用双母线接线，一段母线故障时，可通过另一母线供电，可靠性高，并有利于扩建；同时，节省了断路器及隔离开关的使用，节省投资。

比较：方案I中220KV采用双母线接线，负荷分配均匀，调度灵活方便，可靠性略高于方案II中的单母线分段带旁路接线，但方案II中采用旁路断路器兼作分段断路器，断路器使用数目少，投资减少，并且便于实现自动化；110KV均采用单母线分段带旁路接线，可靠性，灵活性及经济性一致；方案I中10KV侧采用双母线分段接线，虽然可靠性高于方案II中的双母线接线，但经济性大大降低，断路器、隔离开关使用数目明显多于方案II的，且方案II的双母线接线形式可靠性足以保障负荷的供电要求。

综观以上两种主接线的优缺点，根据设计任务书的原始资料选择方案II为最优方案，满足可靠性、灵活性和经济性的要求。

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第四章 短路电流计算

4.1概述

电力系的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，因为它们会破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。

短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。

在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。

电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。

4.2短路电流计算目的

短路电流计算是变电站电气设计中的一个重要环节。其计算目的是： 1.在选择电气主接线时，为了比较各种接线方法或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。

2.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都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。

3.在设计屋外高压配电装臵时，需按短路条件检验软导线的相间和相对低的安全距离。

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.接地装臵的设计，也需要短路电流。

4.3短路电流计算基本假设

1.正常工作时，三相系统对称运行。 2.所有电源的电动势相位角相同。

3.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

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流大小发生变化。

4.不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。

5.元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，不及负荷的影响。 6.系统短路时是金属性短路。

4.4各元件电抗标么值计算

1.系统短路电抗：

220KV 侧电源近似为无穷大系统A，归算至本所220KV 母线侧短路电抗为0.10（Sj=100MVA）,110KV 侧电源近似为无穷大系统B，归算至本所110KV 母线侧短路电抗为0.13（Sj=100MVA）。

2.变压器电抗标么值。 主变型号为：SSPSL 1?150000电抗标么值：高中：0.1630；高低：0.0940；中低：0.0553 计算如下：

XT1*?XT2*XT3*1??0.1630?0.0940?0.0553??0.1009 21???0.1630?0.0553?0.0940??0.0621 21???0.0940?0.0553?0.1630???0.0069 24.5短路电流计算过程

系统等值电路图如下：

图4—1 系统等值电路图

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4.5.1 220KV侧短路计算

f-1短路时，等值电路图化简如图4—2：

图4—2 f-1短路等值电路图

XT*?11(XT1*?XT2*)?(0.1009?0.0621)?0.0815 22

图4—3 f-1短路等值电路图

A、B系统均为无穷大系统，计算电抗为：

XjsA?XSA*?0.10

XjsB?XSB*?XT*?0.13?0.0815?0.2115

短路电流标么值为：

IfA*?11??10.00 XjsA0.1011??4.7281 XjsB0.2115IfB*?短路电流有名值为：

IfA?10.00?IfB?4.7281?1003?230100?2.5102KA

?1.1869KA3?23017

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4 负荷开关 5 熔断器 6 PT 7 CT 8 电抗器 9 消弧线圈 10 避雷器 11 封闭电器 12 穿墙套管 13 绝缘子 √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 5.2各回路持续工作电流计算

1.三相变压器回路：Igmax?1.05IN?三绕组变压器高压侧：Igmax?中压侧：Igmax?低压侧：Igmax?1.05SN3UN

?0.4133KA

1.05?1503?2201.05?1503?110?0.8266KA

1.05?323?10.5?0.85?2.1736KA

2.母线分段断路器或母联断路器回路

220KV旁路断路器兼作分段断路器回路：Igmax?110KV旁路断路器兼作分段断路器回路：Igmax?10KV母联断路器回路：Igmax?3.馈线回路：Igmax?220KV出线：S?P3UNcos?1.05?323?10.5?0.851.05?1503?2201.05?1503?110?0.4133KA

?0.8266KA

?2.1736KA

20032??259.8193MVA 0.900.8523

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Igmax?259.81933?220?2200?0.3410KA

110KV出线：Igmax?10KV出线：Igmax?4.主母线回路

3?110?4?0.90323?10.5?10?0.85?0.2916KA

?0.2070KA

220KV母线回路：Igmax?0.4133KA 110KV母线回路：Igmax?0.8266KA 10KV母线回路： Igmax?2.1736KA

5.3断路器和隔离开关的选择与校验

断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，在经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在6KV—220KV的电网一般选用少油断路器，电压110—330KV的电网，当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器或空气断路器。

断路器选择的具体技术条件简述如下： 1.电压：Ug（电网工作电压）?Un

2.额定电流校验：Ig（最大持续工作电流）?In 3.开断电流（或开断容量）：Id.t?Ikd(Sd.t?Skd)

式中：Id.t?断路器实际开断时间t秒得短路电流周期分量； Ikd?断路器额定开断电流； Sd.t?断路器t秒得开断容量； Skd?断路器额定开断容量。 4.动稳定：ich?imax

式中：ich?三相短路电流冲击值； imax?断路器极限通过电流峰值。

25.热稳定：I?tdz?It2t

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式中：I??稳态三相短路电流；

tdz?短路电流发热等值时间； It?断路器t秒热稳定电流。

隔离开关型式的选择，应根据配电装臵的布臵特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定。其选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。

5.3.1电抗器的选择与校验

由于10KV侧短路电流过大，需要装设限流电抗器。 1.限流电抗器的选择

IN??50%~80%?UN?UNS?10KV3210.5?0.85?3?1.035~1.656KA

设将电抗器后的短路电流限制到I''?20KA (1)初选型号

根据以上条件初选型号为NKL-10-2000-8。 电抗器标么值：XK*?(2)选择电抗值

电源至电抗器前的系统标么值为：

0.1?0.13?0.05650.1?0.13

IUIB5.52000?10.5XL%?(''?X'K*)NB?100%?(?0.0565)??7.33%IBUN205500?10IX'K*?XSA*//XSB*?IB100,I??5.5KA B''I3?10.5选用的电抗器符合要求，参数如下表： 表5—2 电抗器技术参数

型号 额定电压(KV) NKL-10-2000-8 10 额定电流(A) 2000 额定电抗（%） 8 动稳定电流峰值（A） 63750 1s热稳定电流(A) 56800 电抗标么值 0.209 2.限流电抗器的校验 (1)电压损失和残压校验

当所选电抗值大于计算值时，应重算电抗器后短路电流，以供残压校验。

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为计算短路电流，先计算电抗标么值为

X?*'?XK*?XL*?0.0565?0.209?0.2655

换算成短路电流有名值为

If?1100??20.7113KA 0.26553?10.5则电压损失和残压分别为

?U%?XL%Imax207sin??8??0.6?0.4968?0.05UNIN2000I20.7113?8??82.8452%?60%~70%IN2''

?Ure%?XL%满足要求。 (2)动、热稳定校验

动稳定：ich?2.63?20.7113?54.4707KA,imax?63.75KA,ich?imax,

满足要求。

I''热稳定：热稳定：???1，t?1s,查图得tz?0.78s,

I?‘’tdz?tz?0.05?''2?0.78?0.05?12?0.83s,2tdz?20.71132?0.83?356.035, I?2It2t?56.82?1?3226.24,I?tdz?It2t,

满足要求。

所以短路电流限制为I''?20KA,Ich?2.63?20?52.6KA。 5.3.2断路器的选择与校验

根据回路最大工作电流计算结果以及电压等级确定断路器型号如下表 5—3所示：

表5—3 断路器选择结果

编号 Igmax(KA) 220-1-1 0.4133 220-1-2 0.3410 型号 额定电额定电额定开流（A） 压（KV） 断电流（KA） 1000 220 13 26

KW1 极限通过电流最大值（KA） 40 热稳定电流（KA） 14(5) 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）

220-1-3 110-1-1 110-1-2 110-1-3 10-1-1 10-1-2 10-1-3 0.4133 0.8266 0.8266 0.2916 0.2070 2.1736 2.1736 SW4?110 1000 5000 110 10 18.4 105 55 300 21(5) 120(5) SN4?10G 注：220-1-2，220表示所在电压等级，1表示断路器，2表示类型号，具体位臵见方案II的主接线图。

校验：

1.220KV短路点：ich?9.7233KA,I''?I??3.6971KA，断路器型号为KW1

动稳定：ich?9.7233KA,imax?40KA,ich?imax,

满足要求。

热稳定：‘’I''??I?1，t?5s,查图得tz?4.4s,

?tdz?tz?0.05?''2?4.4?0.05?12?4.45s, I2?t.69712dz?3?4.45?60.8250,

I2t?142?5?980,I2t?tdz?I2tt, 满足要求。

2.110KV短路点：i''ch?17.4316KA,I?I??6.628KA，断路器型号为SW4?110

动稳定：ich?17.4316KA,imax?55KA,ich?imax,

满足要求。

热稳定：?‘’?I''I?1，t?5s,查图得tz?4.4s,

?tdz?tz?0.05?''2?4.4?0.05?12?4.45s, I2?tdz?6.6282?4.45?195.4902,

I2t?212?5?2205,I22t?tdz?Itt, 满足要求。

3.10KV短路点：ich?52.6KA,I''?I??20KA，断路器型号为SN4?10G

动稳定：ich?52.6KA,imax?300KA,ich?imax,

满足要求。

27

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I''热稳定：???1，t?5s,查图得tz?4.4s,

I?‘’tdz?tz?0.05?''2?4.4?0.05?12?4.45s,2tdz?202?4.45?1780, I?2It2t?1202?5?72000,I?tdz?It2t,

满足要求。 5.3.3隔离开关的选择与校验

根据回路最大工作电流计算结果以及电压等级确定隔离开关型号如下表 5—4所示：

表5—4 隔离开关选择结果

编号 额定电额定电动稳定流（A） 压（KV） 电流（KA） GW7?220 600 220 55 1000 5000 110 10 80 200 型号 热稳定电流（KA） 21(5) 23.7(4) 100(5) Igmax(KA) 220-2-1 0.4133 220-2-2 0.3410 220-2-3 0.4133 110-2-1 0.8266 110-2-2 0.8266 110-2-3 0.2916 10-2-1 10-2-2 10-2-3 0.2070 2.1736 2.1736 GW4?110 GN10?10T 注：220-2-1，220表示所在电压等级，2表示隔离开关，1表示类型号，具体位臵见方案II的主接线图。

校验：

1.220KV短路点：ich?9.7233KA,I''?I??3.6971KA，隔离开关型号为GW7?220

动稳定：ich?9.7233KA,imax?55KA,ich?imax,满足要求。

I''热稳定：???1，t?5s,查图得tz?4.4s,

I?‘’tdz?tz?0.05?''2?4.4?0.05?12?4.45s,22tdz?3.6971?4.45?60.8250, I?2It2t?212?5?2205,I?tdz?It2t,

28

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满足要求。

2.110KV短路点：ich?17.4316KA,I''?I??6.628KA，隔离开关型号为GW4?110

动稳定：ich?17.4316KA,imax?80KA,ich?imax,满足要求。

I''热稳定：???1，t?4s,查图得tz?3.42s,

I?‘’tdz?tz?0.05?''2?3.42?0.05?12?3.47s,2tdz?6.6282?3.47?152.4384, I?2It2t?23.72?4?2246.8,I?tdz?It2t,

满足要求。

3.10KV短路点：ich?52.6KA,I''?I??20KA，隔离开关型号为GN10?10T

动稳定：ich?25.6KA,imax?200KA,ich?imax,满足要求。

I''热稳定：???1，t?5s,查图得tz?4.4s,

I?‘’tdz?tz?0.05?''2?4.4?0.05?12?4.45s,2tdz?202?4.45?1780, I?2It2t?1002?5?50000,I?tdz?It2t,

满足要求。

5.4 电流互感器选择与校验

电流互感器的选择和配臵应按下列条件：

1.型式：电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6～20KV 屋内配电装臵，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV 及以上配电装臵，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。

2.一次回路电压：Ug (一次回路工作电压) ?Un

3.一次回路电流：Igmax(一次回路最大工作电流) ?I1n（原边额定电流） 4.准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。

5.二次负荷S2：S2?Sn(额定容量) 式中：Sn?I22n.Z2n(VA),S2?I22n.Z2 6.动稳定：ich?2I1nKdw

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式中：Kdw是电流互感器动稳定倍数。

27.热稳定：I?tdz?(I1nKt)2

式中：Kt为电流互感器的1s 热稳定倍数。 5.4.1 电流互感器的选择

根据一次回路电压和一次回路电流选择电流互感器型号如下表5—5

表5—5 电流互感器选择结果

安装位臵 型号 额定电级次流比（A） 组合 准确度 二次负荷 1s热动稳定稳倍数 定倍数 1 30二次倍 级 级 级 负荷 数 35 65 10%倍数 0.5级 三绕组高压侧 220KV旁路、分段处 220KV出线 三绕组中压侧 110KV旁路、分段处 110KV出线 三绕组低压侧 10KV母联处 10KV出线 LCWDL-220 0.5 2 4?300/50.5/D D/D LCWDL-110 0.5/D D 0.5 2 75 135 2?50~2?600/5 LMC -10 4000/5 1.2 3 1.2 60 0.5/0.50.5 25 75

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5.4.2 电流互感器的校验

1.220KV侧：ich?9.7233KA,I''?I??3.6971KA，电流互感器型号为LCWDL-220

动稳定：ich?9.7233KA,2I1nKdw?2?1.2?65?110.292KA,

ich?2I1nKdw,满足要求。

I''热稳定：???1，t?1s,查图得tz?0.78s,

I?‘’

tdz?tz?0.05?''2?0.78?0.05?12?0.83s,It?3.6971?0.83?11.3449,(I1nKt)2?(1.2?35)2?1764,

2?dz2

2 I?tdz?(I1nKt)2

满足要求。

2.110KV侧：ich?17.4316KA,I''?I??6.628KA，电流互感器型号为LCWDL-110

动稳定：ich?17.4316KA,2I1nKdw?2?1.2?135?229.068KA,

ich?2I1nKdw,满足要求。

I''热稳定：???1，t?1s,查图得tz?0.78s,

I?‘’

tdz?tz?0.05?''2?0.78?0.05?12?0.83s,It?6.628?0.83?36.4622,(I1nKt)2?(1.2?75)2?8100,

2?dz2

2 I?tdz?(I1nKt)2

满足要求。

3.10KV侧：ich?107.0687KA,I''?I??39.8025KA，电流互感器型号为LMC-10

动稳定：ich?107.0687KA,2I1nKdw?2?4?60?339.36KA,

ich?2I1nKdw,满足要求。

I''热稳定：???1，t?1s,查图得tz?0.78s,

I?‘’

tdz?tz?0.05?''2?0.78?0.05?12?0.83s,It?39.8025?0.83?1314.9184,31

2?dz2

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(I1nKt)2?(4?75)2?90000,

2 I?tdz?(I1nKt)2

满足要求。

5.5 电压互感器选择

电压互感器的选择和配臵应按下列条件：

1.型式：6～20KV屋内互感器的型式，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器；35KV～110KV配电装臵一般采用油浸结构的电压互感器；220KV及以上的配电装臵，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。

2.一次电压U1:1.1Un＞U1＞0.9Un 。 式中：Un为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压的波动范围，即为??10%Un。

3.二次电压：按表所示选用所需二次额定电压U2n 。

表5-6 二次额定电压选择表

绕组 高压侧接入方式 二次额定电压（V） 主二次绕组 接于线电压上 接于相电压上 附加二次绕组 用于中性点不用于中性点直接地或经消弧接接地系统中 线圈接地系统中 100 100/3 100 100/3 4.准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装臵等设备对准确等级的要求确定，规定如下：

用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有计算的电度表，其准确等级要求为0.5 级。

供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级要求一般为１级。

用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3 级即可。

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在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。

5.二次负荷S2：S2?Sn

式中：Sn是对应于在测量仪表所要求的最高准确等级下，电压互感器的根据上述条件选择电压互感器型号如下表5—7

表5—7 电压互感器选择结果

安装位臵 在下列准确等级下额额定变比 定容量（VA） 0.5级 1级 3级 220000100//100 150 220KV母线 电容式、屋外 YDR-220 220 440 33 110KV母线 单相、屋外 10KV母线 单相、屋内 110000100//100 JCC-110 33 10000100//100 JDZJ-10 33 40 500 1000 60 150 型式 额定容量。

220KV出线 单相、屋外 110KV出线 单相、屋外 220000100//100 JCC-220 33 110000100//100 JCC-110 33 500 1000 500 1000 220KV母线设备电压互感器选择YDR系列，采用电容式结构，作同期、测量仪表及继电保护用。出线设备采用JCC系列，采用串联绝缘瓷箱式结构，作监视线路有无电压、进行同期和设臵重合闸用。

110KV 母线设备电压互感器选择JCC系列，采用串联绝缘瓷箱式结构，作同期、测量仪表及继电保护用。出线设备也采用JCC系列，采用串联绝缘瓷箱式结构，作监视线路有无电压、进行同期和设臵重合闸用。

10KV母线设备电压互感器选择JDZJ系列，采用树脂浇注绝缘结构，作同期、测量仪表和保护装臵用。

5.6 导体的选择与校验

导体应根据使用情况按下列条件选择和校验。

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1.型式：载流导体一般采用铝质材料，对于持续工作电流较大且位臵特别狭窄的发电机、变压器出现断不，或采用硬质铝导体穿墙套管有困难时，以及对铝有较严重腐蚀场所，可选用通知材料的硬铝导体。

回路正常工作电流在4000A及以下，一般选用矩形导体。在4000-8000A时，一般选用槽型导体。110KV及以上高压配电装臵，一般采用软导体。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。

一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。

2.按最大持续工作电流选择导线截面S，即Igmax?K?Iy

式中：Iy?相应于某一母线布臵方式和环境温度为+25℃时的导体长期允许载流量；

K??温度修正系数，取1.05。 3.按经济电流密度J选择

在选择导体截面S时，除除配电装臵的汇流母线、厂用电动机的电缆等外，长度在20m以上的导体，其截面S一般按经济电流密度选择。即

Sj?IgmaxJ(mm2)

式中：J?导体的经济电流密度，取1.15. 4.热稳定校验：S?Smin?I?Ctdz

式中：Smin?根据热稳定决定的导体最小允许截面(mm2)；

C?热稳定系数，取

87；

I??热稳定短路电流（KA）;

tdz?短路电流等值时间（s），取4.45s。 5.动稳定校验：?max??y

式中：?max?作用在母线上的最大计算应力；

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； ?y?母线材料的允许应力（硬铝为69?106Pa）

5.6.1 导体的选择

1.三绕组变压器进线导体选择

高压侧：

413.32413.3?1.05Iy,Iy?393.619A,Sj??459.22mm0.9中压侧：

826.62826.6?1.05Iy,Iy?787.24A,Sj??918.44mm0.9低压侧：

2173.622173.6?1.05Iy,Iy?2070.095A,Sj??3040mm0.92.母线导体选择

220KV:

413.32413.3?1.05Iy,Iy?393.619A,Sj??459.22mm0.9110KV:

826.62826.6?1.05Iy,Iy?787.24A,Sj??918.44mm0.910KV:

2173.622173.6?1.05Iy,Iy?2070.095A,Sj??3040mm0.9Igmax?2.1736KA,Igmax?0.8266KA,Igmax?0.4133KA,Igmax?2.1736KA,Igmax?0.8266KA,Igmax?0.4133KA,选择结果如下表5—8、5—9所示：

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表5—8 矩形铝导体选择结果

位臵 三绕组变压器低压侧进线 10KV母线 导体尺寸 h×b(mm2) 125×10 125×10 条数 3 3 平放或竖放 平放 平放 长期允许载流量（A） 2063 2063 表5—9 钢芯铝绞线选择结果

位臵 导体最高允许温 导线型号 度℃ LGJQ-500 LGJK-1250/150 LGJQ-500 LGJK-1250/150 +70 +80 三绕组变压器高压侧进线 三绕组变压器中压侧进线 220KV母线 110KV母线 945 945 932 1430 932 1430 5.6.2 导体的校验

1.三绕组变压器进线导体校验 (1)高压侧：

热稳定：Smin?I?Ctdz?3.69714.45?89.644mm2,S?500mm2?Smin, 87 满足要求。 (2)中压侧：

热稳定：Smin?I?Ctdz?6.6284.45?160.710mm2,S?1250mm2?Smin, 87 满足要求。 (3)低压侧：

热稳定：Smin?I?Ctdz?39.80254.45?965.097mm2,S?1250mm2?Smin, 87 满足要求。 动稳定：

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1?1.22?86???1.73i?10?1.73?107.0687??10?14.62?10Pa,?6aW0.25?78.125?10b10a?b0.25?0.01??0.8,??1.78,K12?K13?1,h125h?b0.125?0.01121fs?8?K12?K13?ich?10?9?8?2?107.06872??10?9?18000N/m, b0.01fsL218000?(1.2/3)26s?s?2??11.52?10Pa,22bh2?0.01?0.125?max?????s?(14.62?11.52)?106?16.14?106Pa,2ch?82?L2?y?69?106??max,满足要求。 2. 母线导体校验 (1)220KV:

热稳定：Smin?I?Ctdz?3.69714.45?89.644mm2,S?500mm2?Smin, 87 满足要求。 (2)110kv:

热稳定：Smin?I?Ctdz?6.6284.45?160.710mm2,S?1250mm2?Smin, 87 满足要求。 (3)10KV:

热稳定：Smin?I?Ctdz?39.80254.45?965.097mm2,S?1250mm2?Smin, 87 满足要求。 动稳定：

1?1.22?86???1.73i?10?1.73?107.0687??10?14.62?10Pa,?6aW0.25?78.125?10b10a?b0.25?0.01 ??0.8,??1.78,K12?K13?1,h125h?b0.125?0.01121fs?8?K12?K13?ich?10?9?8?2?107.06872??10?9?18000N/m,b0.012ch?82?L237

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