变电站课程设计0

第一章 主变的选择

1、1 设计概念

变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节。它起着变换和分配电能的作用。

变电站的设计必须从全局利益出发，正确处理安全与经济基本建设与生产运行。近期需要与今后发展等方面的联系，从实际出发，结合国情采用中等适用水平的建设标准，有步骤的推广国内外先进技术并采用经验鉴定合格的新设备、新材料、新结构。根据需要与可能逐步提高自动化水平。

变电站电气主接线指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务，变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。

一次主接线的设计将直接影响各个不同电压侧电气设备的总体布局，并影响各进出线的安装间隔分配，同时还对变电所的供电可靠性和电气设备运行、维护的方便性产生很大的影响。主接线方案一旦确定，各进出线间和电气设备的相对位置便固定下来，所以变电所的一次主接线是电气设计的首要部分。

1.2 初步方案选定 1.2.1负荷分析计算

根据任务书可知初建变送容量S1?3500MVA，且预测负荷增长率W?4%每年，所以有如下每年的负荷变化量。

S1?350MVA

MVA MVA

S2?(1?W)S1?(1?4%)?350?364MVA22S3?(1?W)S1?(1?4%)?350?378.56S4?(1?W)3S1?(1?4%)?43?393.702S5?(1?W)S1?(1?4%)?350?409.450MVAS6?(1?W)S1?(1?4%)?350?425.829MVAS7?(1?W)S1?(1?4%)?350?442.862MVAS8?(1?W)S1?(1?4%)?350?460.5767766554MVA

1.2.2 主变压器台数、容量的确定 （1）台数的确定

根据变电站主变压器容量一般按5——10年规划负荷来选择。根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定其容量。对重要变电站，应考虑当

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1台主变压器停运时，其余变压器容量在计及负荷能力允许时间内，应满足I类及II类负荷的供电。变电站主变压器的台数，对于枢纽变电站在中、低压侧已形成环网的情况下，变电站以设置2台主变电站为宜，而且330kv及以下电力系统中，一般应选用三相变压器。

所以可预先确定主变台数为2台，且为三绕组变压器。（具体分析思路

会在以下部分中解释。） （2）容量的确定

根据电力系统规划中的要求：按一台变压器故障或检修切除，另一台过负荷30%能满足最大负荷选择。

1 STN?0.3STN?S? ??○2 STN?S?/1.3?0.77S? ??○

S??KSN?0.85SN3 ??○

K?????????????同时系数 2○3可得当SN?S5时，由式○

STN?0.77?0.85?S5

=0.77?0.85?409.450=267.985MVA

又由任务书可知，110V侧的负荷分配为总容量的75%，35KV侧的为总容量的25%。 所以，110kv侧应有的容量不小于267.985?0.75=200.989MVA

35kv侧应有的容量不小于267.985?0.25?66.996MVA 通过查阅《电力设备手册》可知，应选择的变压器型号为：SFPS( )___240000/220 同理，当SN?S8时，110kv侧的容量应不小于301.447?0.75=226.085MVA 35KV侧的容量应不小于301.447?0.25=75.362MVA

通过查阅《电力设备手册》可知，应选择的变压器型号仍为SFPS( )___240000/220，与前述一致，符合设计要求。

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第二章 主接线的设计

2.1 方案的选定 （1）方案的提出 方案一

220kV采用双母线带旁路母线接线方式，110kV也采用双母线带旁路母线接线，根据《电力工程电气设计手册》可知，220kV出线5回以上，装设专用旁路断路器，考虑到220kV近期6，装设专用母联断路器和旁路断路器。根据《电力工程电气设计手册》、《发电厂电气部分》和变电所的基本数据，220kV主接线形式如图2-1：

图2-1 220kV主接线形式图

110kV母线上近期负荷为1出线，根据《电力工程电气设计手册》可知，110kV出线为8回及以上时装设专用旁路断路器。而由原始资料可知，110kV出线为8回，装设专用母联断路器和旁路断路器。根据《电力工程电气设计手册》、《发电厂电气部分》和原始资料，110kV主接线形式如图2-2：

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方案二

220kV采用3/2接线，每一回路经一台断路器接至母线，两回路间设一联络断路器形成一串，运行时，两组母线和全部断路器都投入工作，形成环状供电，具有较高的供电可靠性和运行灵活性。

110kV近期出线7回，可采用双母线接线方式，出线断路器检修时，可通过“跨条”来向用户供电。而任一母线故障时，可通过另一组母线供电。但由于双母线故障机率较小，故不考虑。 方案三

220kv采用双母线加六氟化硫断路器

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110kv侧也是一样的 （2）方案的选择

220kV、110kV都采用双母线带旁路，并且设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致于破坏双母线接线的固有运行方式并且不致于影响停电。

220kV采用3/2接线方式时，任一母线故障或检修，均不致于停电，除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外，其它任何断路器故障或检修都不会中断供电，甚至两组母线同时故障（或一组检修，另一组故障时）的极端情况下，功率仍能继续输送。

110kV采用双母线接线方式，出线回路较多，输送和穿越功率较大，母线事故后能尽快恢复供电，母线和母线设备检修时可以轮流检修，不至中断供电，一组母线故障后，能迅速恢复供电，而检修每回路的断路器和隔离开关时需要停电。

方案三使用了六氟化硫断路器可以不使用旁路使得设备减少，投入降低。可靠性也高。满足要求。可靠性比方案二高，经济性比方案一好。所以选择方案三。（电气接线图附后）

第三章 短路电流的计算

3.1 概述

电力系统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型式的短路，因为它们会破坏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。

3.2 短路计算的目的及假设 3.2.1 短路电流计算目的

短路电流计算目的是：

1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案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置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。

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）按接地装置的设计，也需用短路电流。

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3.2.2 短路电流计算的一般规定

短路电流计算的一般规定是：

1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5～10年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按只在切换过程中可能并列运行的接线方式。

2）选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

3）选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点时，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。

4）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。 3.2.3 短路计算基本假设

短路计算基本假设是：

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流大小而发生变化；

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，及不计负荷的影响； 6）系统短路时是金属性短路。 3.2.4 短路电流计算基准值

高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：

基准容量：SB= 100MVA

基准电压：UB（KV） 37 115 230

基准电流： IB（KA） 15.6 0.502 0.251 3.2.5 短路电流计算的步骤

1）计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下； 2）给系统制订等值网络图； 3）选择短路点；

4）对网络进行化简，把供电系统看成为无限大系统，不考虑短路电流周期分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺值，并计算短路电流的标幺值、有名值；

标幺值： Id* = 1XT1*

有名值： Idi?Id*IB

5）计算短路容量、短路电流冲击值；

短路容量： S?3UBIk'' 2短路电流冲击值： Ich = 2.55Ik''2 6）列出短路电流计算并得出结果。

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3.2.6 短路电流计算 3.2.6.1 短路计算的基本假设

选取SB=100MVA，UB= 230kV，系统阻抗归算到基准容量：SB= 100MVA，由变电所的基本数据及短路点的开断能力取220kV侧系统阻抗为0.602，110kV侧系统阻抗为1.2，35kV侧系统阻抗为3.744，即系统如图3-1：

图3-1 220kV侧-110kV侧系统阻抗图

3.2.6.2 计算参数

所选择变压器的参数如表3-1:

阻抗电压 高一中 中一低 高一低 % 12－14 7－9 22－24 表3-1 变压器的参数

各绕组等值电抗

Us(1?2)％取14％，Us(2?3)％取9％，Us(3?1)％取23％ 其中1代表高压端，2代表中压端。3代表低压端。则：

X1

Th = 2 （Us(1?2)% + Us(3?1)%－Us(2?3)%）=14

X1

TL = 2 （Us(1?2)% + Us(2?3)%－Us(3?1)%）=9

X1

Tm = 2 （Us(2?3)% + Us(3?1)%－Us(1?2)%）=0

各绕组等值电抗标么值为：XThBT3*?X100?SS = 0.58 NXXTlSBT4*?100?S =0.375

NXXTmT5?100?SBS = 0

N根据上述计算结果可以制订系统网络图如图3-2：

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图3-2

其中XT3*?XT6*、XT4*?XT7*、XT5*?XT8* 对图3-2的网络进行化简：

图3-3

XT3.6*?XT3*?XT6*XT3*?XT6*XT4*?XT7*XT4*?XT7*XT5*?XT8*XT5*?XT8*=0.29

XT4.7*?=0.1875 =0

XT5.8*?3.2.7等值网络简化及计算 3.2.7.1 220kV母线发生三相短路

当220kV母线发生三相短路时，即K1点短路时35kV母线侧因没有电源，无法向220kV侧提供短路电流，即可略去不计。网络简化如图3-4：

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图3-4 即图3-5

图3-5

其中XT2.7*?XT3.6*?XT4.7*?XT2*=0.29+0+0.455=0.745

K1点的短路电流周期分量

I1?\1XT1*=5.495 I2\?IK1*?I1?I2

\\\1XT2?7*=1.342

可得：

K1点的短路电流周期分量有名值：

\IKT=6.837×2.510=17.162（kA） K1点的短路时冲击电流的有名值：

\ich?2.55IK1=43.762（kA）

Ich?1.51IK1=25.914（kA）

\K1点的短路容量：

SK2?\3TK2UN?\3×17.162×220=6539.6（MVA）

3.2.7.2 110kV母线上发生三相短路

当110kV母线上发生三相短路时，即K2的等值网络简化如图3-6:

图3-6

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K2点短路电流周期分量I1'?1XT1?7*?2.119

1 I2\?K2点短路电流周期分量有名值：

XT2*?2.198

IK2*?I1?I2?\\\4.317

\ IK?4.317×5.02=21.67（kA） 2K2点短路时冲击电流有名值:

ich?2.55Ik\2=55.30（kA）

Ich?1.51Ik2\=32.75（kA）

短路容量为：

SK2?\3TK2UN?\3×38.22×110=4131.81（MVA）

3.2.7.3 10kV母线值发生三相短路

当10kV母线值发生三相短路，即K3的等值网络简化如图3-7:

图3-7

XT1?6*?XT1*?XT3?6*?0.472 XT2?7*?XT2*?XT4?7*?0.6425

由分布系数法 CM?XN?XM

XMC1?X?CM CM?1.2

可得XN??0.232

C1?0.2320.472?0.492 C2?0.2320.455?0.510

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X1d?X?1C1?0.472?0.18750.492??1.34

X2d?X?2C20.455?0.18750.5101X1d\?1.26

10.341X2d\K3点短路电流周期分量I1\???0.746 10.26?0.794I2??

K3点短路电流周期分量有名值：

IK3*?I1?I2?1.54\\

\\ IK?IK3*Ib?1.57?15.6?24.024（kA） 3K3点短路时冲击电流有名值:

\?2.55?61.261（kA） ich?IK3\?1.51?36.276 （kA） Ich?IK3*短路容量：

\''?3UNIK3 =1456.38（MVA） SK3则系统短路点的各个值如表3-2: 短路短路基准基准额定电流点的电压电流电流标B UBIBIB 编 值号 （kV） （kA） （kA） I''(kA) *K1 K2 K3

230 115 37 2.510 2.510 6.873 5.02 15.6 5.02 15.6 短路电流标同期有名值Ich（KA） 17.162 稳态短路电流 标有名值(kA) 短路电流冲击 ich 值 (kA) 43.762 短路 容量

S(MVA)

6539.6 4131.

4.317 21.67 32.75 55.30 8

24.0236.2761.261456.

1.54 4 6 1 4

25.914

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第四章 电气设备的选择

4.1断路器的选择

变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在变电所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常以继电保护的方式配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。

高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35kV～220kV一般采用SF6断路器。 4.1.1 220kV高压侧断路器

1）额定电压选择： Uymax?Ugmax?220?1.15?253(kV) 2）额定电流选择：IN?Igmax

考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以相应回路的Igmax=1.05IN ，即：

IN?Igmax=

2SN?1.05=

2?120?1.053?220? = 0.661（kA）

3?2203）按开断电流选择Ikd>Ik2 =17.162

根据以上数据可以初步选择LW2－220型SF6断路器其参数如下：额定电压220kV，最高工作电压245kV，额定电流2500A，额定开断电流31.5kA，额定闭合电流峰值 100kA，动稳定电流峰值55kA，4S热稳定电流40kA，固有分闸时间0.05S，合闸时间0.15S，

4）校验热稳定：

tk?tpr?tbr= tpr ?tin?ta

由于为SF6断路器，则ta=0.04s 可以求得tk=0.59

Qd?I2?2

ktdz

=17.1622 ?0.59=173.775（kA2.S）

2

Qr=Irt= 31.5

×4= 3696（kA2.S）

即Qr>Qd满足要求； 4.1.2 110kV高压侧断路器

1）额定电压： Uymax?Ugmax= 1.15×110 = 126.5（kV） 2）额定电流：IN?

NIgmaxIN?Igmax=

2S?1.05=

2?120?1.053?110 = 0.992（（kA）

3）按开断电流选择：Ikd>Ik =21.67

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3?110?2

根据以上数据可以初步选择LW2－110I型SF6断路器，其参数为：最高工作电压126kV，额定电流3150A，额定开断电流31.5kA，短路开断电流125kA，动稳定电流峰值125kA，3S热稳定电流50Ka.

4）检验热稳定

Qd?I2?2

ktdz2

=21.672 ?0.57=26.667（kA2.S）

Qr=Irt= 40

×3= 4800（kA2.S）

即Qr>Qd满足要求。 4.1.3 35kV高压侧断路器

1）额定电压： Uymax?Ugmax Ugmax= 1.15×35 = 42.05（kV） 2）额定电流：IN?Igmax

NIN?Igmax=

2S?1.05=

2?120?1.053?35 = 1.0375（（kA）

3）按开断电流选择：Ikd>Ik =24.024

由于为真空断路器，则ta=0.015s，可以求得tk=0.6

根据以上数据可以初步选择LW8-35型SF6断路器，其参数为：最高工作电

压40.5kV，额定电流1600A，额定开断电流25kA，额定闭合电流峰值 63kA，动稳定电流峰值63kA，4S热稳定电流25kA，固有分闸时间0.06S，合闸时间0.1S，

4）检验热稳定

3?35?2

Qd?I2?2

ktdz2

=24.0242 ?0.6=346.29（kA2.S）

Qr=Irt= 25

×4= 2500（kA2.S）

即Qr>Qd满足要求。 4.1.4 110kV出线侧断路器

由于出线回路为10回，则

2S?1.05IN?Igmax=

51N=

2?120?1.053?110 = 0.198（（kA）

3?110动态稳定电流峰值>ich=55.30 额定开断电压：Ikd>Ik2 =21.67

根据以上数据可以初步选择LW2－110I型SF6断路器，其参数为：最高工作电压126kV，额定电流3150A，额定开断电流31.5kA，短路开断电流125kA，动稳定电流峰值125kA，3S热稳定电流50KA.

校验热稳定：

tk?tpr?tbr= tpr ?tin?ta

由于为SF6断路器，则ta=0.04s可以求得tk=0.57

?Qd?I?2

ktdz

=21.672 ?0.57=26.667（kA2.S）

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Qr=Irt= 40

22

×3= 4800（kA2.S）

即Qr>Qd满足要求。 4.1.5 35kV出线侧断路器

由于出线回路为6回，则

12S3IN?Igmax=

N?1.05=

2?120?1.053?35 =0.346（（kA）；

额定开断电压： Ikd>Ik =21.67

由于为真空断路器，则ta=0.015s，可以求得tk=0.6 动态稳定电流峰值>ich=61.261

根据以上数据可以初步选择LW8-35型SF6断路器，其参数为：最高工作

电压40.5kV，额定电流1600A，额定开断电流25kA，额定闭合电流峰值 63kA，动稳定电流峰值63kA，4S热稳定电流25kA，固有分闸时间0.06S，合闸时间0.1S，

检验热稳定

3?35?2

Qd?I2?2

ktdz2

=24.024 ?0.6=346.29（kA.S）

22

Qr=Irt= 25

×4= 2500（kA2.S）

即Qr>Qd满足要求。 4.2隔离开关的选择

隔离开关：配制在主接线上时，保证了线路或设备检修时形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序。

送电：首先合上母线隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则与上述相反。

隔离开关的配置：

1）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；

2）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；

3）接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母上宜装设1—2组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；

4）按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关；

5）当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设隔离开关，但如果费用不大，为了防止雷电产生的过电压，也可以装设。

选择隔离开关，跟选择断路器相同，其校验有所不同。为了维护及操作方便， 220kV、110kV、35kV都选同类型。 4.2.1 220kV高压侧隔离开关

1）额定电压: Uymax?Ugmax= 1.15UN

即: Ugmax= 1.15×220 = 253（kV）

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2）额定电流：IN?Igmax=

2SN?1.05=2?120?1.053?220 = 0.661（kA）

3?220根据以上数据，可以初步选择户外GW4－220型隔离开关，其参数如下：额定电压220kV，最高工作电压252kV，额定电流1000A，动稳定电流80kA，热稳定电流4S为21.5Ka。

3）校验热稳定：tdz = 0.59S

QQr?Qdd?I2?2

ktdz

= 173.77（kA2.S）

2

Qr=Irt= 21.5

×4= 1849（kA.S）

2

满足要求

4）校验动稳定：ich≤idw ich =43.762（kA） idw = 80（kA） 即：idw＞ich满足要求

4.2.2 110kV高压侧隔离开关

1）额定电压：Uymax?Ugmax = 1.5×110 = 126.5（kV）

2）额定电流：IN?Igmax =

2SN?1.05=

2?120?1.053?110= 1323（A）

3?110根据以上计算数据可以初步选择户外GW4－110型隔离开关，其参数如下：额定电压110kV，最高工作电压126kV，额定电流1000A，动稳定电流62.5kA，4S热稳定电流有效值25kA。

3）检验热稳定： tdz= 0.57S

Qd?I2?2

ktdz = 267.667（kA.S）

2

Qr=Irtdz＝252×4＝3969（kA2S）

即：Qr?Qd满足要求

4）检验动稳定：ich≤idw

ich =61.261（kA） idw= 62.5（kA） 即：ich≤idw 满足要求 4.2.3 35kV高压侧隔离开关

1）额定电压：Uymax?Ugmax = 1.5×35 =52.5（kV） 2）额定电流：IN?Igmax =

2SN?1.05= 1037.5（A）

3?110根据以上计算数据可以初步选择户外GW4－35型隔离开关，其参数如下：额定电压35kV，额定电流1250A，动稳定电流80kA，4S热稳定电流有效值31.5kA。

3）检验热稳定： tdz= 0.6S

Qd?I2?2

ktdz= 26.18×4.36 = 267.667（kA.S）

22

Qr=Irtdz＝31.52×4＝3969（kA2S）

即：Qr?Qd满足要求 4）检验动稳定：ich≤idw

ich =55.30（kA） idw= 80（kA）

第15页

氧化锌避雷器是目前国际最先进的过电压保护器。由于其核心元件采用氧化锌电阻片，与传统碳化硅避雷器相比，改善了避雷器的伏安特性，提高了过电压通流能力，从而带来避雷器具特征的根本变化。避雷器是电力系统中主要的防雷保护装置之一，只有正确地选择避雷器，方能发挥其应有的防雷保护作用。 当避雷器在正常工作电压下，流过避雷器的电流仅有微安级，当遭受过电压时，由于氧化锌电阻片的非线性，流过避雷器的电流瞬间达数千安培，避雷器处于导通状态，释放过电压能量，从而有效地限制了过电压对输变电设备的侵害。

故根据本变电所的特点避雷器的选择原则如下：

①额定电压：

Ug?

②灭弧电压：导线对地的最大电压?灭弧电压 ③工频放电电压：

a：中性点非直接接地：工频放电电压〉3.5倍的最大运行相电压b：中性点直接接地：工频放电电压〉1.8倍的最大运行相电压从而可得：

UUU1N?220KV 1.8?220??110KV 1.8?110??35KV 1.8?35?3= 228.63 导线对地最大电压220KV = 114.32 导线对地最大电压110KV

2N333N= 36.31KV 导线对地最大电压35KV

所以选择避雷器的避雷器如下： 220KV侧选择FCZ2-220N型避雷器；110KV侧选择FCZ2-110N型避雷器；35KV侧选择FCZ3-35L型避雷器；相应的技术参数为： 额定电压 220KV 110KV 35KV

型号 FCZ2-220N FCZ2-110N FCZ3-35L 灭弧电压有效值（KV） 250 126 46 工频放电电压有效值（KV） 不小于 340 255 78 不大于 390 290 90 第26页

4.5.2.5 变压器——母线的导线适用矩形导线 （1）220KV：Igmax=(3×SN×1.05)/(3 U220)=661A由Igmax?KN)=(3×120×1.05)/( 3×

2

?777.65得所选尺寸为63×6.3mmIyIySmin?I??CKtdz=151.52<3满足要求

（2）110KV：Igmax=(3×SN×1.05)/(3 U110)=992（A）由Igmax?KN)=(3×120×1.05)/( 3×

2

?1167.06得所选尺寸为63×10mm IyIySmin?I??CKtdz=188.1mm2<630 mm2满足要求

（3）35KV：Igmax=(3×SN×1.05)/(3 U35)=1037.5（A）由Igmax?KN)=(3×120×1.05)/( 3×

2

?1220.59得，所选尺寸为6310mm ?IyIyIgmax=198（4）110KV侧出线：（A）由Igxam?KIy得Iy?232.94所选导线为LGJ-7，

t=0.57

dzSmin?I??CKtdz=188.1 mm2<260 mm2

（5）35KV 侧出线Igmax=346（A）由Igmax?K线50?5 mm2，tdz=0.6

Iy得Iy?407.06所以选择矩形导

Smin?I??CKtdz=213.9mm2<250 mm2

钢芯铝绞线数据如下表： 导体最高允许温度℃ 导线型号 +70 853 1050 第21页

+80 840 1047 LGJ-400 LGJQ-600 LGJ-70 矩形导线数据如下表： 尺寸（mm2）265 双条 1800 1211 884 1954 1319 930 260 三条 2107 2290 单条 1129 872 637 1227 949 671 63?10 63?6.3 50?5

第五章 变电所的保护设计

5.1主变压器保护

电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和

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系统的正常运行带来严重的影响，而本次变电所设计的变电所是市区220kV降压变电所，如果不保证变压器的正常运行，将会导致全所停电，甚至影响到下一级降压变电所的供电可靠性。

变压器的故障可分为内部和外部两种故障。内部故障是指变压器油厢里面的各种故障，主要故障类型有：

1）各绕组之间发生的相间短路；

2）单相绕组部分线区之间发生的匝间短路；

3）单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地短路； 4）铁芯烧损。

变压器的外部故障类型有：

1）绝缘套管网络或破碎而发生的单相接地（通过外壳）短路； 2）引出线之间发生的相间故障。 变压器的不正常运行情况主要有：

1）由于外部短路或过负荷而引起的过电流； 2）油箱漏油而造成的油面降低；

3）变压器中性点电压升高或由于外加电压过高而引起的过励磁。

为了防止变压器发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证 系统安全连续运行，故变压器应装设一系列的保护装置。 5.1.1主变压器的主保护

1）瓦斯保护

对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。如图5-1所示为瓦斯保护的原理接线图。

图5-1瓦斯保护的原理接线图

2) 差动保护

对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。如图5-2所示为变压器差动保护线路原理接线图。

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图5-2 变压器差动保护线路原理接线图

5.1.2主变压器的后备保护

为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。如图5-3所示为变压器过电流保护原理接线图。

图5-3 变压器过电流保护原理接线图

而本次所设计的变电所，电源侧为220kV，主要负荷在110kV侧，即可装设两套过电流保护，一套装在中压侧110kV侧并装设方向元件，电源侧220kV侧装设一套，并设有两个时限ts和t3，时限设定原侧为t3≥t2＋△t，用一台变压器

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切除三侧全部断路器。 5.1.3过负荷保护

变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。如图5-4所示为变压器过负荷保护原理接线图。

图5-4变压器过负荷保护原理接线图

5.1.4变压器的零序过流保护

对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。如图5-4所示为变压器零序电流保护原理接线图。

图5-4 变压器零序电流保护原理接线图

5.2变电所的防雷保护：

避雷器是电力系统中主要的防雷保护装置之一，只有正确地选择避雷器，方能发挥其应有的防雷保护作用。

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氧化锌避雷器是目前国际最先进的过电压保护器。由于其核心元件采用氧化锌电阻片，与传统碳化硅避雷器相比，改善了避雷器的伏安特性，提高了过电压通流能力，从而带来避雷器具特征的根本变化。避雷器是电力系统中主要的防雷保护装置之一，只有正确地选择避雷器，方能发挥其应有的防雷保护作用。 当避雷器在正常工作电压下，流过避雷器的电流仅有微安级，当遭受过电压时，由于氧化锌电阻片的非线性，流过避雷器的电流瞬间达数千安培，避雷器处于导通状态，释放过电压能量，从而有效地限制了过电压对输变电设备的侵害。

故根据本变电所的特点避雷器的选择原则如下：

①额定电压：

Ug?

②灭弧电压：导线对地的最大电压?灭弧电压 ③工频放电电压：

a：中性点非直接接地：工频放电电压〉3.5倍的最大运行相电压b：中性点直接接地：工频放电电压〉1.8倍的最大运行相电压从而可得：

UUU1N?220KV 1.8?220??110KV 1.8?110??35KV 1.8?35?3= 228.63 导线对地最大电压220KV = 114.32 导线对地最大电压110KV

2N333N= 36.31KV 导线对地最大电压35KV

所以选择避雷器的避雷器如下： 220KV侧选择FCZ2-220N型避雷器；110KV侧选择FCZ2-110N型避雷器；35KV侧选择FCZ3-35L型避雷器；相应的技术参数为： 额定电压 220KV 110KV 35KV

型号 FCZ2-220N FCZ2-110N FCZ3-35L 灭弧电压有效值（KV） 250 126 46 工频放电电压有效值（KV） 不小于 340 255 78 不大于 390 290 90 第26页

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