220KV变电站电气部分初步设计

分类号

郑州电力高等专科学校

毕 业 设 计（论 文）

题 目 220KV变电站电气部分初步设计 并列英文题目 Preliminary Design of Electricity

Part in 220KV Transformer Substation

系 部 电力工程系 专 业 发电厂及电力系统 姓 名 X X X 班 级 X X X 指导教师 郭琳、马雁 职 称 教授、助教 论文报告提交日期 2010-06-12

郑州电力高等专科学校

摘 要

本设计以220KV地区变电站设计为例，论述了电力系统工程中变电站部分电气设计（一次部分）的全过程。通过对变电站的原始资料分析、主接线的选择与比较，站用电接线设计，短路电流的计算，主要电气设备的选择，配电装置设计，防雷保护的设计与继电保护配置等步骤，较为详细地完成了电力系统中变电站设计。通过本次毕业设计，巩固了“发电厂电气部分”课程的理论知识，掌握了变电站电气部分设计的基本方法，培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关实际问题的能力。

关键词：变电站 短路电流 电气设备 配电装置 防雷设计 继电保护

ABSTRACT

The project about the 220kv transformer area substation design, discussed some electrical transformer stations design (one part) in power systems engineering of the entire process. Through analysis of original data on the substation, selection and comparison of main connection, station power design, short circuit current calculation，the choice of major electrical equipment, design of power distribution equipment,, lightning protection design and relay configuration steps, detail completed substations in power system design. Through the graduation design, consolidate the \parts\curriculum theory knowledge, grasps the basic design method of the electric parts, we use knowledge to analyse and solve the relevant question.

KEY WORDS: Substation, short–circuit currents , electric equipment, power distribution equipment, Lightning protection design

目 录

第一部分 设计说明书 ........................................................ 1 第一章 前言 ......................................................................... 1 第二章 原始资料分析 ........................................................ 2 第三章 主变压器的选择 .................................................... 2

第一节 概述 ................................................................................. 3 第二节 主变压器台数的选择 ..................................................... 3 第三节 主变压器容量的选择 ..................................................... 3 第四节 主变压器型式的选择 ..................................................... 4 第五节 所用变压器的选择 ......................................................... 6

第四章 电气主接线选择 .................................................... 7

第一节 概述 ................................................................................. 7 第二节 主接线的选择 ............................................................... 10 第三节 所用电接线的选择 ....................................................... 11

第五章 短路电流计算 ...................................................... 12

第一节 短路计算的目的及假设 ............................................... 12 第二节 短路电流的计算结果 ................................................... 14

第六章 电气设备的选择 .................................................. 14

第一节 概述 ............................................................................... 14 第二节 断路器的选择 ............................................................... 16 第三节 隔离开关的选择 ........................................................... 17 第四节 电流互感器的选择 ....................................................... 17 第五节 电压互感器的选择 ....................................................... 19 第六节 母线的选择 ................................................................... 20 第七节 电力电缆的选择 ........................................................... 21 第八节 限流电抗器的选择 ....................................................... 22

第七章 配电装置的选择 .................................................. 23

第一节 概述 ............................................................................... 23

第二节 配电装置的选用 ........................................................... 25

第八章 防雷保护的设计 .................................................. 27

第一节 概述 ............................................................................... 27 第二节 避雷针和避雷器的配置原则 ....................................... 28 第三节 避雷针的选择 ............................................................... 28 第四节 避雷器的选择 ............................................................... 29

第九章 继电保护配置 ...................................................... 30

第一节 概述 ............................................................................... 30 第二节 主变压器保护 ............................................................... 30 第三节 线路及母线保护 ........................................................... 31

第二部分 附录..................................................................... 32 附录一 短路电流的计算 .................................................. 32 附录二 电气设备的选择 .................................................. 36

2.1 断路器的选择 ...................................................................... 36 2.2 隔离开关的选择 .................................................................. 39 2.3 电流互感器的选择 .............................................................. 40 2.4 电压互感器的选择 .............................................................. 42 2.5 10kV母线的选择 ................................................................ 42 2.6 10KV出线电力电缆的选择 ............................................... 44 2.7 10KV出线限流电抗器的选择 ........................................... 45

附录三 防雷保护设计 ...................................................... 47

3.1 避雷针保护范围的计算 ...................................................... 47 3.2 避雷器的选择 ...................................................................... 48

结束语 ................................................................................... 49 参考文献 ............................................................................... 50

220kv变电站电气部分初步设计

第一部分 设计说明书

第一章 前言

电力工业是国民经济的重要部门之一，它是负责把自然界提供的能源转换为供人们直接使用的电能的产业。它即为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供不可少的动力，又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。电力是工业的先行。电力工业的发展必须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。

我国具有极其丰富的能源。这些优越的自然条件为我国电力工业的发展提供了良好的物质基础。随着改革开放的深入发展，我国电力工业的发展很快。到2000年，我国电力工业已跃升世界第2位，为我国的国民经济的高速发展做出了巨大的贡献。不仅如此，目前我国的电力工业已开始进入“大电网”、“大机组”、“超高压交、直流输电”等新技术发展的新阶段，一些世界水平的先进的高新技术，已在我国电力系统中得到了相应的应用。

但是，随着近年来我国国民经济的高速发展与人民生活用电的急剧增长，电力工业的发展仍不能满足整个社会发展的需要，仅以2004年夏季的供电负荷高峰期为例，全国预计总共缺电3000万KW左右，有24个省区都先后出现拉闸限电的情况，这样的局面预期还要过2～3年才可能得到较好的解决。

另外，由于我国人口众多，由此在按人口平均用电方面，迄今不仅仍远远落后于一些发达国家，即使在发展中国家中，也只处于中等水平，尚不及全世界平均人口用电量的一半。因而，要实现在21世纪初全面建设小康社会的要求，我国的电力工业必须持续、稳步地大力发展，一方面是要大力加强电源建设，以确保电力先行，另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网分开、竞价上网，并建立起规范的电力市场。

展望未来，我们坚信，在新世纪中，中国的电力工业必须持续、高速地发展，取得更加辉煌的成就。

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第二章 原始资料分析

一、设计任务

根据电力系统规划需新建一座220kv区域变电所。该所建成后与110kv和220kv电网相连，并供给近区用户供电。 二、原始资料

1、按规划要求，该所有220kv、110kv和10kv三个电压等级。220kv出线6回（其中备用2回），110kv出线8回（其中备用2回），10kv出线12回（其中备用2回）。

2、110kv侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为40MVA，其他作为一些地区变电所进线。10kv侧总负荷为30MVA，Ⅰ、Ⅱ类用户占60%，最大一回出线负荷为3000KVA，变电站总的所用最大负荷为150KVA。

3、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为：

220kv侧 cos??0.9 Tmax?3800小时/年 110kv侧 cos??0.85 Tmax?4200小时/年 10kv侧 cos??0.85 Tmax?4500小时/年 4、220kv和110kv侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间分别为2 s 、1.5s，10kv出线过流保护时间为1s ,断路器全分闸时间按0.1s考虑。

5、系统阻抗：220kv侧电源近似为无穷大系统，归算至本所220kv母线侧阻抗为0.16 (Sj=100MVA)，110kv侧电源容量为1000MVA，归算至本所110kv母线侧阻抗为0.32（Sj=100 MVA），10kv侧没有电源。

6、该地区最热月平均温度为28℃，年平均气温16℃，绝对最高气温为40℃，土壤温度为18℃，海拔153m。

7、该变电所位于市郊生荒土地上，地势平坦、交通便利、环境污染小。

第三章 主变压器的选择

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第一节 概述

变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统5～10年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，运行和检修不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。

在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。

第二节 主变压器台数的选择

由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊220kv降压变电所，它是以220kv受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110kv及10kv母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变台数时，要确保供电的可靠性。

为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资和占用面积增大，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。

第三节 主变压器容量的选择

主变容量一般按变电所建成近期负荷，5～10年规划负荷选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，

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当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%～80%。该变电所是按70%全部负荷来选择。即：

SN?（0.7～0.8）Smax∕?n?1? (MVA)

Smax—变电所最大负荷，MVA，n—变电所主变压器台数

由于变电所最大负荷为130MVA，因此主变压器容量为：

SN?（0.7～0.8）×130∕（2-1）=（91～104）(MVA)

在满足可靠性的前提下，结合经济性，选择容量为120MVA的主变压器。

第四节 主变压器型式的选择

一、主变压器相数的选择

当不受运输条件限制时，在330kv以下的变电所均应选择三相变压器。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，也增加了维护及倒闸操作的工作量。

本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电所选用三相变压器。 二、绕组数的选择

在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。

一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，该所选择三绕组变压器。 三、主变调压方式的选择

调压方式分为两种，不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常只有10%（±2×2.5%），另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。

由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。

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四、连接组别的选择和中性点接地方式的设计

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有星形“Y”和三角形“D”。在变电站中，一般考虑系统的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是Y，D11常规接线。

根据原始资料，本站选用YNyn0d11连接组别。

在63kv及以下的系统，由于单相接地时，接地电流小，采用不接地的运行方式较为适宜。电压为110kv系统，为了减少设备和线路的投资，大多不采用中性点经消弧线圈的接地方式。目前我国220kv及以上都采用中性点直接接地的运行方式。220kv、110kv接地设备有隔离开关、避雷器和保护间隙(在QF非全相运行时，工频电压升高)，可选用避雷器额定电压不低于变压器最大工作相电压的避雷器保护，也可用棒间隙保护。

综上所述，本设计中的主变220kv、110kv中性点均采用直接接地的运行方式。在本所中选用无隙的氧化锌避雷器，防止雷电入侵波对中性点绝缘的危害。 五、主变压器冷却方式的选择

主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。

自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。

强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。

本设计主变为大型变压器，发热量大，散热问题不可轻佻，强迫油循环冷却效果较好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫油循环风冷却方式。 六、主变型号选择

根据以上条件选择，确定采用型号为SFPSZ7-120000/220的220KV三绕组有载调压电力变压器，其具体参数如下

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型号 额定容量KVA 容量比（%） 空载电流（%） 损耗(kw) 额定电压(KV) 联接组标号 阻抗电压％ 220kv变电站电气部分初步设计 SFPSZ7-120000/220 1200000 100∕100∕50 0.8 空载 144 高压 220±8×1.25% 高－中 12.6 中压 121 YN，yn0，d11 高－低 22.0 中－低 7.6 短路 480 低压 11 型号中各符号表示意义：从左至右为 S：三相 F：风冷却 P：强迫油循环 S：三绕组 Z：有载调压 7：性能水平号 120000：额定容量 220：电压等级

第五节 所用变压器的选择

一、所用变压器台数的选择

220KV变电站，有两台及以上主变压器时，宜从主变压器低压侧分别引接两台容量相同、互为备用、分裂运行的所用工作变压器，每台工作变压器按全所计算负荷选择。根据本次设计的情况，选用两台容量相同的站用变压器。 二、所用变压器容量的选择

所用变压器容量St（KVA）的计算公式为： St?K1P1?P2?P3 式中K1—所用动力负荷换算系数，一般取0.85

P1、P2、P3—所用动力、电热、照明负荷之和，KW。

由于本次设计的变电站总的所用最大负荷为150KVA，所以St≥150KVA，根据经济性、可靠性、灵活性，选择St=160KVA的所用变压器。

三、所用变压器型号的选择

根据以上分析计算，查表，本次设计所用变选用型号为SC10—160∕10的干式变压器。

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2) 当有可靠的6～35KV电源联络线时，可将一台所用变压器接到联络变压器外侧，更能保证所用电的不间断供电。

3) 由主变压器第三绕组引接,所用变压器高压侧要选用大断流容量的开关设备，否则要加装限流电抗器。 二、所用电接线的确定

由于本所内有较低电压（10KV）母线时,所以从10KV母线上引接2台所用变压器,分别接于10KV母线的Ⅰ段和Ⅱ段，互为备用，平时运行当一台故障时另一台能承受变电所的全部负荷。

10kV 10kV 第五章 短路电流计算 第一节 短路计算的目的及假设

短路是电力系统常见的严重故障。所谓短路，就是系统中各种类型不正常的相与相之间或地与相之间的短接。系统发生短路时，短路回路电流剧增，可达到正常电流的几倍或几十倍，产生的电动力效应和热效应，对载流导体和电气设备造成很大的冲击和损坏；影响用户供电和破坏系统稳定性。关系到电气设备、载流导体及电气主接线方案的选择，继电保护装置的选择和整定计算。必须对电流的电动力和发热进行计算。 一、短路电流计算的目的

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

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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。 二、短路电流计算的一般规定

1.验算导体和电气动稳定、热稳定以及电气开断电流所用的短路电流，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，而不应按仅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，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。

三、短路计算基本假设

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，不计负荷的影响； 6.系统短路时是金属性短路。 四、短路电流计算的步骤

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1.计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下； 2.给系统制订等值网络图； 3.短路点的选择

在每个电压等级下选一个短路点，即220kv、110kv、10kv电压等级短路点分别选在d1、d2、d3点；

4.对网络进行化简，把供电系统看为无限大系统，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，并计算短路电流标幺值、有名值。 标幺值：I?f =

1X??f?

Sj3Uj有名值：If = If? 5.计算短路电流冲击值 短路电流冲击值：Ich= 2KchIf 6.列出短路电流计算结果

第二节 短路电流的计算结果

短路点的编号 d1 d2 d3 额定电压（KV） 220 110 10 短路电流有名值短路电流冲击 值短路全电流最大有效值If（KA） ich(KA) Ich (KA) 2.242 3.926 33.414 5.707 9.994 85.058 3.385 5.928 50.454 第六章 电气设备的选择 第一节 概述

电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。 一、电气设备的选择的一般原则

1.应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑

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远景发展的需要； 2.应按当地环境条件校核； 3.应力求技术先进和经济合理； 4.选择导体时应尽量减少品种；

5.扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；

6.选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 二、技术条件 1.按正常工作条件选择 1) 额定电压：

一般可按照电气设备的额定电压UN 不低于装置地点电网额定电压 UNS的条件选择。即UN?UNS 2) 额定电流

电气设备的额定电流 IN，或电气设备的长期允许电流Ial， 应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 Imax，即： Ial?KIN?Imax

3) 环境条件对设备选择的影响

当电气设备安装地点的环境条件（如温度、风速、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰度等）超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。 2.按短路状态校验 1) 校验的一般原则

（1） 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况校验。

（2） 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定。用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。

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2) 热稳定校验

短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值。即应满足：

Qk?Qal 或 Qk?It2t

式中：Qk—短路电流产生的热效应

Qal—电气设备和载流导体允许的热效应

It、t—电气设备允许通过的热稳定的电流和时间 3) 动稳定校验：

电动力稳定是电器承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为：

ish?ies或Ish?Ies

式中： ish和Ish—三相短路冲击电流幅值和有效值

ies和Ies—电气设备允许通过的动稳定电流幅值和有效值 4) 短路计算时间

验算热稳定的短路计算时间t为继电保护动作时间tpr和相应断路器的全分闸时间tab之和，即： t?tpr?tab tpr一般取保护装置的后备保护动作时间

第二节 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，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，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35～220KV一般采用SF6断路器。真空断路器只适应于10KV电压等级，10KV采用真空断路器。 一、高压断路器的选择原则

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4) 动稳定校验: ies?ich∵130KA>85.058KA∴满足条件 4.10KV出线：

所选电流互感器的型号和参数如下表：

型号 LFZD2—10 额定电流比 200∕5 准确 度级 0.5 1s热稳定 电流（KA） 倍数 — 120 动稳定 电流（KA） 倍数 — 210 额定输出（VA） — 校验： 1)一次回路额定电压：UN?UNS∵10KV=10KV∴满足条件

2)一次回路额定电流：Ial?KIN1?Imax∵200A>164.957A∴满足条件 3)热稳定校验:

由于10KV出线回路加装了限流电抗器，将短路电流限制到16KA ∵?120?0.2??1?576?KA??S?> 162?1.1?281.6??KA??S?∴满足条?????件

4)动稳定校验: ies?ich∵（0.2×210）=42KA>40.8KA∴满足条件

2222.4 电压互感器的选择

6～35KV屋内配电装置一般采用油浸式或浇注式电压互感器，110KV及以上宜采用电容式电压互感器。

依电压互感器的选择条件：1.1UN1?US?0.9UN1，分别选出220kv、110kv、10kv电压互感器的型号分别为：TYD220∕3—0.01H、TYD2 110∕3—0.015H、JDZX11—10B

2.5 10kV母线的选择

1.按长期允许电流选择母线截面 母线最大持续工作电流为：

Imax?1.05?SN1.05?30??1653.321A

3?113UN由产品目录，选用每相100×10mm2的矩形铝母线。在基准环境温度为25℃，母线平放时，基准条件下的长期允许电流

IN=1663A。查表知，室温为40℃时，校正系数K=0.81,故长期允

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许电流为：

Ial=0.81×1663=1347.03（A）<1653.321（A）

所以选用100×10mm2的母线不适用，重选125×10mm2的矩形铝母线，IalN=2063A

长期允许电流为：Ial=0.81×2063=1671.03（A）>1653.321（A） 故可选用25×10mm2的矩形铝母线。 2.热稳定校验：

计算热稳定最小允许截面为： Smin?QK C短路持续时间：t?tpr?tab=1+0.1=1.1(s)

因t>1s,可不考虑非周期分量热效应，所以短路电流热效应为：

Qk?tk?22222????33.414?1.1==1228.145KA?S? I?10I?I???tktk???12?2?2母线短路前通过最大持续工作电流的工作温度为：

?I?1653.321??i??0???al??0??max?=40+????69.37℃ I?1671.03??al?2查表得，按70℃取热稳定系数C=87, 热稳定最小允许截面为：

1228.145?106=402.81?mm2? Smin=

87故能满足热稳定要求。 3.动稳定校验

10KV母线三相短路时短路冲击电流为: ish?85.058KA 中间相母线所受最大电动力为：

F?3??3??2l321.2?7???1.73?ish?10?7=1.73??85.058?10?10=6007.83（N） ??0.25a最大弯矩为：

F??l6007.83?1.2?720.94?N?m? M?=

10103bh2母线截面抗弯距为：W?=2.6?10?5?m2?

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220kv变电站电气部分初步设计

母线的计算应力为：?js?M720.94?=27.73?106?Pa? ?5W2.6?1066查表得，硬铝的最大允许应力为：=>?70?10Pa27.73?10?????Pa?满??足动稳定要求，故选125×10mm2的矩形铝母线。

2.6 10KV出线电力电缆的选择

1、根据原始资料，选用10KV铝芯铅包的黏性纸绝缘电力电缆。 2、选择电缆截面。因最大负荷利用小时数小于5000h，故不按经 济电流密度选择截面。 按长期允许电流选择电缆截面： 单回路每条电缆最大持续工作电流为：

Imax?3000?164.957?A?3?10.5

对于双回路，考虑到一条电缆故障时负荷的转移，则每条电缆的最大持续工作电流为：

???1.2?2?Imax，取1.5倍系数，则Imax??1.5?164.957?247.436?A? Imax（一）对于双回路

由产品目录，每回路选用一条三芯电缆，每芯的截面为S=185mm。电缆直埋时的基准环境温度为25℃，长期最高允许温度?al=60℃，额定长期允许电流Ial=275A.当土壤温度为20℃时，查表得温度校正系数为1.07，电缆直埋地下时三根并列，电缆净距为200mm时，查表得校正系数为0.86，经校正后S=185mm电缆的长期允许电流为：

Ial=1.07×0.86×275=253.055A>247.436A

22热稳定校验。

加装电抗器后，短路电流限制为16KA,由前面的计算知，短路电流热效应为

2Qk?Qz?281.6?106??A??S?

??电缆短路前的工作温度，取?i??al?60℃，计算可得热稳定系数：

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220kv变电站电气部分初步设计 C?1??JQK?20?ln1????f?20?1????i?20? =1?0.00403??200?20??88.44?1021?2.48 ln?41.005?0.031?10?0.004031?0.00403??60?20?热稳定最小允许截面：

SminQK281.6?106222mm2电缆，所以选择185??10=?10?189.744mmC88.44?1022不满足要求。

重选S=240mm的电缆定能满足要求，不再进行校验。 （二）对于单回路

同理,根据热稳定最小允许截面选择S=240mm的电缆定能满足要求，不再进行校验。

4、结果表明，10KV出线回路均选用S=240mm截面的黏性纸绝缘电缆，能满足要求。

222.7 10KV出线限流电抗器的选择

一．选择限流电抗器

10KV最大一回负荷出线正常工作时 Imax?3000?164.957?A? 3?10.5短路时，由前面短路计算可知， Ik=33.414KA，如果不加装电抗器，将无法选择出线电缆，因此，在10kv侧出线需加装电抗器。

根据10kv侧出线的额定电压和最大负荷电流，选定水泥柱式限流电抗器，额定电压UNL=10KV,额定电流INL=400A, 二．选择电抗器的百分电抗。

取UB＝10.5KV, SB＝100MVA，则IB＝5.5KA, 设出线电抗器后三相短路电流限制为到I???3?=16KA,则电源到电抗器前的总电抗为

X???IB5.5??0.344 ?3?16I??45

220kv变电站电气部分初步设计

电源至电抗器前系统电抗标么值

X????X6∥X7?X8?0.316∥0.217+0.036=0.165

所选电抗器的百分电抗应大于

INLUB?100%IBUNL0.4?10.5??0.344?0.165???100%?1.37%

5.5?10XL%?X???X?????初选型号NKSL-10-400-3型电抗器，XL%?2，ies?25.5KA,1S热稳定电流It?23.178KA 三．计算电抗器后的短路电流：

XL???XL%5.5?10IBUNL?0.393 =0.03?0.4?10.5INLUBX???X????XL??=0.393+0.165=0.558

计算电抗：Xjs?X??S11000?0.518??5.58>3 Sj100短路电流周期分量稳定不变，

I?????3SB11100?==9.854KA ?0.558X??3?10.53UB四．校验所选电抗器 1) 电压损失检验：

?U%?XL%IfhINL164.9571?0.852?0.65%<5% 400sin?=3%?2) 母线残压检验：

9.854I???3??73.838%?70% =3%?Usy%?XL%0.4INL3) 动稳定校验：

ish?2.55I?????2.55?9.854?25.128?KA??25.5?KA?

34) 热稳定校验：

t?tpr?tab=1+0.1=1.1s>1s

可不计非周期分量热效应，故短路电流热效应为：

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