220kv降压变电所电气一次部分初步设计方案 - secret

第一部分 设计说明书

1变电所概述及主变压器的选择

1.1变电所的概述及其地位

待建变电所在城市近郊，其设计目的是向开发区的炼钢厂供电，还向附近的地区负荷供电。该变电所的所址靠近负荷中心，有利于电能的传输。该变电所的设计还与附近工矿

企业的规划相协调，便于架空线路和电缆线路的引入。本变电所所处的地理位置优越，地势平坦、交通条件便利有利于大型设备的运输和安装。

本变电所所处的自然条件适宜，无特殊气象条件的要求。其海拔≤400m年最高温度在400C左右，最低温度在-150C。这些为电气设备的选择提供了良好的条件。

待建变电所为220KV降压变电所，该变电所设计要求有三个电压等级分别220/110/6KV。该变电所高压侧220KV母线有3回出线向负荷供电；中压侧110KV母线送出2回线路向附近炼钢厂供电；在低压6KV母线送出10回线路向地区负荷供电。因此，根据变电所的电压等级和出线回数结合变电所的分类标准，可知该所在系统中有较高的地位，可以确定本变电所为地区变电所。

1.2主变压器的选择

1.2.1 主变压器的容量和台数的选择

根据<<220～500KV变电所设计规范>>要求对主变压器进行合理的选择。[3]

（1）主变压器的容量和台数应根据变电所建成后5～10年的规划负荷选择。对于城郊变电所，主变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，应保证用户的一级和二级负荷。 1.2.2调压方式的选择

变压器的电压调整是用分接开关切换的分接头，从而改变变压器的变比来实现的。切换方式有两种：不带负荷切换称为无励磁调压，调整范围通常在±5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压调整范围可达30%。设置有载调压的原则：

（1）对于220KV及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大的变化的情况下采用有载调压。

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（2）对于110KV及以下的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。

1.2.3 自藕变压器的选择

（1）用作联络变压器时，其高中压侧功率交换很大，而且方向不定其第三绕组一般备用。由于正常运行高中压侧的功率交换要求高，中压绕组间的阻抗小所以采用降压型自藕变压器。

（2）用作降压变压器时，220KV及以上的变电站中主变压器一般选择自藕变压器。 （3）在电力系统中采用自藕变压器后，自藕变压器的中性点必须直接接地，或经小阻抗接地。以免高压网络发生单相接地时，自藕变压器中压绕组出现过电压。

根据以上原则结合本变电所设计任务书的要求，对本变电所的主变进行选择。由于设计任务书已明确给出了要求采用两台型号完全相同的三相自藕变压器，其调压方式为有载调压，容量给出为31500KVA。因此，本次设计就省去了负荷的计算，使对变压器容量选择

的工作量有所减少。根据《电力变压器手册》查得选用OSFPSZ-31500/220型号的自藕变压器。

自藕变压器参数 额定容量 31500KVA 空载损耗 32KW

型 号 OSFPSZ- 31500/220 负载损耗 121KW 电压等级 高 220 中 121 低 6.3 高 8-10% 短路电压百分比 中 28-34% 低 18-24% 制造商 沈变 短路电流百分 0.9% 比容量分配 100/100/50 2主接线方案确定

2.1电气主接线的设计原则和要求

按《220～500KV变电所设计技术规程》SDJ2-88规定变电所的主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件的总数等条件确定。并综合考虑供电的可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约、扩建方便等要求。 2.1.1可靠性

[3]

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（1）断路器停电检修时，对供电的影响程度。

（2）进线或出线回路故障，断路器拒动时停电范围和停电时间。

（3）线路、断路器、母线故障和检修时，停运的回数以及能否保证对重要用户的供电。

2.1.2 灵活性

（1）满足接线过度的灵活性。一般变电所都是分期建设的，从初期接线到最终接线的形成，中间要经过多次扩建主接线的设计要考虑接线过度过程中停电范围最小。设备的搬

迁最少或不进行设备搬迁。

（2）满足处理事故的灵活性。变电所内部或系统发生故障后，能迅速地隔离故障部分，尽快恢复供电的方便性和灵活性，保证电网的安全稳定。 2.1.3 经济性

主接线设计时，在满足可靠性和灵活性的前提下尽量投资省、占地面积少、电能损耗少。

2.2主接线方案的综合比较

2.2.1 220KV 侧主接线比较

按SDJ2-88<<220～500KV变电所设计技术规程>>规定[3]220KV配电装置当出线回数在4回以上的一般采用双母线接线。本次设计考虑了两种方案：方案I采用双母线接线；方案II采用双母线单分段接线。

方案I 方案II 第 3 页 共 57页

可 靠性 优点：双母线母线接线供电单分段与双母双可靠，线有通过两组母线隔离开关的倒换操相似之处，它是在双母线的一条母作，可线上以轮流检修一组母线而不致使供电中增加了分段断路器。另外还在两母线之断。当间增一组母线故障时能迅速恢复加了一组母联断路器和隔离供电。 开关。第 4 页 共 57页

缺这种点：增接线加一组母克服了双线，每母线回路就须要增加一组母线隔离开存在的全停电的可能性的缺点，缩关。当小了母线故障和检故障的停电范修时，围提隔离开关作为倒换操作高了接线的可靠性。其缺电器，点是容易误操作可以通过 在隔离开关第 5 页 共 57页

接线复杂，容易产生误操作。

和断路器之间装设连锁装置来解决。 灵活性 据系统的运行的需根灵活性和双母线相其要，各比有元件可以灵活地接到任意母线上较大的提高，它可以在分段母线的供电。任意对于母线检修和故障处理带来极大的分段上进行供电。各电源和各回路负荷

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方便，可以能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需任意分配到某段母线上，当母联断路器故障时也可以不停要。便电。方于试便向验，当母线个别回路需要单独进行试验左右任意方向扩建，均不影响时，可两组将该回路分开单独接至一组母线第 7 页 共 57页

母线电源和负荷的均匀分配

上。 经济性 加一组母线使每回线路就需要增加一组母线隔离开增与方案I相比其增加了两组断路器和隔离开关增加了设关，增备的加了配电装置的占地面积和工程投资。 在本次设计中220KV断路器采用六氟化硫断路器，其检修周期长可靠性高。切出线回数少，一回线路停运时另一回路继续供电仍能满足要求。综合考虑经济性、可靠性与技术性后，本设计220KV侧采用双母线接线。 2.2.2 110KV 侧主接线比较

110KV出线仅两回接线，按规程要求一般采用桥型接线。本设计方案：I采用内桥接线；方案：II采用单母线接线。

方案I 方案II 第 8 页 共 57页

投资，其经济性较差。

可 靠性 优点：线路的投入和切除操作方便,线路故障时仅故障线路断路器断开其它线路和变压器不受影响,供电可靠性高。所用断路器数少,四个回路中只需三台断优点：接线简单、清晰、采用设备少造价低、操作方便、扩建容易。 缺点：①母线检修或母线短路要造成整个装置停电。 ②母线故障和母路器。 线隔离缺点：当桥断路器检修停运,开关检修也将造成全部停电。

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两回路需要解列运行。变压器的投入和切除复杂；出线断路器检修时,线路需要较长时间停电。 ③线路或电源侧发生短路故障相应断路器拒动也会造成全部停电。 因此，可见单母线接线可靠性较差。 灵活性 每一回路都与两台断路器相连接，检修任一台断路器都不致中断供电。隔离开关作为在每一个元件故障或检修均要造成停电，由于没有其它回路可以切换不能实现灵活调

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设备选择 UNSKV计算数据 ImaxALW-220I参数 QKKAS2 I\KA ishKA UNKV INA InbrKA iesKA IttKAS4800 22 LW--220I 220

86.8 12.9 32.9 149.4 220 1600 40 100 220KV隔离开关选择结果

设备选择 UNSKV计算数据 ImaxAGW7-220D参数 ishKA QKKAS2 UNKV INA iesKA IttKAS22 GW7-220D 220 86.8

32.9 149.4 220 250 80 3969 110KV断路器的选择结果

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设备选择 UNSKV计算数据 ImaxAKW4-110参数 ishKA I\KA QKKAS2 UNKV INA InbrKA iesKA IttKAS2766 22 KW4-110 110 备 注

173.6 3.16 8.06 40.6 110 1500 26.3 67 110KV隔离开关选择结果

设备选择 UNSKV计算数据 ImaxAGW5-110D-II参数 QKKAS2 ishKA UNKV INA iesKA IttKAS22 GW5-110D-II 110 备 注

173.6 8.06 80.6 110 600 50 1600 6KV进线断路器的选择结果

设备选择 UNSKV计算数据 ImaxASN4-6-IIG参数 ishKA I\KA QKKAS2 UNKV INA InbrKA iesKA IttKAS22 SN4-6-IIG 6 备注 3182.7 12.1 30.6 589.4 6 5000 58 58 72000

6KV进线隔离开关选择结果

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设备选择 UNSKV计算数据 ImaxAGN10-6T/4000参数 QKKAS2 ishKA UNKV INA iesKA IttKAS22 GN10-6T/4000 备 注

6 3182.7 30.6 589.4 6 4000 160 32000 6KV侧出线配电装置的选择

根据屋内配电装置的可选用JYN2-6-07改进型手车式开关柜[8]。由于任务书中没有给出线路负荷，对于线路的出线设备的选择采用平均分配变压器负荷来确定线路电流。

6KV侧出线断路器选择结果比较

设备选择 UNSKV计算数据 ImaxASN10-6 I参数 QKKAS2 ishKA UNKV INA iesKA IttKAS768 22 SN10-6 I 备 注 6 318.27 30.6 589.4 6 630 40

6KV母联短路器的选择

根据《发电厂电气部分》[7]中的要求，母联断路器按其总容量的50%~80%来确定。所以母联断路器的最大电流按总容量的55%确定。其隔离及联络选用JYN2-6-12改进型。 设备选择 UNSKV计算数据 ImaxASN10-6III参数 QKKAS2 ishKA UNKV INA iesKA IttKAS7396 22 SN10-6III 备 注 6 1912A 30.6 589.4 6 2000 130

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4.3汇流母线的选择

4.3.1 母线选择的原则[7] (1) 选择母线的材料：

常用的母线材料有铜,铝和铝合金三种，用铜作母线虽有诸多优点，但铜的价格高，且我国铜的储量有限，因此，一般用铝或铝合金作为母线材料。 (2) 选择母线结构：

母线的结构和截面形状决定于母线的工作特点：升高电压（汇流）母线，以前大都采用软导线作母线，现在35～500KV均可采用管形硬母线。 (3)选择母线的布置形式

矩形或槽形母线的散热及机械强度还与母线的布置方式有关。 (4)选择母线的截面积

按最大长期工作电流选择；

按经济电流密度选择。 （5）母线的热稳定校验

满足热稳定要求的母线最小面积Smin按式：

Smin=

1CKfQk

只要实际选用的母线截面积S≥Smin，母线便能满足热稳定要求。 （6）硬母线的动稳定校验（软母线不需校验动稳定）

当母线通过冲击短路电流时，作用在母线上的电动力可能使其弯曲，严重时可能使母

线结构损坏。为保证母线在短路时的动稳定性，必须对母线进行应力计算。

汇流母线的选择结果

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设备名称 Smm 2选择参数 放置 方式 -- 194 计算结果 Iy(A) ?(?106)Imax -- A Sminmm2 ?(?106) 220KV母线 70 钢芯铝绞线 86.8 52 -- 6KV母线 3（125?10） 平放 矩形铝排 3903 70 3182.7 55.6 23 备 注 4.4电压互感器的选择

4.4.1 220KV电压互感器的选择

根据电压互感器除供测量仪表用，还作交流电网的绝缘监视，户外装设的要求。故查表可选用JCC5-220型电磁式单相三绕组电压互感器。电压互感器的台数为3台，采用的接线方式为Y0/Y0/。

型号 额定电压等级 额定电压(KV) 一次绕组 JCC5-220 220KV 220 3额定容量及准确度 附加绕组 0.1 0.5 300 3P 300 3P 300 二次绕组 0.1 3注：J-电压互感器 C-串级式 C-瓷箱绝缘 4.4.2 110KV电压互感器的选择

根据电压互感器除供测量仪表用，还作交流电网的绝缘监视及户外装设的要求。故查表可选用JCC-110型电磁式单相三绕组电压互感器。电压互感器的台数为3台，采用的接线方式为Y0/Y0/。 型 号 额定电额定电压(KV) 额定容量及准确度 最大

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计算数据 UNS SN10-6I参数 6KV UN 6kV Imax 318.3A IN 630A I\ 12.02KA Inbr 16kA Qk 589.4 I?I?t 16?16?5=768 ish ise 30.65KA 40KA 经以上比较结果，可知SN10-6I型断路器满足要求。 2.3.4 6KV母联短路器的选择

根据《发电厂电气部分》中的要求，母联断路器按其总容量的50%~80%来确定。所以母联断路器的最大电流按总容量的55%确定。由以上计算可知Imax?1912A、ish?30.65KA、

QK?589.4KA2S 可选用SN2-6III型断路器。

断路器选择结果比较 计算数据 SN10-6III参数 UNS 6KV UN Imax 1912A IN 6kV 2000A I\ 12.02KA Inbr Qk 589.4 I?I?t ish ise 30.65KA 经以上比较结果，可知SN10-6III型断路器满足要求。 43.3kA 43.3?43.3?4=7396 130KA 2.4绝缘子、穿墙套管的选择

2.4.1 220KV支柱绝缘子选择

根据母线的额定电压和户外安装的要求。查手册可选用ZS-220/400；其

抗弯破坏负荷Fp?400?9.8?3920N 作用在绝缘子上的电动力：

F?0.173ish2La??0.173?32.82?1.2?1.2?268N a0.6FP?3920?0.6?2352N因为母线平放。此时F、?F。 由于F=268N<<2352N,满足动稳定要求。 2.4.2 220K悬式绝缘子选择

根据电压等级，中性点为直接接地系统 ??1.7cm/KV

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由n???l0?1.7?220?13.4片 2.8故n取14片。

2.4.3 110KV母线支柱绝缘子选择

根据母线的额定电压和户外安装的要求。查手册可选用ZS-110/400；

抗弯破坏负荷Fp?400?9.8?3920N 作用在绝缘子上的电动力：

F?0.173ish2La1??0.173?8.062??1.25?19.2N a0.70.6FP?3920?0.6?2352N因为母线平放。此时F、?F。 由于F=19.2N<<2352N,满足动稳定要求。

2.4.4 110K悬式绝缘子选择

根据电压等级，中性点为直接接地系统 ??1.7cm/KV

由n???l0?1.7?110?6.7片 2.8故n取7片

2.4.5 6KV穿墙套管的选择

根据额定电压和电流及户内安装的要求。Imax?3182.7A查手册可选用CLD-6型；套管长L?620mm IN?4000A Fde?2000kg 套管受力：F?0.173ish2La?558.8N??0.6Fde满足要求 a2.5电压互感器的选择

2.5.1 220KV电压互感器的选择

根据电压互感器除供测量仪表用，还作交流电网的绝缘监视，户外装设的要求。故查表可选用JCC5-220型电磁式单相三绕组电压互感器。电压互感器的台数为3台，采用的接线方式为Y0/Y0/。 型号 额定电压等级 额定电压(KV) 一次绕组 二次绕组 附加绕组

额定容量及准确度 第 47 页 共 57页

JCC5-220 220KV 220 30.1 30.1 0.5 300 3P 300 3P 300 注：J-电压互感器 C-串级式 C-瓷箱绝缘 2.5.2 110KV电压互感器的选择

根据电压互感器除供测量仪表用，还作交流电网的绝缘监视及户外装设的要求。故查表可选用JCC-110型电磁式单相三绕组电压互感器。电压互感器的台数为3台，采用的接线方式为Y0/Y0/。 型 号 额定电压等级 JCC-110 110KV 额定电压(KV) 一次绕组 110 3额定容量及准确度 附加绕组 0.1 0.5 500 1 3 最大 容量 2000 二次绕组 0.1 31000 1000 注：J-电压互感器 C-串级式 C-瓷箱绝缘 2.5.3 6KV电压互感器的选择

根据电压互感器除供测量仪表用，还作交流电网的绝缘监视及户外装设的要求。故查表可选用JDZJ-6型电磁式单相三绕组电压互感器。电压互感器的台数为3台，采用的接线方式为Y0/Y0/。 型 号 额定电压等级 额定电压(KV) 一次绕组 二次绕组 附加绕组 额定容量及准确度 最大 容量 JDZJ-6 6KV 6 30.1 3 0.5 40 1 60 3 150 300 注：J-电压互感器 D-单相 Z-带单相接地保护绕组 J-浇注绝缘

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2.5.4 220KV和110KV出线电压互感器的选择

根据安装和提取电压及保护的要求，故查表可选用YDR-220和YDR-110型电容式单相三绕组电压互感器。 型 号 额定电压等级 额定电压(KV) 额定容量及准确度 一次绕组 二次绕组 附加绕组 YDR-220 220KV 2200.1 3 0.1 0.5 1 3 3150 220 440 YDR-110 110KV 1103 0.13 0.1 150 220 400

2.6 .电流互感器的选择

2.6.1 220KV母联电流互感器的选择

电流互感器一般用于测量、继电保护和同期装置。根据最大电流Imax?86.8A、

ish?34.7KA、QK?149.4KA2S和电压等级、安装地点及接线查表可选用LCLWD3-220型瓷绝缘的电容式电流互感器，其参数如下表。 型 号 额定一 电流 级次组合 热稳定电流 动稳定电流 二次负荷 次电流 变比 5s D级 LCLWD3-220 300 300/5 0.5/D/D/D 35倍 85倍 24 热动稳定校验： Kt?ItI I2?t??K0.3?2tt?IN1??t??35??5?551.3KA2S?QK满足稳定要N1求。

动稳定校验：

2IN1Kes?2?0.3?85?36.1KA?ish满足稳定要求。

2.6.2 220K线路电流互感器的选择

电流互感器一般用于测量、继电保护和同期装置。根据最大Imax?86.8A、ish?34.7KA、

QK?149.4KA2S和电压等级、安装地点及接线查表可选用LB2-220型电流互感器，其参数如下表。

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型 号 额定一 次电流 LB2-220 300 热动稳定校验： 电流 变比 300/5 级次组合 热稳定电流 5s 0.5/D/D/D 30倍 动稳定电流 115倍 二次负荷 0.5 D 50 60 Kt?It22 It?t??Kt?IN1??t??30?0.3??5?405KA2S?QK满足热稳定要求。 IN1动稳定校验：

2IN1Kes?2?0.3?115?48.7KA?ish满足稳定要求。

2.6.3 110K线路电流互感器的选择

电流互感器一般用于测量、继电保护和同期装置。根据最大电流Imax?176.8A、

ish?6.34KA、QK?80.6KA2S和电压等级、安装地点及接线查表可选用LCWB5-110型瓷绝缘的支持式电流互感器，其参数如下表。 型 号 额定一 电流变比 级次组合 次电流 LCWB5-110 200 200/5 0.2/P/P 热动稳定校验： It?t?402?1?1600KA2S?QK满足热稳定要求。

动稳定校验：

ise?20KA?ish满足稳定要求。

2.6.4 110K变压器和桥断路器电流互感器的选择

电流互感器一般用于测量、继电保护。根据最大电流Imax?176.8A、ish?6.34KA、

2热稳定电流 动稳定 电流 40KA 20KA 二次负荷 0.2 P 50 50 QK?80.6KA2S和电压等级、安装地点及接线查表可选用LCWD-110型瓷绝缘的支持式电流互感器，其参数如下表。

型 号 额定一 电流 次电流 变比 LCWD-110 200 200/5 热动稳定校验： 级次组合 D1/D2/0.5 热稳定电流 动稳定电流 二次负荷 D1/D2/0.5 70倍 130倍 1.2/1.2/1.2 Kt?热稳定要求。

动稳定校验：

It22 It?t??Kt?IN1??t??70?0.2??225KA2S?QK满足 IN12IN1Kes?2?0.2?130?36.7KA?ish满足稳定要求。

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压等级 JCC-110 110KV 一次绕组 110 3二次绕组 0.1 3附加绕组 0.1 0.5 500 1 3 容量 2000 1000 1000 注：J-电压互感器 C-串级式 C-瓷箱绝缘 4.4.3 6KV电压互感器的选择

根据电压互感器除供测量仪表用，还作交流电网的绝缘监视及户外装设的要求。故查表可选用JDZJ-6型电磁式单相三绕组电压互感器。电压互感器的台数为3台，采用的接线方式为Y0/Y0/。 型 号 额定电压等级 额定电压(KV) 一次绕组 JDZJ-6 6KV 6 3额定容量及准确度 最大 附加绕组 0.5 40 1 60 3 150 容量 300 二次绕组 0.1 3注：J-电压互感器 D-单相 Z-带单相接地保护绕组 J-浇注绝缘 4.4.4 220KV和110KV出线电压互感器的选择

根据安装和提取电压及保护的要求，故查表可选用YDR-220和YDR-110型电容式单相三绕组电压互感器。

型 号 额定电压等级 额定电压(KV) 一次绕组 二次绕组 0.1 30.1 3额定容量及准确度 附加绕组 0.1 0.5 1 3 440 400 YDR-220 220KV 2203110 3 150 220 0.1 150 220 YDR-110 110KV 4.5电流互感器和绝缘子的选择

电流互感器选择结果

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设备名称 安装地点 220KV母联 220K线路 110K线路 型 号 LCLWD3-220 LB-220 LCWB5-110 LCWD-110 LBJ-6 LA-6 LMZ1-6 变比 300/5 300/5 200/5 200/5 4000/5 400/5 2000/5 级次组合 0.5/D/D/D 0.5/D/D/D 0.2/P/P D1/D2/0.5 0.5/D 0.5/3 0.5/D 电流互感器 110K变压器桥断路器 6KV侧变压器母联 6KV出线 6KV母联

支柱绝缘子、穿墙套管的选择

设备名称 安装地点 支柱绝缘子 户 2352N 母 ZS-220/400 线 悬式绝缘子 Xp-7 外 型 号 类 型 0.6FP户 绝缘子片外 片 支柱绝缘子 桥ZS-110/400 户 2352N 接线处 外 悬式绝缘子 Xp-14 户 绝缘子片外 片 穿墙套管 母 CLD-6 线 第 22 页 共 57页

户 11760N 内

5防雷设计

5.1 防直击雷

当雷电直接击中电力系统中的导电部分，将引起极高的雷电过电压。任何电压等级的系统绝缘都将难以承受，所以在电力系统中需要安装直接雷击保护装置,广泛采用避雷针和避雷线。

(1)屋外配电装置，包括架空导线和母线应装设直击雷保护。 (2)屋顶有钢筋结构的，应将其钢筋焊接成网接地。

(3)如果结构为非导电金属时，应采用避雷保护。避雷带的网格为8-10m。

本工程采用220K、110KV配电装置构架上设避雷针。6KV配电装置设独立避雷针进行直击雷保护。

5.1.1 BLQ的配置原则

阀型BLQ的安装位置和组数，应根据电气设备的雷电冲击绝缘水平和BLQ特性以及侵入波的陡度，并结合全配电装置的接线方式确定。BLQ至电气设备的允许距离还要与雷雨季节经常运行的线路有关。 5.1.2 变压器过电压保护[1]

自藕变压器必须 在其中两个自藕绕组出线上装设避雷器，并应接在变压器与断路器之间。220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。

避雷器选择

电压等级 安装地点 型 号 220KV 110KV 6KV 母线及变压器进线 母线及变压器出线 母 线 Y10W5-220 FC2-110J FZ-6 6继电保护的配置

继电保护对电力系统安全运行起着重要作用，担负如此重要任务的继电保护必须满足

第 23 页 共 57页

四点基本要求：

选择性 有选择地将故障元件从电力系统中切除。

速动性 保护动作力求迅速，快速切除故障，减少故障对电气设备和系统的影响。 可靠性 该动作时不能拒动，不该动作时不能误动。

灵敏性 对于该保护装置保护范围内发生的任何故障，均应敏锐地感觉出并保证动作，将故障切除。

[5]

6.1变压器的保护?

按照《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求结合变压器运行的不正常状态，对变压器设置下列保护。

（1） 瓦斯保护。瓦斯保护作为变压器的主保护，它主要反应变压器壳内故障及油面的

降低。轻瓦斯应动作于信号，重瓦斯应动作于条开电源侧的短路器。

（2） 纵差动保护。纵差动保护也作为变压器的主保护，它主要反应变压器绕组、套管及引出线上的故障。

（3） 过电流保护。过电流保护主要反应变压器外部相间短路，保护整定应考虑故障状态下可能出现的过负荷电流。可作为变压器后备保护。

（4） 过负荷保护。主要用来反映自藕变压器公共绕组及各侧的过负荷情况。 （5） 还有反应变压器温度和冷却系统故障的保护。

6.2 母线的保护

母线是电力系统汇集和分配电能的主要元件，母线发生故障将使连接母线的所有元件停电，将造成严重后果。所以要对母线装设保护。

在双母线上为了保证有选择性地切除任一组母线上发生的故障，而另一组无故障的母

线仍能继续运行。所以在220KV母线上装设了完全电流差动母线保护[5]。

220KV的保护。装设高频保护作为主保护，电流保护作为后备保护。110KV的保护。设置距离为主保护，电流保护作为后备保护。6KV的保护。设置两段式电流保护。

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7 配电装置设计

7.1概述

7.1.1 主要建筑物的布置

220KV 采用屋外配电装置 110KV采用屋外配电装置 6KV采用屋内配电装置 主控楼和辅助设施 7.1.2 主变压器的布置

一般情况下，主变压器布置在主干道边上，这样便于运输和检修。通常情况下主变压器应做于油坑上。 7.1.3 分类

配殿装置按电器装设地点的不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为装配式和成套式。在现场将电器组装而成的称为装配式。在制造厂预先将开关电器、互感器等组成各种电路，成套供应的称为成套配电装置。 基本要求[9]：

（1）配电装置的设计必须贯彻国家基本建设方针和技术经济。

（2）保证运行的可靠，按系统和自然条件合理选择设备。在布置上力求整齐、清晰，保

证具有足够的安全距离。 （3）便于检修、巡视和操作。

（4）在保证安全的前提下，布置紧凑力求节约材料和降低造价。

（5）安装和扩建方便。

7.2屋内配电装置

7.2.1特点

(1)由于允许安全净距小和可以分屋布置而使占地面积小。 (2)维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响。 (3)外界污秽空气相对较少，可以减少维护工作量。

第 25 页 共 57页

(4)房屋建筑投资大。 7.2.2 6-10KV配电装置

(1)同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内，以保证检修的安全和

制故障范围。

(2)尽量将电源布置在每段母线的中部，使母线截面通过较小的电流。 (3)较重的设备布置在下层，以减轻楼板的负荷并便于安装。 (4)充分利用间隔的位置。

(5)布置对称，便于操作和容易扩建。 7.2.3 安全净距

对于敞露在空气中的配电装置，在各种间隔距离中，最基本的是带电部分对地之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距既A1和A2值。在这一距离下无论是正常最高工作电压或出现外部过电压时，都不致使空气间隙击穿。

设计配电装置中带电导体之间和导体对地构架的距离时，还应考虑：软绞线在短路时的电动力、风摆和温度等作用下使相间及对地距离的减小。断路器断开允许电流时，不致

发生相间和接地故障。减小110KV及以上带电导体的电晕损失和带电检修等因素。

7.3 屋外配电装置

7.3.1 分类

根据电器和母线布置的高度，屋外配电装置可分为中型、半高型和高型。中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上。使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面上安全活动。中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面 。

高型和半高型配电装置的母线和电器分别装在几个不同高度的水平面上，并重叠布置。凡是将一组母线与另一组母线重叠布置的，称为高型配电装置。如果仅将母线与断路

第 26 页 共 57页

器、电流互感器等重叠布置，则称为半高型配电装置。由于高型和半高型配电装置可大量节约占地面积，因此高型和半高型配电装置得到较广泛的应用。

(1) 中型配电装置按隔离开关的布置方式，可分为普通中型和中型分相两种。 普通中型特点：布置比较清晰，不易误操作运行可靠；施工和维护都比较方便，构架高度较低抗震性能较好。所用钢材较少造价低。经过多年的实践已积累了丰富的经验，但占地面积较大。

(2) 中型分相布置：指隔离开关是分相布置在母线的正下方。

中型配电装置适用于110—500KV电压等级；一般高型适用于220KV配电装置，而半高型适用于110KV配电装置。 7.3.2 特点

(1) 土建工作量和费用较少，建设周期少。 (2) 扩建方便，占地面积大。

(3) 相邻设备之间距离较大，便于带电作业。 (4) 受外界环境影响，设备运行条件差需要加强绝缘。 7.3.3 电气间隔

配电装置的布置应该做到整齐清晰，各个间隔之间要有明显的界限。对同一用途的设备，尽可能布置在同一中心线上或处于同一高度。架空线间隔的排列应根据出线走廊的规划要求，尽量避免交叉。相邻间隔均为架空线出线时必须考虑，当一回检修时的安全措施。 7.3.4 型配电装置的选择

(1) 220KV 采用屋外半高型配电装置 ；

(2) 110KV采用屋外中型配电装置 ；

(3) 6KV侧配电装置采用双层单列布置手车式配电装置。

第二部分 计算书

1 短路计算

第 27 页 共 57页

1.1 等值电抗计算

由任务书和主接线图画出系统图如下：

图1-1

根据系统图1-1可画出等值电抗图1-2如下：

第 28 页 共 57页

图1—2

各元件等值电抗的计算如下： 选取基准容量：Sd?100MVA 基准电压：Ud?Uav 线路电抗： X?0.4?/Km

发电机GSd?COS?1电抗：X100?0.81?X\?P?0.124??0.198

N50因为发电机电抗相等：X1 = X3 = X5 = X7 与G1 相连的变压器电抗：X2?Ud%?SdS?0.105?100?0.167 e63由于与G1G2G3G4相连的变压器电抗相等：X2 = X4 = X6 = X8

第 29 页 共 57页

线路电抗其中线路长度L如上图1-1所示： X9?L?X?SdUd22?50?0.4?100?0.037 82230 X11?L?X?SdUd?40?0.4?100?0.030 22302100?0.0507 2230Sd100?0.18??0.75 Se24X13?L?X?SdUd2?67?0.4?与G5、G6相连变压器电抗：X15?Ud%?由于两变压器电抗相等：X15 = X16

发电机G5、G6电抗：X17?X\?Sd?COS?100?0.85?0.1423??0.605

PN20发电机G5、G6电抗相等：X17 = X18 线路电抗： X19?L?X?SdUd2?60?0.4?100?0.045 42230由短路电压百分比计算出所选变压器各绕组电抗：

1X1%??Uk(1?2)?Uk(1?3)?Uk(2?3)??9%

21X2%??Uk(1?2)?Uk(2?3)?Uk(1?3)???1%

21X3%??Uk(1?3)?Uk(2?3)?Uk(1?3)??19%

2所用变压器电抗：

X21?Ud%?Sd100?0.09??0.285 Se31.5Sd100?0.19??0.603 Se31.5X23?Ud%?注：由于变压器中压侧绕阻电抗X2%为负值，因此其电抗其为零。电抗值如图1-2所示。

1.2 220KV侧短路

1.2.1系统并列，K1点短路时的短路电流：

第 30 页 共 57页

K1点短路等值电抗图如下：

图1-3

X13?X16?X180.0507?0.26?X2?75?0.6052?0.702XX1?X2X9?0.198?0.167025?4?2???4?.0378?2???0.10XX1127?2?0.03022?0.0151XX1928?2?X?0.0454N2?0.004?0.267对图1-3进行变换其变换后如图1-4：

图1-4

注：图1-3中G1G2G3G4分别是合并后为G7电源和系统电源;因为X33的电抗与短路点的 转移电抗无关所以可以省去。

XX?X2734?X25?X27?25X?XX26?XX26?0.117273526?X27?X?0.82325

第 31 页 共 57页

将转移电抗化为各电源点到短路点的计算电抗：

XX2533X?X25?X26?4?PX26N?ca1.2.3.4?X34?SXCOS27??50.45.117?200100?0.8?0.29d?电源点G1G2G3G4的到短路点的计算电抗是：

X2PNca5.6?X35?S?0.823?40d?COS?100?0.85?0.387电源点G5G6的到短路点的计算电抗是：

系统S9点的到短路点的计算电抗是：

XS9ca9?X36?S?0.0267?21?0.56d

⑴电源G1G2G3G4供给短路点的短路电流是：

I4PNd1.2.3.4?3?U63KAav?COS??200230?0.8?3?0.

由计算电抗查曲线得到0s短路电流

I\*?3.87I\?3.872?0.63?2.44KA

由计算电抗查曲线得到0.2s短路电流

I0.2*?2.939

I0.2?0.63?2.939?1.85KA

由计算电抗查曲线得到4s短路电流

I4*?2.378

I4?0.63?2.378?1.498KA

⑵电源G5G6供给短路点的短路电流是：

Id5.6?2PN403?U?0.118KA

av?COS??3?230?0.85由计算电抗查曲线得到0s短路电流

I\*?2.811第 32 页 共 57页

I\?0.118?2.811?0.3316KA

由计算电抗查曲线得到0.2s短路电流

I0.2*?2291

I0.2?2.297?0.118?0.271KA

由计算电抗查曲线得到4s短路电流

I4*?2.217

I4?0.118?2.217?0.26KA

⑶电源S9供给短路点的短路电流是：

Id9?S93?Uav?21003?230?5.27KA

由计算电抗查曲线得到0s短路电流

I\*?1.913I\?5.27?1.913?10.08KA

由计算电抗查曲线得到0.2s短路电流

I0.2*?1.665

I0.2?5.27?1.665?8.77KA

由计算电抗查曲线得到4s短路电流

I4*?1.953

I4?1.953?5.27?10.29KA

总的三相短路电流是：

I\?2.44?0.3316?10.08?12.9KA

I0.2?10.09KA I4?12.06KA

冲击电流：ish?1.82I\?2.55?12.9?32.9KA

1.3 110KV侧短路计算

1.3.1 K2点短路时的短路电流计算方法：

第 33 页 共 57页

图1-5

对图1-5的电抗进行合并如图1-6

图1-6

对X25 X27 X26进行

变换（同220KV侧变换）后如图1-7

第 34 页 共 57页

图1-7

对图1-7进行星网变换如图1-8。

图1-8

X?37?X34?X???11121?1??X?X??13436X35X21??0.885 1?X?X?1111?3835?X21??1???X???34X36X35X21??6.22 1?X39?X36?X??21?1?1?X?1X?1?1?3436X35X??0.202 ?211?第 35 页 共 57页

将转移电抗化各电源点到短路点的计算电抗： 电源 G1G2G3G4点的到短路点的计算电抗是：

Xca1.2.3.4?X37?

4PNSd?COS??0.885?200?2.21100?0.8电源点G5G6的到短路点的计算电抗是：

Xca5.6?X38?2PNSd?COS??6.22?40?2.92100?0.85

电源点S9的到短路点的计算电抗是：

Xca9?X39?

S9?00.202?21?4.24Sd⑴电源G1G2G3G4供给短路点的短路电流是：

Id1.2.3.4?

4PN3?Uav?COS??200115?0.8?3?1.25KA由计算电抗查曲线得到0s短路电流

I\*?0.465I\?0.465?1.25?0.581KA

由计算电抗查曲线得到0.2s短路电流

I0.2*?0.443

I0.2?0.443?1.25?0.553KA

由计算电抗查曲线得到4s短路电流

I4*?0.47

I4?0.47?1.25?0.587KA

⑵电源G5G6供给短路点的短路电流是：

Id56?2PN3?Uav?COS??403?115?0.85?0.27KA

由计算电抗查曲线得到0s短路电流

I\*?0.35I\?0.27?0.35?0.0945KA

第 36 页 共 57页

由计算电抗查曲线得到0.2s短路电流

I0.2*?0.338

I0.2?0.338?0.27?0.0912KA

由计算电抗查曲线得到4s短路电流

I4*?0.351

I4?0.351?0.27?0.0947KA

⑶电源S9供给短路点的短路电流是：

Id9?S93?Uav?21003?115?10.55KA

因为计算电抗大于3.5，所以对其取倒数直接得到短路电流标幺值

11??0.2358 Xca94.24I\?I0.2?I4?10.55?0.2358?2.488KA

总的三相短路电流是：

I\?0.581?0.0945?2.488?3.16KA

I0.2?3.13KA I4?3.17KA

冲击电流：ish?1.82I\?2.55?3.16?8.06KA

1.4 6KV侧短路计算

1.4.1 6KV侧最大列运行时，K3点短路时的短路电流计算方法：

第 37 页 共 57页

图1-9

对图1-9进行合并变换后如图1-10：

图1-10

对图1-10

变换后如图1-11：

第 38 页 共 57页

图1-11

对图1-11进行星网变换后如图1-12：

图1-12

X?37?X34?X21?1111??1???X?X????4.223436X35X211?

XX?1111?38?X35?21??1???29.7?X???34X36X35X21?1?

X?X?1111?3936?X21??1??????0.96?X34X36X35X21?1?将转移电抗化各电源点到短路点的计算电抗： 电源 G1G2G3G4点的到短路点的计算电抗是：

Xca1.2.3.4?X4PN37?S4.22?200100?0.8?10.55d?COS??第 39 页

共 57页

电源点G5G6的到短路点的计算电抗是：

Xcd5.6?X38?

2PNSd?COS??29.7?40?13.97100?0.85电源点S9的到短路点的计算电抗是：

Xca9?X39?

S9?0.96?21?20.16Sd⑴电源G1G2G3G4供给短路点的短路电流是：

Id1.2.3.4?

4PN3?Uav?COS??2006.3?0.8?3?22.9KA因为计算电抗大于3.5，所以对其取倒数直接得到短路电流标幺值

1I\?I0.2?I4?22.9??2.17KA

10.55⑵电源G5G6供给短路点的短路电流是：

Id5.6?2PN3?Uav?COS??403?6.3?0.85?4.31KA

I\?I0.2?I4?4.31?1?0.308KA 13.97⑶电源S9供给短路点的短路电流是：

Id9?S93?Uav?21003?6.3?192.5KA

I\?I0.2?I4?10.55?1?9.54KA 20.16总的三相短路电流是：

I\?2.17?0.308?9.54?12.02KA 冲击电流：ish?1.82I\?2.55?12.02?30.65KA

短路计算的结果如下表

短路点位置 短路电流计算参考数运第 40 页 共 57页

行方式 K1 系12.9KA 统两条线路运行 K2 两3.16KA 台变压器同时运行 A 3.13KA 10.9K0 s 0.2 s 13K3 两12.02KA 12.02KA 1台变压器同第 41 页 共 57页

时运行

2电气设备的选择

2.1 220KV侧断路器、隔离开关的选择

2.1.1 断路器的选择

最大持续工作电流：

Imax?1.05?Se3UN?1.05?315003?220?86.8A

根据电压等级UN和Imax以及户外安装要求，查表[2]可选LW-220I/1600型号。 短路计算时间：

tk?tpr?tin?ta?4?0.04?0.06?4.1s tpr??后备保护动作时间

tin??固有分闸时间

ta??燃弧时间

1I\2?10I2tk?I2tk?tk

212由短路电流计算可知：I\?12.9KV Itk?11.2KA Itk?12.06KA

周期分量热效应：Qp???2 Qp?112.92?10?11.22?12.062?4.1?149.4KA2?S 12????由于tk>1s,故不计非周期热效应。

短路电流引起的热效应：QK?QP?149.4KA2?S 冲击电流： ish?1.82I\?2.55?12.9?32.9KA

断路器选择结果比较 计算数据 LW-220I参数 第 42 页 共 57页

??

UNS 220KV UN 220kV Imax 86.8A IN 1600A I\ 12.9KA I nbr 40kA Q k 149.4 I?I?t 40?40?3=4800 ish ise 22.9KA 100KA 由以上比较结果可见各项条件均能满足要求，故所选断路器LW-220I合格。 2.1.2 隔离开关选择

根据220KV隔离开关的计算可知Imax?86.8A Qk?149.4?KA?S ish?34.7KA

2UNS?220KV及户外安装要求，查表[7]可选GW7-220D型号。

隔离开关选择结果比较 计算数据 GW7-220D参数 UNS 220KV UN 220kV Imax 86.8A IN 250A Q k 149.4 I?I?t 31.5?31.5?4=3969 ish ise 32.9KA 80KA 由以上比较结果可见各项条件均能满足要求，故所选隔离开关GW7-220D合格。 2.2 110KV侧断路器、隔离开关的选择

2.2.1断路器的选择

最大持续工作电流：

Imax?1.05?Se3UN?1.05?315003?110?173.6A

根据电压等级UN和Imax以及户外安装要求，查表[2]可选KW4-110型号空气断 路器。

短路计算时间：

tk?tpr?tin?ta?4?0.03?0.04?4.07s tpr??后备保护动作时间

tin??固有分闸时间

ta??燃弧时间

1I\2?10I2tk?I2tk?tk

212由短路电流计算可知：I\?3.16KV Itk?3.17KA Itk?3.15KA

周期分量热效应：Qp???2第 43 页 共 57页

Qp?13.162?10?3.172?3.152?4.07?40.6KA2?S 12????由于tk>1s,故不计非周期热效应。

短路电流引起的热效应：QK?QP?40.6KA2?S 冲击电流： ish?1.82I\?2.55?3.16?8.06KA

断路器选择结果比较 计算数据 UNS 110KV UN KW4-110参数 110kV ??Imax 173.6A IN 1500A I\ 3.16KA I nbr 26.3kA Q k 40.6 I?I?t 26.3?26.3?4=2766 ish ise 8.06KA 67KA 由以上比较结果可见各项条件均能满足要求，故所选断路器KW4-110型号。 2.2.2 隔离开关选择

根据110KV断路器的计算可知Imax?173.6A Qk?80.6?KA?S ish?8.06KA

2UNS?110KV及户外安装要求，查表[6]可选GW5-110D-II型号 的隔离开关。 隔离开关选择结果比较 计算数据 GW5-110D-II参数 UNS 110KV UN 110kV Imax 173.6A IN 600A Qk 80.6 I?I?t 20?20?4=1600 ish ise 8.06KA 50KA 由以上比较结果可见各项条件均能满足要求，故所选GW5-110D-II型号的隔离开关。 2.3 6KV进线断路器、隔离开关的选择

2.3.1 进线断路器的选择

最大持续工作电流：

Imax?1.05?Se3UN?1.05?315003?6.3?3032A

根据电压等级UN和Imax以及室内安装要求，查表可选SN4-6-IIG型号断路器。 短路计算时间：

第 44 页 共 57页

tk?tpr?tin?ta?4?0.03?0.05?4.08s

1I\2?10I2tk?I2tk?tk

212由短路电流计算可知：I\?Itk=Itk?12.02KA

周期分量热效应：Qp???2 Qp?112.022?10?12.022?12.022?4.08?589.4KA2?S 12????由于tk>1s,故不计非周期热效应。

短路电流引起的热效应：QK?QP?589.4KA2?S 冲击电流： ish?1.82I\?2.55?12.02?30.65KA

断路器选择结果比较 计算数据 SN4-6-IIG参数 UNS 6KV UN 6kV Imax 3032A IN 5000A I\ 12.02KA Inbr 58kA Qk 589.4 I?I?t 120?120?5=72000 ish i 30.65KA 58KA se 由以上比较结果可见各项条件均能满足要求，故所选断路器SN4-6-IIG型号。 2.3.2 进线隔离开关选择

根据6KV断路器的计算可知Imax?3032A Qk?589.4?KA?S ish?30.65KA

2??UNS?6KV及室内安装要求，查表[6]可选GN10-6T/4000 型号的隔离开关。 隔离开关选择结果比较 计算数据 GN10-6T/4000参数 UNS 6KV UN 6kV Imax Qk ish 3032A 589.4 30.65KA IN I?I?t ise 4000A 80?80?5=32000 160KA 由以上比较结果可见各项条件均能满足要求，故所选GN10-6T/4000型号的隔离开关。 2.3.3 6KV侧出线配电装置的选择

根据屋内配电装置的可选用JYN2-6-07改进型手车式开关柜[8]。由于任务书中没有给出线路负荷，对于线路设备的选择采用平均分配变压器负荷来确定线路电流。

根据最大电流Imax?318.3A、ish?30.65KA、QK?589.4KA2S和电压等级、安装地点可选用配套装置SN10-6I型断路器。

断路器选择结果比较

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