220 110 35KV变电站电气部分设计

目录

摘要……………………………………………………………… １ 关键词

毕业设计（论文）任务书

１、变电所在系统中的地位分析…………………………… ２、变电所主接线的设计……………………………………

１ ２

２.１设计原则………………………………………………… ２ ２.１.１电气主接线的概念……………………………… ２ ２.１.２电气主接线的形式……………………………… ２ ２.１.３主接线的基本要求……………………………… ２ ２.２主变压器的选择………………………………………… ３ ２.３主接线方案的拟定……………………………………… ５ ２.４主接线方案可靠性分析……………………………… １２ ２.４.１概述……………………………………………… １２ ２.４.２可靠性分析……………………………………… １３ ３短路电流计算………………………

１８

3.1概述…………………………………………………１８ 3.2短路点的选择及多元件标幺值的计算…………………… 3.3短路电流计算过程及结果……………………………… ４电气设备的选择……………………………………………

２９

４.１高压断路器及隔离开关的选择……………………………２９ 4．1．1 220kv侧……………………………………………………３７ 4．1．2 110kv侧………………………………………………………３８ 4．2母线和霹雷器的选择

４.２.１ ２２０KV侧………………………………… ３１ ４.２.２ １１０KV侧………………………………… ３２

４.２.３ 35kv侧………………………………………………………３３ ４.３电压互感器的选择………………………………………………３４ ４.３.１ 220kv侧……………………………………………………３５

４.３.２ 110k侧………………………………………………３６ ４.３.３ 35kv侧……………………………………………………３６ 4．4电流互感器的选择………………………………

５、配电装置的选择……………………………………………４５ 结论…………………………………………………………………４９ 参考文献…………………………………………………………５０ 致谢………………………………………………………………５１

摘要

变电站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，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。所以变电所是联系电厂和

用户的 重要环节。它在电力系统中占有重要的地位。

Is the power system in substations had to change voltage, and distribution of electricity to power, control, direction and adjustment of the voltage of power facilities by the voltage transformer will at all levels of contact network. so contact plants, and user 变电所 is the important link in the power system. it occupies an important position.

在这次设计中，我是围绕枢纽变电所进行设计的，它主要包括：１、变电所的原始资料，分析变电所在电力系统中的性质；２、通过可靠和经济性的比较，确定主接线的最佳方案；３、计算短路电流，分手工计算和计算机计算；４、选择合适的电器设备，合理布置电装置；５、电气主接线的绘制。电气主接线是由高压电器通过连接线，按共功能要求组成接受和分配电能的 电路，成为传输强电流，高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分

通过校核，所得结果表明所选的电气设备和配电装置都符合要求。 In the design is a hub 变电所 i, it mainly includes ：1, the original data and analysis 变电所 变电所 in the nature of power system ； 2, by the economical and reliable, the operator to determine the best solution ； three, the lower short-circuit currents,

manual computing and computer to calculate ； 4 and select proper electrical equipment for the electricity and electrical devices ；, the operator of the draw. Electrical wiring is the lord by the high-pressure electrical connector, the function of a request to accept and distribution of the circuit to become strong, high voltage current transport network, also called for a connection or electrical the main system. the operator of the plant or 变电所 electrical part of the structure, is an important part of the power systems 网络结构

Passed the findings showed that the electrical equipment and distribution devices comply with the requirements.

关键字：变电所，配电装置，主接线，电气设备，设计

毕业设计(论文)任务书

毕业设计论文题目

田村地区性枢纽变电所设计

毕业设计（论文）要求及原始数据资料：

一、所设计变电所为一地区性枢纽变电所，根据系统地区负荷的要求，拟装两台主变压器，设计容量为180MVA，变电所要求一次建成，变电所电压等级共分为三级：220KV、110KV、35KV，变电所进出线220KV侧4回；110KV侧6回；35KV侧8回。

二、变电所的负荷情况

110KV侧最大负荷100MVA（4－10），最小负荷50MVA 35KV侧最大负荷50MVA（4－10），最小负荷30MVA （最大负荷持续时间4－10，6个月） 220KV 110KV 110KV变电所 220KV 变电所 所设计本枢纽变电S(MVA) 35KV负荷

110KV

三、变电所与系统联系情况 220KV系统容量为2500MVA 110KV系统容量为1000MVA 4 10 220KV T（月） 220KV由系统以两回线联系接本所又从本所以两回线连至另一地区变电所，110KV以两回联络连接110KV系统，此两回线在正常工作情况下，只起联络作用，只是在故障或检修情况下，才需短时间向110KV地区负荷供电，110KV以4回线供110KV地区负荷，35KV侧负荷以8回线供35KV负荷。

四、计算短路电流参数

220KV系统归算到变电所220KV母线总电抗标么值XC*200＝3.2，220KV以系统容量为基准，110KV系统容量为1000MVA，归算至变电所110KV侧母线总电抗标么值为XC*110＝1.3。

五、所设计变电所设在地势较平坦，具有良好出线走廊条件，但土地质量为一般的地区，最高湿度38℃。

六、设计基本要求

1、设计原则：在保证安全、经济、灵活、方便的条件下力求接线简单、布置紧凑，具有较高的自动化水平。

2、所址选择要求：尽量接近负荷中收，不占或少占良田、高低压设备进出线方便(考虑到交通运输方便性)。

3、变电所拟装设两台主变，其中一台主变断开时另一台主变承担50％以上的全部负荷。

毕业设计（论文）的主要内容 1、本变电所在系统中的地们设计 2、变电所主接线设计

3、变电所主接线短路电流计算、经济计算等 4、主要电气设备选择

5、电气主接线绘制、配电装置选型 学生应交出的设计文件论文 毕业设计论文一本 电气主接线图一张 主要参考文献（资料） 发电厂电气部分教科书 变电所设计技术规程

发电厂、变电所电气设备和接线布置 电力工程设计手册1、2、3册 导体和电气设备技术规程 电气工程概算指标

电力设备过电压保护设计规程

1变电所在系统中的地位分析

变电系统及装置的设计,不仅要满足正常运行方式下的各种工作状及运行条件的要求而且这要考虑在故障条件下 如何缩小或限制故障的范围及影响,并保证电气设备故障状态下可靠的工作.本设计为大型地区性枢纽变电所,要考虑可靠性、灵活性和 经济性，由于属于枢纽变电所，从而该变电所在未来电力系统中的作用和地位是至关重要的，从负荷点和电压等级可知，它具有220kv、110kv、35kv三级电压，两级电压负荷。

220kv与系统有四回馈线，其中有二回馈线供给另一地区性变电所，并接受本变电所所剩余负荷，可见，该变电所220kv电压级的接线对可靠性要求较高，为保证检修出线断路器不致对该回路停电，应采取旁路接线为宜；110kv等级的接线由于出线回路较多，其中有二回直接与110kv系统相连，正常情况下起联络作用，而故障情况下也向系统供电，所以也比较重要，也应采用带旁路形式为宜；35kv线为8回出线供给负荷，故也应带旁路母线。

地区枢纽变电所位于地区网络的 枢纽点上，高压以交换或接受功率为主，供电给地区的中压侧和附近的低压侧负荷。全所停电后，将引起电网瓦解，影响整个地区的供电。

所设计的变电所为一地区性枢纽变电所。它位于电力系统的枢纽点，连接系统的高压和中压的几个部分。汇集多个电源，全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。

从负荷特点和电压等级可知，此变电所具有三个电压等级，两侧连接

电源系统，三侧向外供应负荷。其高压220kv侧回进出线，交换系统间的巨大功率潮流并向中压侧输送大量电能，对主接线要求比较高，要保证在母线及开关检修不停电，需采用可靠性较高的主接线。中压110kv侧四回进出线，地位也十分重要，也应采用可靠性较高的主接线方案。而低压35kv侧进出线回路数较多，为八回，主要向负荷供电，在经济允许的条件下应尽可能采用可靠性高的主接线方案。在变压器母线选择上，应考虑两台主变压可以并列，并在运行中 可以灵活的切换

2变电所主接线的设计 2.1设计原则 2.1概述

电气主接线是由高压器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流，高电压的网络，故又不为一次接线或电气主系统。主接线代表了发电厂或变电所电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它表明了发电机，变压器，线路以及怎样与电力系统相连接，从而完成发电，变电和 输电的任务。

电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保护供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节约投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠，先进、适用、经济、美观的原则。

电气主接线的确定对电力系统的安全、稳定和灵活、经济运行，以及对发电厂、变电所的电气设备选择、装置布置、断电保护、自动装置和控制方式的拟定

都有决定性的关系。因此，主接线的正确，合理设计，必须根据电力系统发展的要求，着重从发电厂，变电所在系统中所处的位置及其规模,性质和所采用设备的特点,经过技术,经济论证比较方可确定。 2.1.2主接线的基本要求和形式

对电气主接线的基本要求，概括的说应包括灵活性、经济性三个方面。 (一)灵活性问题分析

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

1、操作的方面性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，结构简单，操作方便，尽可能地使操作步聚少，以便与运行人员掌握，不致在操作过程中出错。 2、调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。 3、扩建的方便性。对将来要扩建的发电厂和变电所，其主接线必须

具有扩建的方便性。尤其是火电厂和变电所，在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作两最少。 （二）经济性问题分析

在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几个方面考虑： 1、节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短电流的措施，节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。

2、占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能使占地面积少，同时应注意节约搬迁费用、安装费用和外汇费用。对大容量发电厂或变电站；在可能和允许条件下，应采取一次设计，分期投资、投建，尽快发挥经济效益。

3、电能损失少。在发电厂或变电站中，电能损失主要来自变压器，应经济合理地选择以压器型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。

主接线的基本型式，就是主要电气设备常用的几种连接方式。概括地说可分为两大类：1、有汇流母线的接线形式；2、无汇流母线的接线形式。

在进出线较多时（一般超过四回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便，有利与安装和扩建。单有母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器减少，占地面积小，但只适于进出线回数少，不在扩建和发展的发电厂或变电所。

2.2主变压器的选择

在发电厂和变电所中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器 ，称为主变压器。在选择主变压器时，应从1>相数的确定2>绕组数的确定3>绕组接线组别的确定4>调压方式的确定5>冷却方式的确定等几个方面来进行考虑.

在330kv及以下的电力系统中,一般应选用三相变压器,因为单相变压器组相对来讲,投资大、占地多，运行损耗也大。同时，配电装置结构复杂，也增加了维修工作量，但是由于变压器的制造条件和运输条件限制，特别是大型变压器，尤其要考察其运输的可能性，从制造厂到发电厂（或变电所）之间，变压器尺寸是否超过运输中的隧道、涵洞、桥洞的允许通过限额；变压器重量是否超过运输途中车辆船舶、码头等运输工具或设施的允许承载能力，若受到限制时，则宜选择两台小容量的三相变压器取代一台大容量变压器，或者选用单相变压器组，如果以两台升高电压级向用户供电或系统连接时，可以采用两台双绕组变压器或三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所使用的控制电器和辅助设备与相应的两台双绕组变压器相比都较小。在此次变电所设计中有三种电压等级且通过主变压器侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，可选用两台三绕组变压器或两台自藕变压器的组合。 2.3主接线方案的拟定

在对原始资料的分析上,结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济等基本要求，综合考虑在满足技术，经济政策的前提下，力争使其成为供电安全可靠、经济合理的主接线方案。 2.4主接线方案的可靠性分析

可靠性是变电所安全生产的首要问题，主接线的设计首先要保证可靠性，同

时，尽可能减少传输能量过程中的损失，所以，对大型变电所主接线的可靠性应从以下几个方面考虑：

1、短路器检修时，是否影响连续供电

2、线路、断路器或母线故障，以及在母线检修时，造成馈线停运回路数的多少和停电时间长短，能否满足重要的ⅠⅡ类负荷对供电的要求 3、本变电所有无造成全所停电的可能性

4、大型机组突然停机时对电力系统的稳定运行的影响及产生的后果等因素。

3短路电流计算 3.1概述

在电力系统中的运行过程中,时常会发生故障,其中大多数是短路故障(简称短路).所谓短路，是指电力系统正常运行的相与相之间或相与地之间的连接，电力系统的运行经验表明，单相接地短路占大多数，三相短路分为对称短路和不对称短路，产生短路的主要原因是电气部分的截流部分的相间绝缘或相对地绝缘破坏，电力系统的短路故障大部分发生在架空线部分，总之，产生短路的原因有主观的，也有客观的，只要运行人员加强责任心，严格按规定办事，就可以把短路故障在一个很低的限度内。

短路对电力系统的正常运行和电气设备有很大的危害，在发生短路时，由于电压供电回路阻抗减少，经过突然短路时的暂态过程，使短路回路中的电流值增大，可能超过该回路的额定电流许多倍，短路点距发电机的距离越小（即阻抗小），短路电流越大，且短路点的电弧有可能烧坏电气设备，短路电流通过电气设备中的导体时，其热效应会使导体或其他绝缘损坏，另一方面，导体也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形甚至损坏，短路还会引起电网中的电压降低，特别使靠近短路点的电压下降的最多，结果可能使部分用户的供电受到破坏，更为严

重的是短路相当于改变了电网的结构，致使系统中功率发生变化，则发电机输出功率也相应变化，但是发电机的输入功率是由原动机的朝气量或进水量决定的，不可能立即变化，这就可能引起并列运行的发电机失去同步，破坏系统的稳定，引起大片地区停电，造成系统瓦解。

短路问题是电力技术方面的基本问题之一，在发电厂、变电所以及电力系统的设计和运行过程中，都必许先进行短路计算，以此作为合第理选择电气接线，选用有足够热稳定和动稳定度的电气设备和截流体，确定限制短路电流的措施，在电力系统中合理地设置各种继电保护并整定其参数的重要依据，为此，掌握短路发生以后的物理过程以及计算短路时的各种运行参数（电流、电压等）的计算过程是非常重要和必要的。 短路电流计算的目的： 1.电气主接线比较 2.选择导体和电器 3.确定中性点接线方式 4.计算软导线的短路摇摆 5.确定分裂导线间隔棒的间距

6.验算接地装置的接触电压和跨步电压 7.选择继电保护装置和进行整定计算。

短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原则 1.正常工作时，三相系统对称进行

2.系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电磁饱和，磁滞，涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组决定间位置相差120电气角度。

3.所有电源的电磁势相位角相同。

4.电力系统各零件的磁路不饱和，即带铁芯的电器设备电抗值不随电流大小发生变化。

5．电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在 系统侧。

6．同步机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）

7．短路发生在短路电流为最大的瞬间。

8．除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都略去不计

9．不考虑短路的电弧阻抗和变压器的励磁电流

10．元件的计算参数均为取其额定值，不考虑参数的误差和调整范围。 11．输电线路的电容略去不计

12．用概率统计法则制定短路电流运算曲线

在短路后瞬间的发电机可用次暂态电动势和次暂态电抗等值，所以短路交流初始值的 计算实上是一个稳态交流电流的计算问题，只是需要注意： 1．各台发电机均采用Xd作为等值电路。

2．忽略线路对地电容和变压器的励磁回路，另外在计算高压电网时可以忽略电阻

3．不计算负荷，即短路前按空载情况决定次暂态电动势，短路 电网上依旧不接负荷（由于负荷电流较短路电流小的多）

在计算XD时，X即转电动机的启动电抗，可由启动电流求得：X=XST=\\/\\ST E|0|由正常运行方式计算而得：E|0|=V|0|-JI|0|X\\\\

其中：V|0|------正常时电动机端电压；I|0|----正常时吸收的电流事实上,负荷是综合性的,很难准确计及电动机对短路电流的影响,而

且一般电动机距短路点较远,提供的短路电流不大,因此在实际计算中对于短路点附近,显著供给短路电流的大容量电动机,才按上述方法以E|0|.X\\\\作为电动机的等值参数计算I\\\\,一般计算的方法如下: 一、简单系统I的计算

计算有两种方法:一是采用近似计算,即E|0|≈1和忽略负荷.另一种是运用叠加原理,即:I F=1/XE1其中1/XE ----电网对短路点的等值电抗,这种方法具有一般的意义,即电网中任一点的短路电流交流分量初始植等于该点短路前的电压(开路电压)除以电网对该点的等值电抗(该点向电网看进去的等值电抗),这时所有 发电机电抗为XD

二、复杂系统的计算

复杂系统计算方法的原则与简单系统相同，只是电网结构复杂必须简化。一般采

用叠加原理，从以知的正常情况求得短路点开路电压，然后将所有电源接地，简化合并电网求得网络对短路点的等值电抗XD，则可求得短路电流，计算步骤： 1.作出系统在短路前的等值电路

2.分析计算短路前的运行状况及确定短路点开路电压和各待求量的正常分量. 3.计算短路后各待求量的故障分量 4.将2.3的结果叠加,得到各待求量的值

以上方法在计算各时刻的短路电流时仍是比较繁的,这对于工程上的 实用计算是不大合适的,为此,我们可以运用运算曲线来计算任意 时刻的短路电流,其计算步骤如下:

1.网络化简,得到各电压对短路点的转移电抗

2.求各电源的计算电抗Xjs(将各转移阻抗发电机额定功率计算)

3.查查运算曲线,得到以发电机额定功率为基准的各电源送至点电流的标幺值 1. 求3中各电流的有名值之和,即为短路点的计算电流注意;当电的计算电阻抗Xjs>3时，可以按无穷大电源供给短路电流进行计算；当XJS<3时，按有限电源供给进行计算。

1.无穷大电流供给的短路电流计算： I*Z=I*``=I*∞=I/X

Iz=Is/Xjs=UpX∑=Ij/I*=I*``. Ij S``=Ss/Xjs=Sj/X*∑=I*``Sj

其中：Sj ----短路容量 Xjs=X*∑Ss/Sj 1.有限电源供给的电源计算：

将电源对短路点的等值电抗，归算到以电源容量为基准的计算电抗，按值查看《暂态》上运算曲线表，可得到短路电流标幺值，求出各电压有各值之和，即为短路电流。

2短路点的选择及多元件标幺值的计算

一 画出所选方案的连接图及有关技术数据;

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。第72页? 220KV系统

110KV系统

35KV系统

三绕组变压器的阻抗电压:uk1%=15.075 uk2%=-1.005 uk3%=8.655 二 等值电路图

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。72

已知220kv系统容量为2500MKV.系统至变电所220KV线母线总电抗标幺值X.220=3.2;110KV系统容量为100MKV,系统,系统至变电所110KV母线总电抗幺值X.110=1.3,且均为1000MKV基准,则计算电抗标幺值时取SB=1000MKV UJ=UP

X1=X.220*SB/SN=3.2*1000/2000=1.6

X2=X2=(UK1%/100)*(Sb/Se)=15.075/100*1000/90=10675 X3=X3=(Uk2%/100)*(Sb/Se)=-1.005/100*1000/90=-0.112(舍取) X4=X4=(Uk3%/100)*( Sb/Se)=8.665/100*1000/90=0.962 X5=X.110*( Sb/Se)=1.3*1000/1000=1.3 三 选短路点

在正常接线方式时,选通过电气设备的短路电流值最大的点为短路计算点,一般220KV 110KV 35KV每一电压登记配电装置电气设备(如:短路器、刀闸等)都 选用同一型号，以便维护检修和设备。其中母线短路器的短路点选在利用母线短路器向备用母线充电时备用母线故障，此即母线上短路，全部短路电流流过母联短路器及备用母线，故选择220KV 1100KV 35KV母线上发生三相短路，即选取。。。。。。。。。。。。D1 D2D3作为短路点 3 短路电流计算过程及结果 一d 点短路时

1． 等值网络简化图。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 X2=1/2X2=0/838

X5=X2+X5=0.838+1.3=2.138

X7=X2//X6=X1*X6/(X1+X6)=1.6*2.138/(1.6+2.138)=0.915 2．计算电抗

Xjs=X7*S总/Sb=0.195*3000/1000=2.745 3.计算：I和ich

由于计算电抗Xjs<3，因此按有限电源供给短路电流进行计算： 查运算曲线：I=0.36 得短路电流：

I=I* S总/(3UP)=0.36*3000/(3*230)=2.7111(KA) 冲击电流ich2.55I=2.55*2.7111=6.9133(KA) 二 d2点短路时 1.等值网络简化图 X2=(1/2)X2=0.838

X6=X1+X2=1.6+0.838=2.438

X7=X5//X6=X5*X6/(X5+X6)=2.438*1.3/(2.438+1.3)=0.848 1.计算电抗

Xjs=X7*S总/Sb=0.848*3000/1000=1.544 3．计算I和ich

由于计算电抗Xjs<3，因此按有限电源供给短路电流进行计算： 查运算电流：I.”=0.35 得短路电流;

I=I* S总/(3UP)=0.35*3000/(3*115)=50272(kA) 冲击电流iCH2.55I”=2.55*2.7111=6.9133(KA) 三 d3点短路时 1.等值网络简化图

X2=(1/2)X2”=0.838 X4=(1/2)X4”=0.481 X6=X1+X2=1.6+0.838=2.438

X7=X5//x6=X5*X6/(X5+X6)=2.438*1.3/(2.438+1.3)=0.848 X8=X7+X4=0.848+0.848+1.329 1.计算电抗

XJS=X8* S总/SB=1.329*3000/1000=3.987 1.I计算和ich

由于计算电抗Xjs<3，因此按有限电源供给短路电路进行计算： I’=1/Xjs=1/3.987=0.251 得短路电流

I’=I’* S总/(3Up)=0.251*3000/(3*37)=11.75(KA) 冲击电流ich2.55I”=2.55*11.75=29.96(KA)

短路电路计算结果汇总表：，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，， 短路点 编号

短路点所在网络平均额定电压(KA) 短路点所在网络基准电流Ib(KA)

短路电流周期分量其始标幺值 I”

计算电抗Xjs

(KA)

冲击电流ich(KA) (s220+S110)/(3Up)

2.51 2.745

2.711

6.9133

13.444

29.96

D1(3) 230 0.36

D2(3) 115 5.02 2.544 0.35 5.272

D3(3) 37 15.6 46.814 3.987 ?

4主要.电气设备的选择

0.251 11.75

电气选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一.本章简要叙述主要的电器原理,概括电器的一般选择条件和具体电器选择检验的主要内容,掌握主要电器条件,方法和技巧,再分析和掌握电器的基础上,弄同电器选择的个性部分

正确的选择电器是使电气主接线和配电装置到达安全,经济运行的重要条件.在进行电气选择时,应根据工程情况,在保证安全,可靠的前提下,积极而稳妥采用新技术,并注意节省投资,选择合适的电器

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件不一样,具体选择方法也不完全相同,但对他们的基本要求确实一致的.电器要能可靠的工作,必须按正常工作条件进行选择,并按短路状态来校验热稳定和动稳定. 4.1高压短路器及隔离开关的选择

由于六氟化硫短路器结构简单,灭火能力强,绝缘水平高,维护工作量少等优点.本设计选用六氟化硫短路器

选择准则:按正常工作条件选择,按短路条件校验 一 220KV器及隔离开关选择 1.量大持续工作电流:

Imax1.05Sn√3un=1.05*90*103/(3*220)=248(A) 根据Ug<=UN,Imax<=In 短路器:LW15-220/2500 隔离开关:GW6-220d/1600 1.校验:

因为,固有分闸时间:Tin=0.04S(所选短路器参数) 后备保护时间Tpr=1.5S

灭弧时间:Ta==0.02s (SF6一般取0.02≈0.04) 所以,开断计算时间:Tk=1,5+0.04+0.02=1.56s 根据d2点的计算电抗查云算曲线并换算成有名值 I.1.56=0.36 I1.56==0.36*7.531=2.711(KA) I. 1.56/2=0.78=0.37 I0.78=0.37*7.531=2.7865(kA) 由于Tk=1.56>1s,不考虑非周期分量热效应:

Qk=Qp=Tk(I2+10I0.782+I0.562)/12=1.56*(2.71112+10*2.78652+2.71112)/12=92.35[(KA)]2.S

将计算数据与短路器和隔离开关的有关数据列表,并比较 计算参数 LWls-220/2500 GW

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

有上表可知所选的短路器和隔离开关满足要求 表中:It t---电器允许通过的热稳定电流和时间,单位:KA s 二 110KV侧断口断路器和隔离开关选择 1.最大持续工作电流:

Imax=1.05snUn=1.05*90*10/(3*121)=450.92 根据Ug<=UN, Imax<=IN, 可以进行初选 短路器LW11-----110/2000 隔离开关GW4-------110D/1000 短路器: 隔离开关: 1.校验 固有分闸时间: 后备保护时间 灭弧时间 开断计算时间

由于不考虑非周期分量热效应:

将计算数据与短路器和隔离开关的有关数据列表,并比较 计算参数

有上表可知所选的短路器和隔离开关满足要求 4.2母线和霹雷器的选择 一、母线的选择

常用导体材料有铜、铝、铝合金。铜的电阻率低，强度大、抗腐蚀性强，是很好的导体材料，但是价格高，因此铜导体只用于持续的、工作电流大的场所。率的电阻率比铜大，但密度小，我国铝存储量丰富，价廉，因此，一般选铝或铝合金材料为导体材料

常用的硬导体截面有矩形、槽形和管形，矩形导体散热条件好，但集肤效应较大，一般运用于35KV以下，电流比杂4000A及以上的配电装置；槽形导体机械强度好，截流量大，集肤效应系数小，一般用于4000~8000a的配电装置中；管形导体集肤效应系数小，机械强度高,管内可以通风或通水,因此,可用于8000A以上的大电流母线.常用的软导体有钢芯绞线、组合导线、分裂导线和扩径导线，后者多用于330KV以上的配电装置

通过以上分析，在本变电所设计中母线选择钢芯铝绞线（只对高压用线进行选择） 电压 35KV 110KV 型号 LGJQ=400* LGJQ=400* 截流(A) 1650 1650 220KV LGJQ=400* 1650 二 避雷器的选择

避雷器，也称为自恢复限压器，它的作用是限制过电压，保护电气设备。避雷器的类型主要有保护间隙，管式避雷器，普通阀型避雷器，磁吹避雷器和金属氧化锌避雷等几种。保护间隙和管式避雷器主要用于限制大气过电压，一般有配电系统、线路和发电厂、变电所进线段的保护；阀式避雷器用于变电所和发电厂的保护，再220KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内部过电压或作内部过电压的后备保护.

保护间隙的熄弧能力较差，往往不能自行熄灭，引起短路器的跳闸，这样，虽然保护间隙限制了过电压保护了设备，但造成了线路跳闸事故。管式避雷器虽具有较高的灭弧能力，但其缺点是明显的：1。伏秒特性较陡但放电分散性较大，而一般变压器和其他设备绝缘的冲击放电伏秒特性较平，二者不能很好配合；2。管式避雷器动作后 ，工作母线直接接地形成截波，对变压器绝缘不利，阀型避雷器没有上述缺点，正常工作时，间隙将电阻阀片与各种母线隔离，有母线的工作电压在电阻阀片中产生的电流将阀片烧坏，过电压间隙击穿，冲击电流通过阀片流入大地，由于阀片的非线性的特性，在阀片上产生的压降将的到限制，使其 低于被保护设备的冲击电压，设备就得到保护。

氧化锌避雷器的阀片以氧化锌为主要材料，并具有很理想的非线性伏安特性，而它的主要优点还有：1。无间隙，故大大改善了陡波下的响应特性，2。无续流，故只要吸收过电压能量即可，3。电气设备受过电压可能降低，在整个过电压过程中，都有电流流过，因此降低了作用在变电所设备上的过电压，4。通流容量大。可以用来限制内部过电压，5。在正常运行时它的荷电率极底，大大延长了使用寿命。6。通过氧化锌避雷器的雷电流较小，残压低，能量小，可不必检验通流容量，并且造价低，从而逐步取代了其他种类的避雷器，7。耐污性好，所以在本设计中220、110、35侧均采用氧化锌避雷器。选择避雷器时，应使避雷器的额定电压与安装该避雷器的电力系统的电压登记相同，并且使避雷器的灭弧电压大于其工作出可能 出现的最高工频电压。 根据上述说明选择避雷器 型号

避雷器额定电压 系统额定电压

陡波冲击电流下残压不大于 雷电冲击电流残压不大于

操作冲击电流下参压不大于 直流 1MA

参考电压不小于

SYWCZ-42/65 42KV 35KV 258 224 190 122 Y10WW1-10/299

110KV 220KV 299 260 221 145

Y10W1-200/598 220KV 220KV 598 520 442 290

4.3电压互感器的选择 名称 A V 1 W VAR WH VARH HZ 主变压高压 器 中压 低压 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1 配电装母线 置 母联 旁路 1 1 1 1 1

线路 1 1 1 1 1 1 配电装母线 置 母联 旁路 线路 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 配电装母线 置 母联 旁路 线路 3 3 3 1 1 1 1 1 1 1 1 二、母线除旁路母线外，一般工作及备用母线都装有一组电压互感器，用于同步，测量仪表和保护装置。

线路：及以上输电线路，当时端有电源时，为了监视线路有无电压，进行同步和设置重合闸，装有一台单相电压互感器。

根据装设地点和使用条件，选择电压互感器的种类和形式 型式 VA 原边绕组 副边绕组 110 0．1 辅助绕组 0．1 0．1 0．2 0．5 额定电压(KA) 额定容量(VA) 最大容量 JDCF-110WB 100 150 2000 100 150 2000 JDCF-220WB 220 0．1 仪表名称每线仪表仪表AB相 BC相 及型号 圈消电压项目 耗率线圈 (VA) COS∮ 有功功率0.6 表1 9 5.4 SIN∮ Pab Qab Pbc Qbc 5.4 46Di-W 无功功率0.5 表46Di-VAR 有功电能1.5 表DSI 无功电能1.5 表DSI 频率表1.2 46L1-HZ 电压表0.3 46L1-v 总计 21.36 24.98 20.96 24.99 1 1 0.3 1 1 1.2 1.39 0.38 0.95 9 5.13 12.49 5.13 12.49 0.38 0.95 9 5.13 12.49 5.13 12.49 1 9 4.5 5.4 根据上表求出不完全星行部分负荷为：

根据上述计算，相负荷较大，因此应该相总负荷校验：

故所选电压互感器符合要求.

根据上述过程同样可验证侧所选电压互感器也符合要求 1.4 电流互感器的选择 一、

安装电流互感器的意义

1.为了满足测量和保护的要求，在变压器、出线、母线分段及母联断路器、旁路短路器等回路中均设有电流互感器。对中型点直接接地系统，一般按三相配置：对中性点非直接接地系统，根据实际情况按二相或三相配置。

2.对于保护用的电流互感器和装设地点应按尽量消除主保护装置的不保护区来设置。

3.为防止支柱电流互感器套管闪络造成母线故障,电流互感器常装设在断路器的出线或变压侧.

4.为减轻内部故障时发电机的损伤,用于自动调节励磁装置的电流互感器布置在发电机并入系统前发现内部故障,用于测量仪表的电流互感器应装在发电机中性点侧.

二、电流互感器回路接线

根据电流互感器安装处的电网电压,最大工作电流和安装地点的要求. 型号 倍数

负荷 倍数

电流KA

倍数

电KA

额定电流比 级次组合 准确级 1/%倍数

1s热稳定倍数 东稳定

流 倍数

LCWB-35 may-00 0.5/p

0.5

16.5

42 5

2*75 80

130

LCWD-110 2*600/5 D1/D2 0.5 1.n 5 LCWD2-220 计算参数

互感器

110 Un 110

2*300/5 0.2/0.5p/p p/p 0.5

0

31.5

110KV UNS(kV)

Imax(A) 450.92 In 1200

84

ich(KA) 13.444 ies 220.5

Qk(KA)2.s 47.75 (KtIni) 8100

220KV UNS(KV) 220 Un 220

Imax(A) 248 In 600 ich(KA) 6.9133 ies 80 Qk(KA)2.s 92.35

It2 992.25

110KV电流互感器负荷分配 仪表名称

每香线圈消耗(W) 仪表数目

3

0.35 0.6 1

0.35 0.6 0.6

0.5 0.5

A相 0.35 0.6 0.6

B相

C相

电流表46L1-A 0.35

三相有功功率表46D1-W

三相无功功率表46D1-VAR 0.6 1 三相有功功率表DS1 三相无功功率表DX1 总计 二、

2.55

0.5 1 0.5 1 0.35

0.5 0.5 2.55

选择互感器连接导体线截面

互感器二次整定阻抗 最大相负荷阻抗:

电流互感器为完全星型连接,计算长度为(导线材料为铜)

所选可以选择互感器连接导线接线

4.5及配电装置的选型

屋外配电装置的结构形式于主接线、电压等级、容量重要性等都有密切关系，必须注意合理布置，并保证电气安全净距，同时还应考虑带点检修的可能性 配电装置： １、

普通型配电装置：

普通型配电装置是将所有电气设备都安装在地面设备支架上，母线下布置任何电气设备。普通型配电装置土建施工及安装调整方便，便于分期扩建，运行方

便，布置清晰，巡视方便，检修量受气候条件影响，其防污性能差，抗震性能好。缺点是占地面积较大，一般用在非高产农区地区及不良田和土工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高的地区采用。 2.半高型配电装置

半高型配电装置是将母线及母线隔离开关抬高，将短路器、电流互感器等电气设备装置在母线的下方。该自馁个配电装置具有布置紧凑、清晰、占地面积少，钢材消耗与普通中型接近，施工方便，运行方便，布置清晰，操作集中，巡视路径短，母线隔离开关监视较不方便，油漆工作量大。检修方面：检修母线及隔离开关需采取防坠措施，油断路器检修场地偏紧，带电工作量较困难，防污及防震性能较差。

3.高型配电装置:高型配电装置的特点是将母线和隔离开关上下重叠布置,母线下面铺设电气设备.高型配电装置的断路器为双列布置,两个回路用一个间隔,因此可大大缩小战地面积,但钢材耗量大,土建投资较多;施工方面:有多数隔离开关需要装在11m左右高度,尤其旁路隔离开关吊装麻烦,其操作系统安装要求高,土建施工方便,扩建不便;运行方面:倒闸操作需要上下走动，巡视路长，旁路隔离开关监视不便，维护、油漆工作量大；检修方面：上母线冀隔离开关检修是4，需一定防坠措置，旁路隔离开关检修困难，带电作业困难，防污及抗震性能均差。 4.形式选择:本所为地区性枢纽变电所,在系统中地位重要,可行性较高.110kv可屋外中型配电装置在我国-建设数量多,具有丰富的施工运行和检修经验.本所土地质量一般,综合考虑,110kv配电装置选用普通中型配电装置. 二、220kv配电装置： 1、中型220kv配电装置：

分普通中型布置和分相中型布置两种。普通中型布置其母线下布置任何电气设备，而分相中型布置的特点是将母线隔离开关知已安装在各相母线的下面，普通中型 配电装置的特点和110kv电压等级雷同，及为电气设备都安装在地面支架上，施工、运行、检修都比较方便。防污性能差，抗震性能好，使用广泛。各方面的经验丰富，但占地面积大。 1. 半高型配电装置

220kv半高型配电装置的特点与电压级相似.在施工方面,采用单杆打拉线的结构,

施工组装工作较少,隔离开关抬高,安装困难;在运行方面:对抬高的母线及隔离监视操作困难,在检修方面,对抬高的母线及其隔离开关检修困难,防污及抗震性能较差.

2. 高型配电装置:

其特点与110kv电压高型配电装置相似.在施工方面:框架结构较发复杂,钢结构加工作量较大,结构及上层隔离开关吊装麻烦,施工工期较长;运行方面,自主控制室至配电装置上层设有天桥,便于巡视操作,布置比较紧凑,抗震性能差. 3. 形式选择:

本所所处地理位置地多人少,土质一般,有良好的出线走廊条件,因此选用屋外普通中型配电装置. ?

结论

变电所是联系电厂和用户的中间环节，进行分配和变换电能。它在电力系统中占有重要地位。

这次设计中，我们主要是围绕枢纽变电所进行设计的 。开始，我们对变电所的属性进行分析，拟定主接线方案；接着，对所选方案进行经济性和可靠性分析，选出最佳者。通过短路电流计算，选出合适的电器设备。最后，合理 布置配电装置，并绘制主接线图。

通过校核，所得结果表明所选设备和配电装置均符合要求，此变电所起到它所能起到的作用。 ?

致谢

四年寒窗苦读总算快告一段落了，在毕业之即感谢老师在百忙之中，挤出宝贵时

间为我们精心辅导、答疑解难，完成了任务。在这期间以来使我们对电力学又有了更加深刻的认识，无论是工作还是学习都给我带来了很大的帮助。特在此衷心的感谢学院为我们提供了再上学的机会，同时也感谢班主任、代课老师、韩老师为我们作出的贡献，您们辛苦了！ 此致 敬礼

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/gpnw.html