220KV变电站一次部分设计论文初稿

大连理工大学网络教育学院

专 科 生 毕 业 大 作 业

题 目：220KV变电站电气一次部分初步设计

学习中心： 层 次： 专 业： 年 级： 学 号： 学 生： 指导教师： 完成日期：

目 录

内 容 摘 要 .................................................................................................... IV 引 言 .............................................................................................................. 1 1 原始资料及分析 ............................................................................................ 2 1.1原始资料 ...................................................................................................... 2 1.1.1系统资料 ................................................................................................... 2 1.1.2负荷资料 ................................................................................................... 2 1.1.3 其他资料 .................................................................................................. 2 1.1.4 站地理位置示意图 .................................................................................. 2 1.2.1 变电站的类型 .......................................................................................... 3 1.2.2 变电站与系统连接情况 .......................................................................... 3 1.2.3负荷的电压等级及输出容量 ................................................................... 3 1.2.4 负荷输电回路数 ...................................................................................... 3 1.2.5变电站的气候条件 ................................................................................... 4 2 变电站电气主接线的确定 ............................................................................ 4 2.1电气主接线的概述 ...................................................................................... 4 2.2计算220kV侧的短路电流.......................................................................... 9 2.2.1主接线形式设计 ....................................................................................... 9 2.2.2选择主接线的分析 ................................................................................... 9 2.2.3主接线方案的比较 ................................................................................... 9 2.3 变压器选择 ............................................................................................... 13 2.3.1主变容量及台数的确定 ......................................................................... 14 2.3.2变压器形式的选择 ................................................................................. 15 2.3.3 用普通型还是自耦型 ............................................................................ 16 2.3.4 冷却方式 ................................................................................................ 17 3 站用电设计 .................................................................................................. 17 3.1 站用变选择 ............................................................................................... 17 3.2 站用电接线图 ........................................................................................... 18 4 短路电流计算 .............................................................................................. 18

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4.1 作出系统的简化等值电路图（忽略负荷支路及线路的电容、电阻） 19 4.2 系统的参数计算 ....................................................................................... 19 4.2.1查阅SFPSZ7-150000/220变压器的参数 .............................................. 19 4.2.2 取SB＝100MVA，VB＝VN ................................................................ 19 4.2.3 短路阻抗的计算 .................................................................................... 19 4.3 短路点的选择 ......................................................................................... 19 4.4 短路电流计算 ........................................................................................... 20 5 电气设备的选择 .......................................................................................... 29 5.1变电站变压器的选择 ................................................................................ 29 5.2电抗器的选择 ............................................................................................ 29 5.3主要电气设备的选择 ................................................................................ 30 5.3.1、主变断路器的额定电流按其额定容量或者最大长期负荷电流选择 .......................................................................................................................... 30 5.3.2断路器选择应满足的技术条件 ............................................................. 30 5.3.3、220kV和110kV侧断路器采用SF6断路器，10kV断路器采用真空断路器 .............................................................................................................. 30 5.3.4 隔离开关的选择 .................................................................................... 31 5.3.5 母线及主变出线的选择 ........................................................................ 32 5.3.6 进出线的选择 ........................................................................................ 36 5.3.7 电压互感器的选择 ................................................................................ 39 5.3.8 电流互感器的选择 ................................................................................ 41 5.3.9 避雷器的选择 ........................................................................................ 46 5.3.10 高压熔断器的选择 .............................................................................. 46 6 继电保护与自动装置配置 .......................................................................... 47 6.1 继电保护与自动装置配置 ..................................................................... 47 6.1.1主变压器保护 ......................................................................................... 47 6.1.2 220KV线路保护 ..................................................................................... 47 6.1.3 110KV线路保护 ..................................................................................... 47 6.1.4 10KV线路保护 ....................................................................................... 48 6.1.5 母线保护 ................................................................................................ 48

II

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6.1.6 母联和旁路断路器 ................................................................................ 48 6.1.7 站用变保护 ............................................................................................ 48 6.1.8 低频低周减载装置 ................................................................................ 48 6.1.9 220KV、110KV故障录波器 ................................................................. 48 7 防雷保护及接地 .......................................................................................... 49 7.1 防雷保护 ................................................................................................. 49 7.1.1 直击雷过电压保护 ................................................................................ 49 7.1.2 雷电侵入波保护 .................................................................................... 50 7.2 避雷针防雷保护计算 ............................................................................... 51 7.2.1 #1、#3避雷针保护 范围的计算 ....................................................... 51 7.2.2 #1、#2避雷针保护 范围的计算 ....................................................... 51 7.2.3 #12、#14避雷针保护 范围的计算 ...................................................... 52 7.2.4 #12、#13避雷针保护 范围的计算 ...................................................... 52 7.2.5 #19、#21避雷针保护 范围的计算 ................................................... 53 7.2.6 #2、#9避雷针保护 范围的计算 ....................................................... 53 7.2.7 #8、#11避雷针保护 范围的计算 ...................................................... 54 7.2.8 #9、#11避雷针保护 范围的计算 ...................................................... 54 7.2.9 #6、#7避雷针保护 范围的计算 ....................................................... 55 7.2.10 #9、#10避雷针保护 范围的计算 ................................................... 55 7.2.11 #12、#15避雷针保护 范围的计算 .................................................. 56 7.3 接地装置 .................................................................................................. 56 7.3.1 一般规定 .............................................................................................. 56 7.3.2 降低土壤电阻率的措施 ...................................................................... 56 7.3.3待建变电站接地网的布置 ................................................................... 57

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内 容 摘 要

电力工业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第一基础产业，是关系国计民生的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为一种先进的生产力和基础产业，电力行业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作用。与社会经济和社会发展有着十分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略大问题，而且与人们的日常生活、社会稳定密切相关。

本设计讨论的是220KV变电站电气部分的设计。首先对原始资料进行分析，选择主变压器，在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，选择设备，然后进行防雷接地以及保护、配电装置设计。

关键字：变电站；短路计算；设备选择。

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220KV变电站电气一次部分初步设计

引 言

电力事业的日益发展紧系着国计民生。它的发展水平和电气的程度，是衡量一个国家的国民经济发展水平及其社会现代化水平高低的一个重要标志。

党的十六大提出了全面建设小康社会的宏伟目标，从一定意义上讲，实现这个宏伟目标，需要强有力的电力支撑，需要安全可靠的电力供应，需要优质高效的电力服务。

本毕业设计是在完成本专业所有课程后进行的综合能力考核。通过对原始资料的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、线路图的绘制以及避雷器针高度的选择等步骤、最终确定了220kV变电站所需的主要电器设备、主接线图以及变电站防雷保护方案。通过本次毕业设计，达到了巩固“发电厂电气部分”课程的理论知识，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识的水平和能力，培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题，培养我们独立分析和解决问题的能力的目的。务求使我们更加熟悉电气主接线，电力系统的潮流及短路计算以及各种电力手册及其电力专业工具书的使用，掌握变电站电气部分和防雷保护设计的基本方法，并在设计中增新、拓宽。提高专业知识，拓宽、提高专业知识，完善知识结构，开发创造型思维，提高专业技术水平和管理，增强计算机应用能力，成为一专多能的高层次复合型人才。

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1 原始资料及分析

1.1原始资料

1.1.1系统资料 系统 C1 1.1.2负荷资料 电压级别 最大MW 最小MW COSφ Tmax小时 回路数 负荷类型 1.1.3 其他资料

220kV 60 30 0.85 5000 4 二、三 110kV 150 75 0.85 5000 6 二、三 10kV 38 19 0.8 5000 22 二、三 系统容量 系统电抗（SB＝100MVA） 电压级 线路电抗（Ω/kM) ∞ 0.09 220 0.4 1、年最高气温为40℃，平均为20℃。 2、站后备保护的动作时限为2.5秒。 1.1.4 站地理位置示意图

（其中ma/b表回路最大最小负荷数，单位：MW，虚线表示不同电压等级分区）

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1.2 原始资料分析

1.2.1 变电站的类型

变电站所有三个电压等级，高压为220kV，中压为110kV，低压为10kV。

变电所的性质为终端变电站 1.2.2 变电站与系统连接情况

变电站通过双回路与一个无穷大系统的G连接 1.2.3负荷的电压等级及输出容量

变电站中的三个电压等级均有负荷，分别是220kV等级为60/30MW，110kV为150/75MW，10kV等级为38/19MW。（其中a/b表回路最大最小负荷数） 注明：变电站所用电容量在系统中所占比例太小，特此忽略。 1.2.4 负荷输电回路数

1、220kV等级负荷的输电回路数为4回，1回为双回路，2回为环网供电。 2、110kV等级负荷的输电回路数为6回，1回为双回路，2回为环网供电 3、10kV等级负荷的输电回路数为22回，9回为双回路,4回为单回路。

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1.2.5变电站的气候条件

变电站的年最高气温为40℃，平均为20℃

2 变电站电气主接线的确定

2.1电气主接线的概述

电气主接线主要是指在发电厂、变电所、电力系统中，为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路。电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等。它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时，为了清晰和方便，通常将三相电路图描绘成单线图。在绘制主接线全图时，将互感器、避雷器、电容器、中性点设备以及载波通信用的通道加工元件（也称高频阻波器）等也表示出来。

对一个电厂而言，电气主接线在电厂设计时就根据机组容量、电厂规模及电厂在电力系统中的地位等，从供电的可靠性、运行的灵活性和方便性、经济性、发展和扩建的可能性等方面，经综合比较后确定。它的接线方式能反映正常和事故情况下的供送电情况。电气主接线又称电气一次接线图。 电气主接线应满足以下几点要求：

1）运行的可靠性：主接线系统应保证对用户供电的可靠性，特别是保证对重要负荷的供电。

2）运行的灵活性：主接线系统应能灵活地适应各种工作情况，特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时，能够通过倒换开关的运行方式，做到调度灵活，不中断向用户的供电。在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。

3）主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下，做到经济合理，尽量减少占地面积，节省投资。 基本要求 电气主接线应满足下列基本要求：

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①牵引变电所、铁路变电所电气主接应综合考虑电源进线情况（有无穿越通过）、负荷重要程度、主变压器容量和台数，以及进线和馈出线回路数量、断路器备用方式和电气设备特点等条件确定，并具有相应的安全可靠性、运行灵活和经济性。

②具有一级电力负荷的牵引变电所，向运输生产、安全环卫等一级电力负荷供电的铁路变电所，城市轨道交通降压变电所（见电力负荷、电力牵引负荷）应有两回路相互独立的电源进线，每路电源进线应能保证对全部负荷的供电。没有一级电力负荷的铁路变、配电所，应有一回路可靠的进线电源，有条件时宜设置两回路进线电源。

③主变压器的台数和容量能满足规划期间供电负荷的需要，并能满足当变压器故障或检修时供电负荷的需要。在三相交流牵引变电所和铁路变电所中，当出现三级电压且中压或低压侧负荷超过变压器额定容量的15%时，通常应彩三绕组变压器为主变压器。

④按电力系统无功功率就地平衡的要求，交流牵引变电所和铁路变、配电所需分层次装设并联电容补偿设备与相应主接线配电单元。为改善注入电力统的谐波含量，交流牵引变电所牵引电压侧母线，还需要考虑接入无功、谐波综合并联补偿装置回路（见并联综合补偿装置）。对于直流制干线电气化铁路，为减轻直流12相脉动电压牵引网负荷对沿线平行通信线路的干扰影响，需在牵引变电所直流正、负母线间设置550 Hz、650Hz等谐波的并联滤波回路。

⑤电源进（出）线电压等级及其回路数、断路器备用方式和检修周期，对电气主接线形式的选择有重大影响。当交、直流牵引变电所35 kV～220 kV电压的电源进线为两回路时，宜采用双T形分支接线或桥形接线的主接线，当进（出）线不超过四回路及以上时，可采用单母线或分段单母线的主接线；进（出）线为四回路及以上时，宜采用带旁路母线的分段单线线主接线。对于有两路电源并联运行的6kV～10 kV铁路地区变、配电所，宜采用带断路器分段的单母线接线；电源进线为一主一备时，分段开关可采用隔离开关。无地方电源的铁路（站、段）发电所，装机容量一般在2 000 kV·A以下，额定电压定为400 V或6.3 kV，其电气主接线宜采用单母线或隔离开关分段的单母线接线。

⑥交、直流牵引变电所牵引负荷侧电气接线形式，应根据主变压器类型

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（单相、三相或其他）及数量、断路器或直流快速开关类型和备用方式、馈线数目和线路的年运输量或者客流量因素确定。一般宜采用单母线分段的接线，当馈线数在四回路以上时，应采用单母线分段带旁路母线的接线。 主接线选择

根据原始资料的分析现列出两种主接线方案。

方案一：220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。 220kV出线6回（其中备用2回），而双母接线使用范围是110～220KV出线数为5回及以上时。满足主接线的要求。且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。

110kV出线10回（其中备用2回），110kV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为80000kVA，其他作为一些地区变电所进线，其他地区变电所进线总负荷为100MVA。根据条件选择双母接线方式。

10kV出线12回（其中备用2回），10kV侧总负荷为35000kVA，Ⅰ、Ⅱ类用户占60%，最大一回出线负荷为2500kVA，最大负荷与最小负荷之比为0.65。选择单母分段接线方式[9]。

方案主接线图如下：

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图2-1主接线方案一

方案二：方案进行综合比较：220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母带旁路接线、10KV侧单母分段接线。

220kV出线6回（其中备用2回），而由于本回路为重要负荷停电对其影响很大，因而选用双母带旁路接线方式。双母线带旁路母线，用旁路断路器替代检修回路中的断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。主接线如下图：

图2-2 主接线方案二

现对两种方案比较如下[10]：

表2-1 主接线方案比较表

方案 项目

方案一：220KV侧双母接线，方案二、220KV侧双母带旁路接110KV侧双母接线、10KV侧单线，110KV侧双母带旁路接线、母分段接线。 10KV侧单母分段接线。 7

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可靠性 灵活性 经济性 1.220KV接线简单，设备本身故障率少； 2.220KV故障时，停电时间较长。 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。 设备相对少，投资小。 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.各电压级接线方式灵活性都好； 2.220KV电压级接线易于扩建和实现自动化。 1.设备相对多，投资较大； 2.母线采用双母线带旁路，占地面增加。 通过对两种主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，辨证统一，现确定第二方案为设计最终方案。

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2.2计算220kV侧的短路电流

2.2.1主接线形式设计

系统线路电抗为K*l＝40×0.4×100/2302＝0.03 变电站系统侧母线三相短路时最大短路电流为

I”＝1/(X*l+X*c)×SB/√3VB＝1/（0.03＋0.09）×100/√3×230＝2.09kA 220kV断路器的额定开断电流满足要求，220kV侧无需加装电抗器 2.2.2选择主接线的分析

变电站的电气主接线线由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关）及其连接线组成，用以接受和分配电能，是供电系统的组成部分。它与电源回路线、电压等级和负荷的大小、级别以及所用变压器的台数、容量等因数有关，确定变电站的主接线对变电站电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都由密切的关系，主接线的设计是变电站设计中的重要任务之一。

变电站的电气主接线应根据该变电站在电力系统中的地址、变电站的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求 2.2.3主接线方案的比较

（一）单母线接线如下：（图2－1）

图2-1 （1）优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。 （2）缺点：不够灵活可靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电。 （3）使用范围：一般适应一台主变的以下情况。

A、6~10KV配电装置的出线回路数不超过5回。 B、35~63KV配电装置的出线回路数不超过3回。

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220KV变电站电气一次部分初步设计

C、110KV~220KV配电装置的出线路数不超过2回。

（二） 单母线分段接线如下所示：（图2－2）

图2-2

（1）优点：母线分段后，对主要用户可从不同段供电，保证供电的可靠性，另外，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。

（2）缺点：当母线故障时，该段母线的回路都要停电，同时扩建时需向两个方向均衡扩建。 （3）适用范围：

A、6－10KV配电装置的出线回路数为6回及以上时。 B、35－63KV配电装置的出线回路数为4～8回时。 C、110KV～220KV配电装置的出线路数为3～4回时。

（三）双母线接线如下所示：（图2－3）

图2-3

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（1）优点：具有供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于试验。

（2）缺点：增加一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，从而增加投资，也容易造成误操作。 （3）适用范围：

A、6 ~ 10KV配电装置当短路电流较大，出线需要装设电抗器时。 B、35 ~ 63KV配电装置的出线回路数超过8回路时。 C、110KV～220KV配电装置的出线回路数为5回及以上时。

（四）需装设专用旁路断路器情况：

（1）当110KV出线为7回及以上，220KV出线为5回及以上时。

（2）对于在系统中居重要地位的配电装置，110KV出线为6回以上，220KV出线为4回及以上时。

根据以上几种主接线方式，并结合待建变电站的实际，现对各电压等级采取的主接线方式作如下分述： 一、220KV主接线形式的选择 1、按出现回路数选择

220KV电压等级的出线回路数为4回，其中二回与G系统相连接，且变电站的处于系统的重要位置，根据以上主接线形式的适用情况，可选择双母线接线方式。 2、输送功率选择

220KV的最大负荷为P=60MW，输送功率较大，所以要求母线故障后能迅速恢复供电，母线或母线设备检修时不中断对重要用户的供电，因此要求其主接线具有较高的可靠性和快速恢复送电的功能，故采用双母线接线方式。同时220KV侧出线回路数较多，也需加装专用旁路开关。（根据设计手册，对于在系统处于重要位置时，当220KV出线为4回及以上时，一般装设专用旁路断路器）。

综合所述，220KV电压等级采用双母线带旁路的接线方式，220KV主接线形式

如下所示：（图2－4）

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220KV变电站电气一次部分初步设计

图2-4

二、110KV主接线形式选择 1、按出线回路数选择

110KV的出线回路数为6回，按母线的选用情况将选用双母线的接线方式。 2、输送功率选择

110KV的最大负荷为P=150MW，输送功率较大，所以要求母线故障后能迅速恢复供电，母线或母线设备检修时不中断对重要用户的供电，因此要求其主接线具有较高的可靠性和快速恢复送电的功能，故采用双母线接线方式。同时110KV侧出线回路数较多，也需加装专用旁路开关。（根据设计手册，对于在系统处于重要位置时，当110KV出线为6回及以上时，一般装设专用旁路断路器）。

这样，110KV电压等级的接线方式为双母线带旁路的接线方式（专用旁路断路器）接线图，如上图2-5所示。

12 220KV变电站电气一次部分初步设计

图2-5

三、10KV接线形式选择 1、按出线回路选择

10KV出线回路为22回，根据母线的适应范围选择单母线分段接线方式。 2、按输送功率选择

10KV的最大负荷为：P=38MW，因此可采用单母线分段或双母线的接线方式，但由于10KV所传输的功率不大，而双母线接线所需设备较多，投资较大，故从经济角度考虑，确定10KV采用单母线分段的主接线方式。 具体接线图如2-6所示：

图2-6

综上所述，待建变电站的主接线方式为：220KV和110KV都采用双母线带旁路的接线方式，10KV采用单母线分段的接线方式。

四、站用电主接线的确定

本地区变电站所用电只有0.3MW，电压：380/220V，COSφ＝0.8

站用电主接线可采用单母线的接线方式，从两10kV单母线分段各设一台站用变压器为站用电电源。

站用电变压器容量为：S＝0.3/0.8＝0.375MVA，可用2台SC9-400/10的双绕

组干式变压器

2.3 变压器选择

电力变压器是发电厂和变电站的重要元件之一，是电能转换的主要形式，主变压器的容量、台数将直接影响系统主接线的形式和配电装置的结构。

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2.3.1主变容量及台数的确定

（一） 主变压器的选择原则

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，并适当考虑到远

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，应考虑当一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般变电所，当一主变停运时，另一台主变容量应能保证全部负荷的70％-80％。

3、同级电压的单台降压变压器容量的级别不容太多，应从全网出发，推行系统化，标准化。

4、 为保证供电的可靠性，变电所一般装设两台主变压器，有条件的应考虑装设三台主变压器的可能性。

5、 在220KV及以上的电力系统中，一般采用三相变压器，可以节省占地面积，减少投资，减少电能损耗。

6、变电所一般应优先考虑采用三绕组变压器，因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备较相应的两台双绕组变压器要少得多。 （二）主变容量确定

根据选择原则确定所选主变的台数为两台，每台主变额定容量为Sn。当一台主变运行时，另一台主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级、二级负荷Sn=0.6 - 0.7Pm。这样，当一台主变停运时，可满足70％的一、二级负荷的电力需要，事故时，变压器允许的过负荷能力30％考虑，则可保证对91％负荷的供电。

220KV侧负荷的最大容量计算：

S1max＝60/0.85＝70.6MVA

110KV侧负荷的最大容量计算：

S2max＝150/0.85=176.5MVA

10KV侧负荷的最大容量计算：

S3max＝38/0.8=47.5MVA 通过变压器容量计算：

S=176.5+47.5=224MVA

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220KV变电站电气一次部分初步设计

所以一台主变应承担的系统容量为：

Sn=0.7S=0.7×224=156MVA

考虑到最大负荷的容量计算和投资的经济性，经查相关的设备手册，决定选择

主变的容量为Sn=150MVA。 （三）主变台数的确定

根据选择原则和设计依据，本工程初次一次性建设二台主变，并预留一台变压器的发展空间。 2.3.2变压器形式的选择

1、相数的选择

主变采用三相或单相，主要考虑变压器的可靠性要求及运输条件等因素，根据设计手册有关规定，当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电所，均应选用三相变压器，因为三相变压器比相同容量的单相变压器具有节省投资，占地面积小，运行过程中损耗少的优点，同时结合本变电所的具体情况（1）待建变电站是220KV终端变电站；（2）所址位于山坡上，南面靠丘坡，东、西、北分别是果树、桑园和农田，地势平坦，地质构造为稳定区，交通便利。所以选择三相变压器。 2、绕组的选择。

方案一：选择双绕组变压器 适应范围：

（1）对深入引进至负荷中心，具有直接从高压降为低压供电条件的变电所。为简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。

（2）当两种升高电压的负荷相差很大，如某个绕组的传送功率小于该变压器额定容量的15％，而使绕组未能充分利用时，采用双绕组较合理。

（3）为减少变压器台数，并限制变压器低压侧短路电流，可采用分裂低压绕组变压器。

方案二：选择三绕组变压器

适用范围：（1）在具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器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时，主变压器宜采用三绕组变压器。

（2）联络变压器一般应采用三绕组变压器，其低压绕组可接无功补偿装置。

15

220KV变电站电气一次部分初步设计

通过以上两种绕组方式适应范围的比较，同时，待建变电站有220KV、110K和10KV三种电压等级，高压侧以交换或接受系统电能为主，中、低压侧则以向近区或用户供电为主，采用一台三绕组变压器便能实现三种电压等级的电能输送，若采用双绕组变压器，则由一台三绕组变压器便能实现的三个电压等级的电能转换装置必须用两台双绕组变压器才能实现，即必须通过二次变压器才能实现电能的输送。另一方面，从经济方面比较，采用两台双绕组变压器及其所配置的控制电器和辅助设备比相应采用一台三绕组变压器所需的投资较多。因此，本次变电站设计采用三绕组接线方式的变压器。 2.3.3 用普通型还是自耦型

根据《电力工程电气设计手册》规定：“在220KV及以上的变电所中，宜优先采用自耦变压器”。

因为自耦变压器与同容量的普通型变压器相比较，具有以下优点：A、消耗材料少、等价低、有功、无功损耗小、较率高。B、高中压线圈的自耦联系，阻抗小，对改善系统稳定性有一定作用。C、还可扩大变压器极限制造容量，便利运输和安装。另外，在大型的电力系统和降压变电站中，由于普通的三绕组变压器主要应用在中压侧的中性点具有不接地方式，而待建变电站中压侧的中性点采用直接接地的方式，自耦变压器的高、中压绕组构成直接的电气联系，因此，自耦变压器更适合在中压侧为110KV及以上电压中性点直接接地系统中。此外，同一电压等级的自耦变压器比相同容量、变比的普通三绕组变压器在价格上要便宜。综上所述，本次设计变电所采用三绕组自耦变压器，查相关的设备手册先得：所选主变压器型号为SFPSZ7-150000/220，其技术数据如下格： 型号 SFPSZ7- 150000/220 额定容量（MVA） 150/150/75 额定电压（KV） 242 阻抗电压（％） 13.5 121 11 22.9 7.27 空载空载连接 电流损耗组别 （％） （KW） 0.47 157 YN,yno,dll 4、中性点接地方式

由于变电所选用的主变为无励磁调压自耦型三绕组变压器，根据设计手册规

定，在电力系统采用自耦变压器后，其中性点必需直接接地或经小阻抗接地，以避免高压网络发生单相接地时，自耦变压器中压绕组出现过电压。据此，系统高、中压侧采用中性点直接接地方式，低压侧采用不接地方式。

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220KV变电站电气一次部分初步设计

5、调压方式：

由于待建变电站为降压变电站，电网电压可能有较大的变化，同时，系统

二级负荷比率较大，因此，为保证重要负荷的供电，根据设计规程，宜采用有载调压方式，因此，在主变选择时，应配置MR调压开关，以实现能带负荷进行调节。 2.3.4 冷却方式

采用冷却方式 : ONAN/ONAF

3 站用电设计

变电站站用母线采用单母分段接线方式。当有两台站用变采用单母线接线方式，平时分列运行，以限制故障。对于容量不大的变电站，为了节省投资，站用变压器高压侧可用高压熔断器代替高压断路器[14]。

3.1 站用变选择

1.选择原则：站用电负荷按0.2%变电所容量计，设置2台站用变相互备用。 2.站用电负荷:

S=215000×0.2%=430KVA

3.站用变容量计算：

SB=0.7×S=301KVA

站用变压器参数: 型号：S9—315/10

U1e=6.3±5%（KV） U2e=0.4（KV） 连接组别：Y，yn0 空载损耗：0.70（KW） 阻抗电压：4（%） 空载电流：1.5（%）

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220KV变电站电气一次部分初步设计

3.2 站用电接线图

变电站的主要站用电负荷是变压器冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，小型变电站，大多只装1台站用变压器，从变电站低压母线引进，站用变压器的二次侧为380/220V中性点直接接地的三相四线制系统。对于中型变电站或装设有调相机的变电站，通常都装设2台站用变压器，分别接在变电站低压母线的不同分段上，380V站用电母线采用低压断路器进行分段，并以低压成套配电装置供电。

因而本设计两台所用变分别接于10KV母线的Ⅰ段和Ⅱ段，互为备用，平时运行当一台故障时，另一台能够承担变电所的全部负荷。接线图如下所示。

图3-1 所用电接线图

4 短路电流计算

短路电流计算在变电所的电气设计中,是其中一个重要环节,计算短路电流是合理选取各种电气设备的前提条件,并将决定是否采用限制短路电流的措施,计算短路电流,应在最大运行方式下计算,并省略不重要的部分(如系统中的电阻,电容元件,变

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220KV变电站电气一次部分初步设计

压器的励磁电流等)且系统正常工作时,三相对称故障时频率不变.

4.1 作出系统的简化等值电路图（忽略负荷支路及线路的电容、电阻）

系 统 等 值 电 路 图

4.2 系统的参数计算

4.2.1查阅SFPSZ7-150000/220变压器的参数

UI－II％＝13.5% UI－III％＝14.7% UII－III％＝13.5%

变压器容量比：150/150/75 4.2.2 取SB＝100MVA，VB＝VN

X4*＝X*l+X*c＝0.09＋0.02＝0.13

X1*＝1/2（13.5％+22.9％-7.27%）150/100=0.0971 X2*＝1/2（13.5％+7.27.9％-22.6%）150/100=0.0071 X2*＝1/2（7.27％+22.9％-13.5%）150/100=0.11 4.2.3 短路阻抗的计算

Xjs1*＝X4*＝0.12

Xjs2*＝0.12+1/2（0.0971+0.0071）＝0.172 Xjs2＝0.12+1/2（0.0971+0.11）＝0.224

4.3 短路点的选择

在每个电压等级选一个短路点，220kV电压等级选在d1点，110kV电压等级选

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220KV变电站电气一次部分初步设计

在d2点，10kV电压等级选在d3点。

4.4 短路电流计算

系统三相短路时，流过短路点的短路电流最大，所以应计算三相短路时的电流。 附220kV短路电流计算：

IB＝SB/√3UB＝100/√3×230＝0.25KA

I*”＝ I0.2”＝ I∞”＝1/ Xjs*＝1/0.12=8.33 I”= I*”*IB=0.25*8.33=2.083 Ich=2.55*2.083=5.3 Ioh=1.52*2.083=3.17 S”=√3*2.083*230=793.7

同理，可求出110kV短路电流、10kV短路电流，计算如下表

短 基 基准支 额 0S短路电流周 0.2S短路电稳态 路 准 电流路 定 期分量 流周期分量 短路 点 电 IB 计 电 电流 编 压 (kA) 算 流 标 有 标 有 标 号 UB 电 IN 么 名 么 名 么 (kV) 抗 （KA） 值 值 值 值 值 Xjs* I*” I” I0.2I0.2 I (kA) ” (kA) ∞” 公 SB/ IB* I*” I0.2 式 √3UB SN/SB *IB *”*IB d1 230 0.25 0.12 0.375 8.33 2.088.33 2.088.33 3 3 d2 115 0.502 0.172 0.753 5.814 2.92 5.814 2.92 5.814 d3 10.5 5.5 0.224 4.125 4.46 24.54.46 24.54.46 3 3 短路 电流 冲击 值 ich （kA） 全 电流 最大 有效 值 Ioh （kA） 短 路 容 量 S” (MVA) 有 名 值 I∞ (kA) I∞” *IB 2.083 2.92 24.53 2.55 1.52 √3 I” I” I”UN 5.3 3.17 793.7 7.45 4.44 582 62.537.3 425 5 分析：10kV母线处的短路电流大，规定要把短路电流限制在20KA以内，故要在10kV变低出口安装电抗器。 电抗器的选择

1．按正常电压和最大工作电流选择XKGKL-10-3500型电抗器，拟将短路电流降到18KA，则

20

220KV变电站电气一次部分初步设计

XL％＝（Id/I”- Xjs3*）IN*Ud/Id*UN=(5.5/18.5-0.224)*3.5*10.5/5.5*10=0.48% 因为两台主变10kV变低出口处都需要安装电抗器，故单台电抗器的XL％=0.96%. 选用XKGKL-10-3500-10型 计算加了电抗器的短路电流 X*L=0.1*5.5*10/3.5*10.5=0.15 IB＝SB/√3UB＝100/√3×10＝5.5KA

I*”＝ I0.2”＝ I∞”＝1/ Xjs*＝1/0.224+0.15=2.67 I”= I*”*IB=5.5*2.67=14.69 Ich=2.55*14.69=37.5 Ioh=1.52*14.69=22.3 S”=√3*14.69*10.5=267 2．校验条件 UN》UNS IN》Imax

△U％＝XL％Imax/IN×Sinφ≤5％ Ir2×t》I∞tdz Ies》ish

3校验

计算数据/设UNS/ UN 计参数 设备型号 XKGKL-10-3500-10/10 10 所选的电抗器合格 Imax /IN △U％Ir2*t /I∞ish / Ies /5％ *tdz 37.5/223.2 2742/3500 4.12/5％ 242*2.65/87.52*4 装设电抗器后短路电流如下表：

短 路 点 编 号 基 基准电支 额 准 流IB 路 定 电 (kA) 计 电 压 算 流 UB 电 IN (kV) 抗 （KA） Xjs* 0S短路电流0.2S短路电稳态 周期分量 流周期分量 短路 电流 标 么 值 I*” 有 名 值 I” (kA) 21

标 么 值 I0.2” 短路 全 电流 电流 冲击 最大 值 有效 有 标 有 ich 值 名 么 名 （kA） Ioh 值 值 值 I0.2 II∞ （kA） (kA) ∞” (kA) 短 路 容 量 S” (MVA)

220KV变电站电气一次部分初步设计

公式 d1 d2 d3 I∞” 2.55 1.52 √3 *IB I” I” I”UN 230 0.25 0.12 0.375 8.33 2.083 8.33 2.083 8.33 2.083 5.3 3.17 793.7 115 0.502 0.172 0.753 5.814 2.92 5.814 2.92 5.814 2.92 7.45 4.44 582 10.5 5.5 0.374 4.125 2.67 14.69 2.67 14.69 2.67 14.69 37.5 22.3 267 系统阻抗：220KV侧电源近似为无穷大系统A，归算至本所220KV母线侧阻抗为0.015（Sj=100MVA）,110KV侧电源容量为500MVA，归算至本所110KV母线侧阻抗为0.36（Sj=100MVA）。变压器型号为SFPS7—180000/220。

SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗电压（%）分别为14，23，7。简化图如下图所示：

SB/√3UB IB* SN/SB I*”*IB I0.2* ”*IB

图5-1 系统图的等值电路

变压器的各绕组电抗标幺值计算

11Us1%=[Us(1-2)%+Us(3-1)%-Us(2-3)]= (14+23-7)=15

2211Us2%= [Us(1-2)%+Us(2-3)%-Us(3-1)%]= (14+7-23)=-1

221Us3%= [Us(3-1)%+Us(2-3)%-Us(1-2)%]= (23+7-14)=8

2

22

220KV变电站电气一次部分初步设计

设SB=100MVA，UB=Uav

XT1*=Us1%SB15100?=?=0.083 100SN100180XT2*=Us2%SB-1100?=?=-0.006 100SN100180Us3%SB8100?=?=0.044 100SN100180XT3*=10KV侧短路计算

f(3)-1短路时, 示意图如下：

图5-2 f(3)-1短路的等值电路图

XT1*XT2*11-0.006?0.083X＇?（X+X+）=（0.083-0.006+）=0.0331*T1*T2*2XT3*20.044

XX1X'2*=(XT2*+XT3*+T2*T3*)2XT1*

1-0.006?0.044 =(-0.006+0.044+）20.083=0.018

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220KV变电站电气一次部分初步设计

XX1X'3*=(XT1*+XT3*+T1*T3*)2XT2*

10.083?0.044?(0.083+0.044+) 2-0.006 =-0.241 三角形变为星形：

X1*=X'1*X'3*X'1*+X'2*+X'3*

0.033?(?0.24)0.033?0.018?0.241?0.042 ?X2*=X'2*X'3*X'1*+X'2*+X'3*

0.018?(?0.241)0.033?0.018?0.241?0.023 ?X3*=?X'2*X'1*X'1*+X'2*+X'3*0.018?0.0330.033?0.018?0.241??0.003

24

220KV变电站电气一次部分初步设计

(3)

图5-3 f-1短路的等值电路图

再次简化 因为

X1*?0.042

XAS*=0.015

XBS*=0.36

所以：

XA*=XAS*+X1*

=0.015+0.042

=0.057

XB*=XBS*+X3*=0.36-0.003=0.357

XC*=X2*

示意图如下所示:

图5-4 f(3)-1短路的等值电路图

再做三角形变换

XAF*=XA*+XC*+XA*XC*XB*0.057?0.0230.357?0.057?0.23??0.084XBF*=XB*+XC*+

XB*XC*0.357?0.023?0.357?0.023??0.524 XA*0.057示意图如下：

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220KV变电站电气一次部分初步设计

LW-220/315- LW-110/3150 LW-110/3150 ZN12-10/1600 ZN28-12/4000 220/220 110/110 110/110 10/10 10/12 224/1.732*220=588/3150 46/(0.85*1.732*110)=284/3150 224/1.732*110=1175/3150 5/(0.8*1.732*10)=288/1600 38/(0.85*1.732*10)=2742/4000 3.17/40 793.3/150000 5.3/100 2.0832*2.65/402*3 主变220kV2 进线 110kV出线 6 4.4/40 4.44/40 22.3/40 22.3/40 主变110kV4 出线、母线 10kV出线 24 37.5/100 14.692*2.65/402*3 主变10kV3 出线、母线 5.3.4 隔离开关的选择

选择隔离开关应满足技术条件 （1） 电压Ug≤UN 其中Ug＝Uew （2） 电流Igmax≤IN 其中Igmax＝1.05IN （3） 动稳定 ich ≤imax （4） 热稳定 I2∞*tdz≤I2t*t

计算数据/ 设计数据 设备型号 GW4-220D/600－50 计算与选型如下表： Ug/UN Igmax/ IN (kV) (A) Ich/ imax I∞*tdz/I2t*t (KA) 安装地点 组数 220/22220/220 220/220 110/110 110/110 98.8/600 774/3150 588/3150 284/100 1175/2000 5.3/50 5.3/50 5.3/50 7.45/50 7.45/50 2.0832*2.65/15.8220Kv出线 6 2*5 2.0832*2.65/15.82*5 2.0832*2.65/15.82*5 2.922*2.65/212*5 220kV进10 线、母线 主变220kV6 进线 110kV出线 24 GW4-220D/600－50 GW4-220D/600－50 GW4-110D/1000－50 GW4-110D/2000－50 2.922*2.65/462*5 主变110kV10 出线、母线 31

220KV变电站电气一次部分初步设计

GN6-10/600－10/10 52 GN10-10T/400010/12 －160 288/600 2742/3000 37.5/52 37.5/160 14.692*2.65/202*10kV出线 24 4 14.692*2.65/802*主变10kV6 5 出线、母线 5.3.5 母线及主变出线的选择

1、220kV母线的的选择

（1）220kV母线三相布置在一平面上

当长期发热时最高允许温度+70℃，环境温度为＋20℃，查表可得Kθ＝1.05 （2）按最大长期负荷电流选择截面

Igmax＝774A

根据最大工作电流选用LGJ－120双分裂轻型钢芯铝绞线，其Ig70=741，当周围环境为20℃时，则温度修正系数为：

I g20=K×Ig25=1.05×380×2＝794》Ig max=774(A)

（3）热稳定校验：

短路热稳定计算时间tk=tab+tb >1，故不计非周期分量的热效应影响。

In???1

I?查等值时间曲线得：tdz =2.65s 正常运行时导线最高温度为：

???0?(?y??0)I2gmax2yI7742?20?(70?20)??67.℃ < 70℃

7942由?＝67℃，查表得C＝88

满足短路时发热的导体最小截面为：

I2083Smin??tdz?2.65?39?120

C88故满足热稳定要求。

根据规程上规定：大于LGJ－70的母线可不校验电晕，所以不用校验电晕，另外软导线也不用校验动稳定，故所选导线LGJ－120双分裂轻型钢芯铝绞线符合要求。

2、220kV母线的的选择

（1）220kV母线三相布置在一平面上

32

220KV变电站电气一次部分初步设计

当长期发热时最高允许温度+70℃，环境温度为＋20℃，查表可得Kθ＝1.05 （2）按最大长期负荷电流选择截面

Igmax＝588A

根据最大工作电流选用LGJ－120双分裂轻型钢芯铝绞线，其Ig70=741，当周围环境为20℃时，则温度修正系数为：

I g20=K×Ig25=1.05×380×2＝794》Ig max=588(A)

（3）热稳定校验：

短路热稳定计算时间tk=tab+tb >1，故不计非周期分量的热效应影响。

In???1

I?查等值时间曲线得：tdz =2.65s 正常运行时导线最高温度为：

???0?(?y??0)I2gmax2yI5582?20?(70?20)??45.℃ < 70℃

7942由?＝47℃，查表得C＝97

满足短路时发热的导体最小截面为：

I2083Smin??tdz?2.65?35?120

C97故满足热稳定要求。

根据规程上规定：大于LGJ－70的母线可不校验电晕，所以不用校验电晕，另外软导线也不用校验动稳定，故所选导线LGJ－120双分裂轻型钢芯铝绞线符合要求。

3、110kV母线及主变出线的选择

（1）110kV母线及主变出线三相布置在一平面上

当长期发热时最高允许温度+70℃，环境温度为＋20℃，查表可得Kθ＝1.05 （2）按最大长期负荷电流选择截面

Igmax＝1176A

根据最大工作电流选用LGJ－240双分裂轻型钢芯铝绞线，其Ig70=741，当周围环境为20℃时，则温度修正系数为：

I g20=K×Ig25=1.05×608×2＝1277》Ig max=1176(A)

（3）热稳定校验：

33

220KV变电站电气一次部分初步设计

短路热稳定计算时间tk=tab+tb >1，故不计非周期分量的热效应影响。

In???1

I?查等值时间曲线得：tdz =2.65s 正常运行时导线最高温度为：

???0?(?y??0)I2gmax2yI11762?20?(70?20)??62.℃ < 70℃

12772由?＝62℃，查表得C＝90

满足短路时发热的导体最小截面为：

I2920Smin??tdz?2.65?53?240

C90故满足热稳定要求。

根据规程上规定：大于LGJ－70的母线可不校验电晕，所以LGJ－240不用校验电晕，另外软导线也不用校验动稳定，故所选导线LGJ－240双分裂轻型钢芯铝绞线符合要求。

4、10kV母线及主变出线的选择

（1）10kV母线及主变出线三相布置在一平面上

当长期发热时最高允许温度+70℃，环境温度为＋20℃，查表可得Kθ＝1.05 （2）按最大长期负荷电流选择截面

Igmax＝2742A

查表选用100×10＝1000mm2三条平放矩形铝导体，其集肤效应系数Kf*＝1.7，Iy25*＝3284A，当周围环境为20℃时，则温度修正系数为：

I g20=K×Ig25=1.05×3284＝3448》Ig max=2742(A)

（3）热稳定校验：

短路热稳定计算时间tk=tab+tb >1，故不计非周期分量的热效应影响。

In???1

I?查等值时间曲线得：tdz =2.65s 正常运行时导线最高温度为：

???0?(?y??0)I2gmax2yI27422?20?(70?20)??51.℃ < 70℃

34482由?＝51℃，查表得C＝95

34

220KV变电站电气一次部分初步设计

满足短路时发热的导体最小截面为：

I14690Smin??tdz?2.65?252?1000

C95故满足热稳定要求。

（4）动稳定校验

m＝hbpw＝0.1×0.001×2700＝2.7(kg/m)

bh20.01?0.12Wx???16.7?10?6(m3)

66bh30.01?0.13I???8.3?10?7(m4)

1212选绝缘子跨距L＝1.6m，导体平放、相间距离a＝0.35m，查表得N＝3.56，母线自振频率：

Nf1?2LEI3.567?1010?8.3?10?7?204(Hz)?155(Hz) m1.622.7β＝1，Ish＝2.55×14.69＝37.5（kA）

故不会发生共振，母线相间应力： 121fph?1.73?ish?10?7?1.73??375002?10?7?696(N/m)

a0.35-6

W＝3Wx＝3×16.7×10=50.1×10-6(m3)

fphl2696?1.626?xj???3.6?10(pa) ?610W10?50.1?10同相各条间作用应力，由于 b2b?b4b?b?0.1 ?0.091 ?0.273 hb?hb?h查得母线形状系数

k12＝0.42，k13＝0.65

2ish375002?9fb?（8k12?k13)?10?8?(0.42?0.65)??10?9?1204(N/m)

b0.01h0.1Lcr?b?4?0.01?11974?1.14(m)

fb1204条间允许应力

?ty??y??xj?(69?12.1)?106?56.9?106(pa) 各条间衬垫允许最大跨距

lbmax?b2h?tyfx2?0.1?56.9?106?0.01?0.97(m)?1.14(m)

1204为便于安装，每段绝缘子跨距中设四个衬垫：

35

220KV变电站电气一次部分初步设计

Lt?L1.6??0.32(m) 55Lt

故所选100×10＝1000mm2三条平放巨形铝导体符合要求。 5.3.6 进出线的选择

1、220kV进线的选择

（1）220kV进线三相布置在一平面上

当长期发热时最高允许温度+70℃，环境温度为＋20℃，查表可得Kθ＝1.05 （2）按最大长期负荷电流选择截面

Igmax＝774A

根据最大工作电流选用LGJ－120双分裂轻型钢芯铝绞线，其Ig70=741，当周围环境为20℃时，则温度修正系数为：

I g20=K×Ig25=1.05×380×2＝794》Ig max=774(A)

（3）热稳定校验：

短路热稳定计算时间tk=tab+tb >1，故不计非周期分量的热效应影响。 In???1

I?查等值时间曲线得：tdz =2.65s 正常运行时导线最高温度为：

???0?(?y??0)I2gmax2yI7742?20?(70?20)??67.℃ < 70℃ 2794由?＝67℃，查表得C＝88

满足短路时发热的导体最小截面为： I2083Smin??tdz?2.65?39?120

C88故满足热稳定要求。

根据规程上规定：大于LGJ－70的母线可不校验电晕，所以不用校验电晕，另外软导线也不用校验动稳定，故所选导线LGJ－120双分裂轻型钢芯铝绞线符合要求 2、220kV出线的选择

36

220KV变电站电气一次部分初步设计

（1）220kV出线三相布置在一平面上

当长期发热时最高允许温度+70℃，环境温度为＋20℃，查表可得Kθ＝1.05 （2）按最大长期负荷电流选择截面

Igmax＝99.8A

根据最大工作电流选用LGJ－50钢芯铝绞线，其Ig70=142，当周围环境为20℃时，则温度修正系数为：

I g20=K×Ig25=1.05×142＝149》Ig max=99.8(A)

（3）热稳定校验：

短路热稳定计算时间tk=tab+tb >1，故不计非周期分量的热效应影响。

In???1

I?查等值时间曲线得：tdz =2.65s 正常运行时导线最高温度为：

???0?(?y??0)I2gmax2yI99.82?20?(70?20)??40.℃ < 70℃

1492由?＝40℃，查表得C＝99

满足短路时发热的导体最小截面为：

I2083Smin??tdz?2.65?37?120

C99故满足热稳定要求。

根据规程上规定：大于LGJ－70的母线可不校验电晕，所以LGJ－50不用校验电晕，另外软导线也不用校验动稳定，故所选导线LGJ－50钢芯铝绞线符合要求。 3、110kV出线的选择

（1）110kV母线三相布置在一平面上

当长期发热时最高允许温度+70℃，环境温度为＋20℃，查表可得Kθ＝1.05 （2）按最大长期负荷电流选择截面

Igmax＝262A

根据最大工作电流选用LGJ－120钢芯铝绞线，其Ig70=331，当周围环境为20℃时，则温度修正系数为：

I g20=K×Ig25=1.05×331＝378》Ig max=262(A)

（3）热稳定校验：

37

220KV变电站电气一次部分初步设计

短路热稳定计算时间tk=tab+tb >1，故不计非周期分量的热效应影响。

In???1

I?查等值时间曲线得：tdz =2.65s 正常运行时导线最高温度为：

???0?(?y??0)I2gmax2yI2622?20?(70?20)??44℃ < 70℃

3782由?＝44℃，查表得C＝97

满足短路时发热的导体最小截面为：

I2920Smin??tdz?2.65?50?120

C97故满足热稳定要求。

根据规程上规定：大于LGJ－70的母线可不校验电晕，所以LGJ-120不用校验电晕，另外软导线也不用校验动稳定，故所选导线LGJ－120钢芯铝绞线符合要求。

4、10kV出线的选择 （1） 经济电流密度选择 Igmax＝288A

查得Tmax＝5000h时，J＝2.25A/mm2 S=Igmax/J＝288/2.25＝128mm2

选用YJV22-3×150交联聚乙烯绝缘电缆

电缆正常允许最高温度为＋90℃，当土壤温度为＋20℃时，I＝364A 单位长度电缆电阻和电抗值

r0＝0.12Ω/KM X0＝0.08Ω/KM （2）长期发热允许电流校验

土壤热阻系数取80℃*cm/W，电缆在土壤中双回路敷设，线缆间净距为100mm时，查得电缆的各项的修正系数Kt＝1.04，K3＝1。K4＝0.88 直埋电缆允许截流量KI＝Kt×K3×K4×I＝333.13≥288A （3）热稳定校验

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220KV变电站电气一次部分初步设计

10kV出线保护通常采用无时限电流电压联锁速动保护为主保护，过电流保护为后备保护，并辅予零序保护

主保护于后备保护的时间间隔为T＝0.5S

查发热等值时间曲线表，t＝0.5S，考虑非周期分量 t＝0.5＋0.05β2＝0.5+0.05＝0.55s

Smin?I?Ctdz?146900.55?76?150mm2 143(4)电压损失校验（正常时）

ΔU％＝173LImax（r0cosα＋X0sinβ）/U＝173×0.288×2×（0.12×0.8＋0.08×0.6）/10.5×2＝0.68％<5％

所以所选的YJV22-3×150交联聚乙烯绝缘电缆符合要求 故三个等级所选的导体如下表 设备型号 安装地点 组数 LGJ-120双分裂钢芯铝绞线 220kV母线、出线及变高进6 线 LGJ-50钢芯铝绞线 LGJ－240钢芯铝绞线 LGJ－120钢芯铝绞线 100×10矩型铝导体 YJV220－3×150 5.3.7 电压互感器的选择

220kV出线 110kV母线及变中出线 110kV出线 10kV母线及变低出线 10kV出线 2 5 6 4 24 1、220kV电压互感器的选择 （一）220kV进线及出线上PT的选择

1、型式：采用电容式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用，并兼作电力线载波耦合电容器用。

2、电压：额定一次电压：Uin＝220kV

额定二次电压：Uin＝0.1/3kV

3、准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.2级。

39

220KV变电站电气一次部分初步设计

4、型号：TYD220/3kV

额定变比：

2200.1::0.1kV 33（二）220kV母线上PT的选择

1、型式：采用电容式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。 2、电压：额定一次电压：U1n＝220kV

额定二次电压：U1n＝0.1/3kV

3、准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级。 4、型号：JDC5-220（W1） 2200.1额定变比：::0.1kV

332、110kV电压互感器的选择 （一）、110kV母线设备PT的选择

1、型式：采用串联绝缘箱式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。 2、电压：额定一次电压：Uin＝110kV

额定二次电压：Un＝0.1/3kV

3、准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.2级。 4、型号：TYD－110W

额定变比：

（二）线路侧PT的选择

1100.1::0.1kV 33根据设计手册，在接110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。

1、型式：采用电容式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护作用，并兼作电力线载波耦合电容器用。 2、电压：

额定一次电压：U1n=110KV 额定二次电压：U1n=0.1/3kV

3、准确等级：用于估计电压数值、周期用，其准确等级为3级。 4、型号：TY110/3－0.01 0.1 额定变比：110：：01kV

333、10kV电压互感器的选择

(1)、型式：采用单相浇注绝缘式电压互感器，作电压、电能测量及单向接地保护用及继电保护用。

40

220KV变电站电气一次部分初步设计

(2)、电压：额定一次电压：U1n=10KV

额定二次电压：U2n=0.1kV

(3)、准确等级:用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级。 (4)、型号：JDZX9－10

额定变比：

100.1：：01kV 33 所选的电压互感器如下表：

安装地点 设备型号 额定变比 准备等级 220kV出线及进0.2 TYD220/3kV 220:0.1:0.1kV 线 33220kV母线 JDC5-220（W1） 2200.10.5 ::0.1kV 331100.1110kV出线 3 ：：01kV TY110/3－330.01 110kV母线 TYD－110W 1100.10.2 ::0.1kV 33100.110kV母线 JDZX9－10 0.5 ：：01kV 335.3.8 电流互感器的选择

组数 3 2 6 2 2 1、220kV电流互感器选择 （一）、主变变高CT选择

（1）、一次回路电压：Un≥Ug=220kV （2）、一次回路电流：Uin＞Ig max=588A

初选LVQB－220W2硅橡胶复合套管SF6电流互感器，变比2×500/5次级组合0.5/P。由于该电流互感器供系统测量、保护用。故选准确等级为0.5级，额定热稳定电流Ir＝2×21kA(2s)额定动稳定电流Idz＝2×55(kA). （3）、热稳定校验

2I?tdz?2.0832?2.65?11.5(kA2?s)

Ir2t?422?2?3528(kA2?s)

2?Ir2t?I?tdz

满足热稳定要求。 （4）、动稳定校验

41

220KV变电站电气一次部分初步设计

ich＝5.3(kA) idz＝110(kA)

?ich?idw

满足动稳定要求。

综上所述，所选电流互感器LVQB－220W2符合要求。 （二）、220kV进线及母联CT选择 （1）、一次回路电压：Un≥Ug=220kV （2）、一次回路电流：Uin＞Ig max=1176A

初选LVQB－220W2硅橡胶复合套管SF6电流互感器，变比2×800/5次级组合0.5/P。由于该电流互感器供系统测量、保护用。故选准确等级为0.5级，额定热稳定电流Ir＝2×31.5kA(2s)额定动稳定电流Idz＝2×80(kA). （3）、热稳定校验

2I?tdz?2.0832?2.65?11.5(kA2?s)

Ir2t?722?2?10368(kA2?s)

2?Ir2t?I?tdz

满足热稳定要求。 （4）、动稳定校验

ich＝5.3(kA) idz＝160(kA)

?ich?idw

满足动稳定要求。

综上所述，所选电流互感器LVQB－220W2符合要求。 （三）、220kV出线CT选择 （1）、一次回路电压：Un≥Ug=220kV （2）、一次回路电流：Uin＞Ig max=98.8A

初选LVQB－220硅橡胶复合套管SF6电流互感器，变比2×300/5次级组合0.5/P。由于该电流互感器供系统测量、保护用。故选准确等级为0.5级，额定热稳定电流Ir＝2×30kA(1s)额定动稳定电流Idz＝2×30(kA). （3）、热稳定校验

2I?tdz?2.0832?2.65?11.5(kA2?s)

42

220KV变电站电气一次部分初步设计

Ir2t?602?1?3600(kA2?s)

2?Ir2t?I?tdz

满足热稳定要求。 （4）、动稳定校验

ich＝5.3(kA) idz＝60(kA)

?ich?idw

满足动稳定要求。

综上所述，所选电流互感器LVQB－220符合要求。 2、110kV电流互感器选择 （一）、主变变中及母联CT选择 （1）、一次回路电压：Un≥Ug=110kV （2）、一次回路电流：Uin＞Ig max=1176A

初选LVQB－110W2硅橡胶复合套管SF6电流互感器，变比2×800/5次级组合0.5/P。由于该电流互感器供系统测量、保护用。故选准确等级为0.5级，额定热稳定电流Ir＝2×20kA(1s)额定动稳定电流Idz＝2×50(kA). （3）、热稳定校验

2I?tdz?2.922?2.65?22.6(kA2?s)

Ir2t?402?1?1600(kA2?s)

2?Ir2t?I?tdz

满足热稳定要求。 （4）、动稳定校验

ich＝5.3(kA) idz＝100(kA)

?ich?idw

满足动稳定要求。

综上所述，所选电流互感器LVQB－110W2符合要求 （二）、110kV出线CT选择 （1）、一次回路电压：Un≥Ug=110kV （2）、一次回路电流：Uin＞Ig max=284A

初选LVQB－110硅橡胶复合套管SF6电流互感器，变比2×300/5次级组合

43

220KV变电站电气一次部分初步设计

0.5/P。由于该电流互感器供系统测量、保护用。故选准确等级为0.5级，额定热稳定电流Ir＝2×15kA(1s)额定动稳定电流Idz＝2×30(kA). （3）、热稳定校验

2I?tdz?2.922?2.65?22.6(kA2?s)

Ir2t?302?1?900(kA2?s)

2?Ir2t?I?tdz

满足热稳定要求。 （4）、动稳定校验

ich＝7.45(kA) idz＝60(kA)

?ich?idw

满足动稳定要求。

综上所述，所选电流互感器LVQB－110符合要求 3、10kV电流互感器选择

（一）、主变变低、母联CT、站用变CT选择 （1）、一次回路电压：Un≥Ug=10kV （2）、一次回路电流：Uin＞Ig max=2742A

初选LMZB6－10Q环氧树脂浇注结构的电流互感器，变比4000/5次级组合0.5/D。由于该电流互感器供系统测量、保护用。故选准确等级为0.5级额定热稳定电流Ir＝130kA(1s)额定动稳定电流Idz＝100(kA). （3）、热稳定校验

2I?tdz?14.692?2.65?593(kA2?s)

Ir2t?1302?1?16900(kA2?s)

2?Ir2t?I?tdz

满足热稳定要求。 （4）、动稳定校验

ich＝37.5(kA) idz＝100(kA)

?ich?idw

满足动稳定要求。

综上所述，所选电流互感器LMZB6－10Q符合要求

44

220KV变电站电气一次部分初步设计

（二）、10kV出线选择

（1）、一次回路电压：Un≥Ug=10kV （2）、一次回路电流：Uin＞Ig max=288A

初选LFZBJ1－10Q硅橡胶复合套管SF6电流互感器，变比400/5次级组合0.5/3。由于该电流互感器供系统测量、保护用。故选准确等级为0.5级，额定热稳定电流Ir＝15kA(1s)额定动稳定电流Idz＝30(kA). （3）、热稳定校验

2I?tdz?2.922?2.65?22.6(kA2?s)

Ir2t?152?1?225(kA2?s)

2?Ir2t?I?tdz

满足热稳定要求。 （4）、动稳定校验

ich＝7.45(kA) idz＝30(kA)

?ich?idw

满足动稳定要求。

综上所述，所选电流互感器LFZBJ1－10Q符合要求 所选的电流互感器如下表： 安装地点 主变变高 220kV进线及母联 220kV出线 主变变中及母联 110kV出线 主变变低、母联CT、站用变CT 10kV出线 型号 LVQB－220W2 LVQB－220W2 LVQB－220 LVQB－110W2 LVQB－110 LMZB6－10Q LFZBJ1－10Q 最大工作电流（A） 588 1176 98.8 1176 284 2742 288 额定电流比 2×500/5 2×800/5 2×300/5 2×800/5 2×300/5 4000/5 400/5 级次组合 0.5/P 0.5/P 0.5/P 0.5/P 0.5/P 0.5/D 0.5/3 组数 2 3 2 3 6 5 22 45

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