220kV樞紐變電站的主設(shè)計(jì)和變壓器保護(hù).doc

1 220kv 樞紐變電站的主設(shè)計(jì) 和變壓器保護(hù) 摘 要 變電站是電力系統(tǒng)中極其重要的部分，是實(shí)現(xiàn)輸變電的關(guān)節(jié)點(diǎn)。好的 變電站設(shè)計(jì)方案不僅可以滿足廣大用戶的用電要求，而且還有利于電力系 統(tǒng)的可靠運(yùn)行。再有隨著我國用電需求的不斷增長以及先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的在 電力系統(tǒng)中的運(yùn)用，好的變電站設(shè)計(jì)方案的選擇顯得尤為重要。 本設(shè)計(jì)是對(duì)大城市市中心樞紐配電站的設(shè)計(jì)。主要部分有：對(duì)原始資 料的分析、變電站主設(shè)計(jì)以及變壓器相關(guān)保護(hù)設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：主變壓器，短路計(jì)算，設(shè)備選擇，主變壓器保護(hù) 2 220kv substion project design and the main transformer protection abstract transformer substation is a extremely important part of the power system. its the key point to achieve the transmission and transformer of electricity power. good design not only can meet the electricity requirements of customers but also for reliable operation of power system. again with the growing electricity demand in china and the advanced science and technology used in power systems, good selection of substation design is very important. the design is the design of a distribution hub substation in downtown of one big city. the main parts are: the analysis of raw data, substation design and substation relay protection design . key words: main transformer,short circuit calculations,equipment selection,main transformer protect 3 目 錄 摘摘 要要1 abstract2 1.序序 論論.1 2. 電氣主接線的設(shè)計(jì)電氣主接線的設(shè)計(jì).2 2.1 電氣主接線概述電氣主接線概述2 2.2 主接線的基本形式主接線的基本形式3 2.3 主接線方案選擇主接線方案選擇4 2.3.1 初定方案初定方案.4 2.3.2 方案的比較方案的比較.6 3.主變壓器的選擇主變壓器的選擇.10 3.1 主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇.10 3.1.1 主變壓器容量的選擇主變壓器容量的選擇10 3.2.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇10 3.2 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇.11 3.2.1 相數(shù)的選擇相數(shù)的選擇11 3.2.2 繞組數(shù)量和聯(lián)接方式的選擇繞組數(shù)量和聯(lián)接方式的選擇11 3.3 主變壓器的選擇結(jié)果主變壓器的選擇結(jié)果12 4. 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算.13 4.1 各元件標(biāo)幺值計(jì)算各元件標(biāo)幺值計(jì)算13 4.1.1 主變壓器各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算主變壓器各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算.13 4.1.2 220kv 側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算14 4.1.3 110kv 側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算15 4.2 等效電路圖的化簡等效電路圖的化簡17 4.3 各序網(wǎng)圖各序網(wǎng)圖20 4 4.4 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算.22 4.4.1 220kv 母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算22 4.4.2 110kv 母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算23 4.4.3 10kv 母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算25 5. 高壓電器的選擇高壓電器的選擇.27 5.1 概述概述.27 5.1.1 高壓電器選擇的一般原則：高壓電器選擇的一般原則：27 5.1.2 高壓電器選擇的技術(shù)條件：高壓電器選擇的技術(shù)條件：27 5.2 斷路器的選擇斷路器的選擇30 5.2.1 斷路器選擇的一般原則斷路器選擇的一般原則30 5.2.2 變壓器變壓器 220kv 側(cè)斷路器的選擇側(cè)斷路器的選擇31 5.2.3 110kv 側(cè)斷路器的選擇側(cè)斷路器的選擇33 5.2.4 10kv 側(cè)斷路器的選擇側(cè)斷路器的選擇35 5.3 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的選擇.37 5.3.1 隔離開關(guān)的選擇原則隔離開關(guān)的選擇原則.37 5.3.2 變壓器變壓器 220kv 側(cè)隔離開關(guān)的選擇側(cè)隔離開關(guān)的選擇.38 5.3.3 110kv 側(cè)隔離開關(guān)的選擇側(cè)隔離開關(guān)的選擇39 5.3.4 10kv 側(cè)隔離開關(guān)的選擇側(cè)隔離開關(guān)的選擇40 5.4 電流互感器的選擇電流互感器的選擇.42 5.4.1 電流互感器選擇方法電流互感器選擇方法.42 5.4.2 220kv 側(cè)電流互感器選擇側(cè)電流互感器選擇44 5.4.3 110kv 側(cè)電流互感器選擇側(cè)電流互感器選擇46 5.4.4 10kv 側(cè)電流互感器選擇側(cè)電流互感器選擇48 5.5 電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇.49 5.5.1 電壓互感器選擇方法電壓互感器選擇方法.50 5.5.2 220kv 側(cè)電壓互感器選擇側(cè)電壓互感器選擇51 5.5.3 110kv 側(cè)母線電壓互感器選擇側(cè)母線電壓互感器選擇51 5.5.4 10kv 側(cè)電壓互感器選擇側(cè)電壓互感器選擇51 5.6 母線的選擇與校驗(yàn)?zāi)妇€的選擇與校驗(yàn).52 5.6.1 概述概述.52 5 5.6.2 220kv 母線的選擇與校驗(yàn)?zāi)妇€的選擇與校驗(yàn)53 5.6.3 110kv 母線的選擇與校驗(yàn)?zāi)妇€的選擇與校驗(yàn)56 6. 變壓器保護(hù)變壓器保護(hù).61 6.1 概述概述61 6.1.1 變壓器的故障及異常狀態(tài)變壓器的故障及異常狀態(tài).61 6.1.2 變壓器保護(hù)裝設(shè)的原則（變壓器保護(hù)裝設(shè)的原則（220500kv）62 6.2 瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù).62 6.3 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù).64 6.3.1 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的要求縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的要求64 6.3.2 縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理64 6.3.3 縱差動(dòng)保護(hù)的構(gòu)成縱差動(dòng)保護(hù)的構(gòu)成65 6.3.4 縱差保護(hù)整定計(jì)算縱差保護(hù)整定計(jì)算66 6.4 相間故障后備保護(hù)相間故障后備保護(hù).71 6.5 接地故障后備保護(hù)接地故障后備保護(hù).73 6.6 過負(fù)荷保護(hù)過負(fù)荷保護(hù).75 6.7 過勵(lì)磁保護(hù)過勵(lì)磁保護(hù).76 6.8 變壓器保護(hù)裝置的選型變壓器保護(hù)裝置的選型.77 致謝致謝79 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)80 附錄附錄：外文資料（原文、譯文）：外文資料（原文、譯文）81 附錄附錄: 電氣主接線圖電氣主接線圖 113 附錄附錄: 變壓器保護(hù)配置圖變壓器保護(hù)配置圖 113 1 1.序 論 變電站是電力系統(tǒng)輸電和配電的集結(jié)點(diǎn)，擔(dān)負(fù)著變換電壓、接受和分配電能、調(diào) 整電壓以及控制電力流向的重要任務(wù)，直接影響電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其主要 有升壓變電站、主網(wǎng)變電站、二次變電站以及配電站之分，本設(shè)計(jì)就是一典型市中心 配電站的設(shè)計(jì)案例。 本設(shè)計(jì)主要包括兩個(gè)部分，一是變電站的主設(shè)計(jì)，另外一部分是變壓器的保護(hù)設(shè) 計(jì)，對(duì)于變電站接地網(wǎng)、調(diào)壓設(shè)備、直流系統(tǒng)、及運(yùn)行方式以及經(jīng)濟(jì)性等分析本設(shè)計(jì) 沒有做出具體介紹。其中變電站的主設(shè)計(jì)主要包括以下幾方面：主接線的設(shè)計(jì)、主變 的選擇、短路電流的計(jì)算、電流電壓互感器等電力設(shè)備的選擇。而變壓器的保護(hù)主要 包括變壓器保護(hù)的分析、整定計(jì)算以及設(shè)備的選擇。 由于水平有限，難免有欠缺以及考慮不周的部分，請(qǐng)大家做出批評(píng)指正。 2 2. 電氣主接線的設(shè)計(jì) 2.1 電氣主接線概述 電氣主接線又稱為電氣一次接線，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號(hào)， 按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序及相關(guān)要求繪制的單相接線圖。它是變電站、發(fā)電廠電 氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。 1.電氣主接線的指標(biāo)有三個(gè)方面，即可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性。 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電安全可靠是電氣主接線最基本得要 求。主接線的可靠性不是絕對(duì)的，得聯(lián)系具體實(shí)際來確定，如變電站在電力系統(tǒng)中的 地位和作用、符合的性質(zhì)和類別、設(shè)備的制造水平以及長期運(yùn)行的的經(jīng)驗(yàn)。 靈活性是指電氣主接線能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。 靈活性主要有以下及方面：調(diào)度、操作、擴(kuò)建的方便性。 經(jīng)濟(jì)性是在保證可靠性及靈活性為前提的情況下的經(jīng)濟(jì)。其主要從以下幾方面 考慮：降低一次投資、占地面積以及電能損耗。 2.電氣主接線的設(shè)計(jì)主要包括以下方面： 對(duì)原始資料的分析，其主要有以下方面：工程情況、電力系統(tǒng)情況、負(fù)荷情況、 環(huán)境條件以及設(shè)備供貨情況 主接線方案的擬定及選擇 短路電流計(jì)算和主要電氣設(shè)備選擇 繪制電氣主接線圖 編制工程預(yù)算 3 2.2 主接線的基本形式 電氣主接線的方式住要有以下幾種：單母及單母分段接線、母及雙母分段接線、 帶旁路的單母和雙母接線、一臺(tái)半及四分之三臺(tái)斷路器接線、變壓器母線組接線、單 元接線以及橋形接線。 1.單母 單母接線，其主要優(yōu)點(diǎn)是：接線簡單、操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)性好、易于擴(kuò) 建。缺點(diǎn)則是：可靠性差（母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障是所有回路都得停止運(yùn)行） 、 調(diào)度不方便(電源只能并列運(yùn)行不能分裂運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路是有較大的短路電 流)。 一般適用于 610kv 配電裝置不超過 5 回；3563kv 配電裝置出線回路不超過 3 回；110220kv 配電裝置出線回路不超過兩回。 單母分段接線，與單母接線相比其供電更可靠靈活，對(duì)于重要的用戶可從不同 段引出兩回饋線。但其要比單母接線要多一臺(tái)或多臺(tái)斷路器及隔離開關(guān)的投資。 這種接線方式一般用于：小容量發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配電裝置，每段母線上所接 發(fā)電容量為 12mw 左右出線不超過 5 回；變電站有兩臺(tái)主變是的 610kv 配電裝置； 3563kv 配電裝置出線 48 回；110220kv 配電裝置出線 34 回。 2.雙母 雙母接線，其主要優(yōu)點(diǎn)：供電方便，調(diào)度靈活，擴(kuò)建方便，便于實(shí)驗(yàn)。缺點(diǎn)： 增加一條母線及每條回路的母線隔離開關(guān)的投資；檢修會(huì)故障時(shí)隔離開關(guān)的倒閘操作 比較繁瑣容易誤操作。 廣泛用于進(jìn)線回路數(shù)較多、容量較大、出線帶電抗器的 610kv配電裝置； 3560kv 配電裝置出線超過 8 回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時(shí)；110kv 配電裝置出 線數(shù)為 6 回以上是；220kv 配電裝置出線數(shù)為 4 回以上時(shí)。 雙母分段接線，與雙母接線方式相比其增加了供電的可靠性，但同時(shí)增加了兩 臺(tái)斷路器的投資。 一般使用雙母分段的原則：當(dāng)出線回路數(shù)為 1014 回時(shí)在一組母線上分段；當(dāng) 出線回路數(shù)多于等于 15 時(shí)在兩組母線上分段；在雙母分段接線中均裝設(shè)兩臺(tái)母聯(lián)兼旁 路斷路器；為了限制 220kv 母線短路電流或系統(tǒng)解列運(yùn)行的要求，可使用母線分段。 4 3.增設(shè)旁路母線 增設(shè)旁路母線可提高了供電可靠性，特別是在進(jìn)出線檢修時(shí)（包括其保護(hù)裝置的 檢修和調(diào)試）不中斷對(duì)用戶的供電，但同時(shí)會(huì)增加母線等投資。他有三種接線方式： 有專用旁路斷路器的旁路母線接線母聯(lián)斷路器兼作旁路斷路器的旁路母線接線 用分段斷路器兼作旁路斷路器的旁路母線接線。 4.一臺(tái)半及三分之四臺(tái)斷路器接線 這兩種接線方式可靠性和靈活性很高，在檢修或回路斷路器時(shí)不必用隔離開關(guān)進(jìn) 行大量的倒閘操作，并且調(diào)度和擴(kuò)建也很方便，在超高壓電網(wǎng)中有廣泛應(yīng)用。但斷路 器的投資較高。 5.單元接線 優(yōu)點(diǎn)：接線最簡單，設(shè)備最少，不需高壓配電裝置。缺點(diǎn)：線路故障或檢修時(shí)變 壓器停運(yùn)，變壓器檢修或故障時(shí)線路停運(yùn)。 適用范圍：只有一臺(tái)變壓器和一回線路是；當(dāng)發(fā)電廠內(nèi)不設(shè)高壓配電裝置，直接 將電能輸送至樞紐變電所時(shí)。 6.橋式接線 有內(nèi)橋和外橋接線之分，它們的優(yōu)點(diǎn)是：所用斷路器少，四回線只要用三臺(tái)斷路 器。缺點(diǎn)：橋聯(lián)斷路器檢修或故障時(shí)兩回路需解列運(yùn)行內(nèi)橋接線的變壓器的投入 切除操作復(fù)雜需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器影響一回線路的暫時(shí)停運(yùn)；外橋接線的線路的投入切 除操作復(fù)雜影響一臺(tái)變壓器的暫時(shí)停運(yùn)內(nèi)橋接線出線斷路器檢修是線路需長時(shí)間停 運(yùn)；外橋接線的變壓器端斷路器檢修是變壓器需長時(shí)間停運(yùn)。 內(nèi)橋接線適用于較小容量的發(fā)電廠或變電所，且變壓器不需頻繁切換或線路較長、 故障率較高。外橋接線適用于較小容量的發(fā)電廠或變電所，且變壓器的切換頻繁或線 路較短、故障率較少的情況。 2.3 主接線方案選擇 2.3.1 初定方案 由原始資料可知本變電站有兩臺(tái)三相變壓器，各側(cè)電壓等級(jí)分別為： 5 220、110、10kv。220kv 側(cè)為進(jìn)線端，有兩回線；110kv 及 10kv 側(cè)為負(fù)荷側(cè)各自的出 線回路數(shù)為 5 回、9 回線。并且已知本變電站為地區(qū)人口約 200 萬，有大量工業(yè)和商 業(yè)企業(yè)的集中地區(qū)供電的樞紐站。供電對(duì)象為包括政府、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)和軍事部 門等重要用戶。要求供電可靠高質(zhì)量。由此擬定以下兩種方案作為選擇： 1.方案一 110kv 10kv 方案一 220kv 1 號(hào) 線 2 號(hào) 線 楊 三 線 楊 南 線 楊 屯 線 楊 麗 線 楊 親 線 圖 2-1 方案一 方案一 220kv 側(cè)及 110kv 側(cè)均采用雙母線接線方式，10kv 側(cè)則采用單母分段。 2.方案二 220kv 110kv 10kv1 號(hào) 線 2 號(hào) 線 楊 三 線 楊 南 線 楊 屯 線 楊 麗 線 楊 親 線 圖 2-2 方案二 方案二 220kv 側(cè)采用雙母線接線方式，110kv 側(cè)及 10kv 側(cè)均采用有專用旁路斷 路器的單母帶旁路接線方式。 2.3.2 方案的比較 1.220kv 側(cè) 由于本變電站所供電地區(qū)人口約 200 萬，有大量工業(yè)和商業(yè)企業(yè)的集中地區(qū)供電 的樞紐站。供電對(duì)象為包括政府、學(xué)校、醫(yī)院、企業(yè)和軍事部門等重要用戶。要求供 電可靠高質(zhì)量。又考慮到隨著城市的發(fā)展供電需求會(huì)不斷上升，變電站進(jìn)線回路要增 加所以 220kv 側(cè)采用雙母接線方式是合理的。 6 2.110kv 側(cè) 由于 220kv 側(cè)最大輸入功率為 260mva,110kv 側(cè)最大負(fù)荷為 260mva，最小負(fù)荷為 130mva。由此可見本變電站的主要負(fù)荷在 110kv 側(cè)，所以 110kv 的可靠性要求比較高。 方案一采用雙母接線方式，而方案二采用單母帶旁路（有專用旁路斷路器） ，兩種方案 的造價(jià)差不多，可靠性也差不多。但相比之下雙母接線方式其擴(kuò)建較方便一些，而且 設(shè)備檢修時(shí)也沒有單母帶旁路接線方式那么復(fù)雜的隔離開關(guān)倒閘操作。所以雙母接線 方式更為適合 110kv 側(cè)。 3.10kv 側(cè) 方案一采用單母分段，方案二則采用單母帶旁路母線的接線方式，方案二的投資 略高于方案一，但其可靠性較高。但由于 10kv 側(cè)雖然有 9 回出線，但其中有兩條是備 用回路，且本側(cè)的最小負(fù)荷為 25mva 最大負(fù)荷也只有 90mva，方案一完全能滿足其要 求，所以本側(cè)接線方式選擇單母分段較為適宜。 4.具體經(jīng)濟(jì)性比較 為確定某一規(guī)劃設(shè)計(jì)方案，除了分析設(shè)計(jì)方案是否在技術(shù)上先進(jìn)，可靠和適用外， 還要分析設(shè)計(jì)方案在經(jīng)濟(jì)上是否合理。只有技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上兩個(gè)方面都合理的設(shè)計(jì)方案， 才能實(shí)施。因此，為實(shí)現(xiàn)電力建設(shè)項(xiàng)目決策的科學(xué)化，減少和避免投資失誤，提高經(jīng) 濟(jì)效益，對(duì)各規(guī)劃設(shè)計(jì)方案必須進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，作為設(shè)計(jì)方案選擇的主要依據(jù)之 一。 經(jīng)濟(jì)性比較主要是對(duì)各種方案的綜合投資和年運(yùn)行量進(jìn)行綜合效益比較，為選擇 經(jīng)濟(jì)上的最優(yōu)方案提供依據(jù)。計(jì)算時(shí)，可只計(jì)算各方案不同部分的投資和年運(yùn)行費(fèi)， 常用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法有：最小費(fèi)用法；凈現(xiàn)值法；內(nèi)部收益率法；抵償年限法。 .從電氣設(shè)備的數(shù)目及配電裝置上進(jìn)行比較 表 2-1 隔離開關(guān)與斷路器數(shù)目 方 案 項(xiàng) 目 方案一方案二 220kv 配電裝置雙母線雙母線 110kv 配電裝置雙母線單母線旁路母線 10kv 配電裝置單母線分段單母線旁路母線 主變臺(tái)數(shù)22 220kv55 110kv88 斷路器的 數(shù)目 10kv1212 7 220kv1414 110kv2321 隔離開關(guān) 的數(shù)目 10kv2433 計(jì)算綜合投資 z z(1a/100) (元) 0 z 式中: 為主體設(shè)備的綜合投資,包括變壓器高壓斷路器高壓隔離開關(guān)及配 0 z 電裝置等設(shè)備的中和投資; a為不明顯的附加費(fèi)用比例系數(shù),一般 220 取 70,110 取 90. 主體設(shè)備的綜合投資如下 表 2-2 主變價(jià)格 主變?nèi)萘?mva每臺(tái)主變的參考價(jià)格(萬元/臺(tái))變壓器的投資(萬元) 方案一 820 28201640 方案二 820 28201640 表 2-3 220kv 側(cè)斷路器投資 每臺(tái)斷路器的參數(shù)價(jià)格 (萬元/臺(tái)) 方案一斷路器投資 (萬元) 方案二斷路器的投資 (萬元) 1055105=525 5105525 表 2-4 220kv 側(cè)隔離開關(guān)投資 每臺(tái)隔離開關(guān)的參數(shù)價(jià)格(萬 元/臺(tái)) 方案一隔離開關(guān)投資 (萬元) 方案二隔離開關(guān)的投資 (萬元) 5.5 145.577145.577 表 2-5110kv 側(cè)斷路器投資 每臺(tái)斷路器的參數(shù)價(jià)格 (萬元/臺(tái)) 方案一斷路器投資 (萬元) 方案二斷路器的投資 (萬元) 8 65 865520865520 表 2-6 110kv 側(cè)隔離開關(guān)投資 每臺(tái)隔離開關(guān)的參數(shù)價(jià)格(萬元 /臺(tái)) 方案一隔離開關(guān)投資 (萬元) 方案二隔離開關(guān)的投資 (萬元) 2.5 232.557.5212.552.5 表 2-7 10kv 側(cè)斷路器投資 每臺(tái)斷路器的參數(shù)價(jià)格 (萬元/臺(tái)) 方案一斷路器投資 (萬元) 方案二斷路器的投資 (萬元) 30 12303601230360 表 2-8 10kv 側(cè)隔離開關(guān)投資 每臺(tái)隔離開關(guān)的參數(shù)價(jià)格(萬元 /臺(tái)) 方案一隔離開關(guān)投資 (萬元) 方案二隔離開關(guān)的投資 (萬元) 1.7 241.740.8331.756.1 表 2-9 兩種方案經(jīng)濟(jì)性比較 方案一方案二 主 體 設(shè) 備 總 投 資 (萬 元) 3 . 3220 8 . 40360 5 . 57520775251640 0 z 6 . 3230 1 . 56360 5 . 52520775251640 0 z 綜 合 投 資 (萬 元) z(1) 0 z100a 3220.3（10.7）5474.5 z(1) 0 z100a 3230.6（10.7）5492.0 綜合考慮兩種電氣主接線方案的可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性，結(jié)合實(shí)際情況，確定 第一種方案為設(shè)計(jì)的最終采用方案。 9 表 2-10 方案比較 項(xiàng)目可靠性靈活性經(jīng)濟(jì)性 方案一 220kv 側(cè)及 110kv 側(cè)均采用雙母線接 線方式，10kv 側(cè)則 采用單母分段 各側(cè)都達(dá)到了可靠性 要求 1.檢修、調(diào)試相對(duì)靈 活； 2.各種電壓級(jí)接線都 便于擴(kuò)建和發(fā)展。 設(shè)備相對(duì)多，投資 較大，但對(duì)供電可 靠性的優(yōu)先保障是 必要的 方案二 220kv 側(cè)采用雙母 線接線方式， 110kv 側(cè)及 10kv 側(cè) 均采用有專用旁路 斷路器的單母帶旁 路接線方式。 各側(cè)都達(dá)到了可靠性 要求 1.檢修、調(diào)試比較靈 活； 2.各種電壓級(jí)接線都 便于擴(kuò)建和發(fā)展。 相對(duì)于方案一經(jīng)濟(jì) 性更差。 綜上所述，本變電站電氣主接線的設(shè)計(jì)采用方案一。 10 3. 主變壓器的選擇 3.1 主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇 3.1.1 主變壓器容量的選擇 變電站主變壓器容量的選擇一般有以下幾個(gè)原則： 按變電所建成后 510 年得規(guī)劃負(fù)荷選擇，并考慮到遠(yuǎn)期 1020 的負(fù)荷發(fā)展。 對(duì)于城郊變電站，主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 根據(jù)變電所的負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對(duì)于有重要負(fù)荷的變電 所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)， 應(yīng)保證一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷的供電可靠；對(duì)于一般性的變電所應(yīng)保證一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí) 其余變壓器容量能滿足總負(fù)荷的 7080。 同級(jí)電壓的單臺(tái)變壓器的容量級(jí)別不應(yīng)太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化、標(biāo) 準(zhǔn)化。 本變電所主變壓器容量的確定。該變電站總?cè)萘?260mva ，220kv 側(cè)最大輸入 功率 260mva，1110kv 側(cè)最大負(fù)荷 260mva，10kv 側(cè)最大負(fù)荷 90mva。根據(jù)主變壓器容 量的確定原則，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%以 上，可以確定單臺(tái)變壓器的額定容量： = =0.7260=182(mva) n s 經(jīng)查閱相關(guān)資料，選擇主變壓器容量為 240mva。 3.2.2 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇一般有以下原則： 對(duì)于大城市郊區(qū)的一次變電所，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以 裝設(shè)兩臺(tái)變壓器為宜。 11 對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型專用供電所，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變 壓器的可能性。 對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，其變壓器應(yīng)按大于變壓器基礎(chǔ)容量的 12 級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)更換變壓器的容量。 3.2 主變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇 3.2.1 相數(shù)的選擇 主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求運(yùn)輸條件 的因素。特別是大型變壓器更是要考慮其運(yùn)輸?shù)目夏苄?。一般相?shù)選擇有以下幾個(gè)原 則： 當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，330kv 及以下的變電所及發(fā)電廠都采用三相變壓器。 當(dāng)發(fā)電廠與系統(tǒng)連的電壓等級(jí)為 500kv 時(shí)，應(yīng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較以后再做出決定 選用三相變壓器還是、兩臺(tái)半容量三相變壓器或單相變壓器組。 對(duì)于 500kv 變電所，除需考慮運(yùn)輸條件外，應(yīng)根據(jù)供電負(fù)荷及系統(tǒng)情況，分析 一臺(tái)（或一組）變壓器故障或停電檢修時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響。尤其是在建設(shè)初期，若主變 壓器是一組當(dāng)一臺(tái)單相變壓故障，會(huì)使整組變壓器退出運(yùn)行，造成全所停電。為此， 要經(jīng)過經(jīng)濟(jì)論證，來確定是選用單相還是三相變壓器。 3.2.2 繞組數(shù)量和聯(lián)接方式的選擇 1.繞組數(shù)量的選擇 最大容量為 125mw 及以下電廠，當(dāng)有兩種升高電壓與用戶供電與聯(lián)系時(shí)，應(yīng)采 用三繞組變壓器，各繞組的通過容量應(yīng)達(dá)到變壓器額定容量的 15及以上。由于同容 量等級(jí)的三繞組變壓器要比雙繞組變壓器要貴 4050，運(yùn)行維修也較為復(fù)雜，當(dāng) 臺(tái)數(shù)過多數(shù)回造成中壓側(cè)短路容量過大。因此要給予限制，一般兩種升高電壓等級(jí)的 三繞組變壓器不超過兩臺(tái)。 對(duì)于 200mw 及以上的機(jī)組，考慮到運(yùn)行的可靠、靈活及經(jīng)濟(jì)性問題一般不采用 三繞組變壓器。 聯(lián)絡(luò)變壓器一般應(yīng)選用三繞組變壓器，其低壓繞組可接高壓廠用啟動(dòng)備用變 壓器或無功補(bǔ)償設(shè)備。 在有三種電壓等級(jí)的變電所，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率達(dá)均達(dá)到該變壓 12 器額定容量的 15及以上，或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)， 主變宜采用三繞組變壓器。對(duì)于具有直接將高壓降為供電低壓條件的變電所，為減少 重復(fù)降壓容量可采用雙繞組變壓器。 綜上所述本變電所有三種電壓等級(jí)，即 220kv、110kv 和 10kv，主變宜采用三繞 組變壓器。 2.繞組接線方式的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng) 采用的繞組連接方式只有丫和，高、中、低三側(cè)繞組如何結(jié)合要根據(jù)具體工作來確 定。 我國 110kv 及以上電壓，變壓器繞組多采用丫連接；35kv 亦采用丫連接，其中性 點(diǎn)多通過消弧線圈接地。35kv 以下電壓，變壓器繞組多采用連接，故 10kv 采用 連接。 綜上所述，本變電站主變壓器 220kv/110kv/10kv 側(cè)繞組對(duì)應(yīng)的連接方式為丫/丫 /。 3.3 主變壓器的選擇結(jié)果 由電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)：電氣一次部分 ，選定本變電站主變壓器為兩臺(tái)額定 容量為 240mva，可帶負(fù)荷調(diào)壓的三繞組變壓器。 主變壓器的技術(shù)參數(shù)如下所示： 型號(hào)：sfps7-240000/220； 額定容量(kva)：240000； 額定電壓（kv）: 高壓：22022.5%；中壓：121 ；低壓：11； 容量比：100/100/50； 聯(lián)結(jié)組別號(hào)：yn/yn0/d11； 空載損耗(kw)：187；負(fù)載損耗（kw）：800； 短路電壓百分值（）： 高-中：1214；高-低：2224；中-低：79； 98 空載電流百分值（）：0.42。 14 4. 短路電流計(jì)算 短路電流計(jì)算是變電站設(shè)計(jì)的必要環(huán)節(jié)，進(jìn)行短路電流計(jì)算的目的如下：電 氣主接線比選選擇導(dǎo)體和電氣確定中性點(diǎn)接地方式計(jì)算軟導(dǎo)體的短路搖擺確 定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距驗(yàn)證接地裝置的接觸電壓和跨步電壓 選擇繼電保護(hù)裝置 和進(jìn)行整定計(jì)算。 4.1 各元件標(biāo)幺值計(jì)算 取標(biāo)準(zhǔn)容量：=1000mva，標(biāo)準(zhǔn)電壓=(為各側(cè)額定電壓)。220kv b s b u e 5.01u e u 電網(wǎng)容量為 3000mw，主變壓器三繞組容量為 100/100/50，=13， % )21( k u =8，=23。% )32( k u% )13( k u 系統(tǒng)電抗計(jì)算，樞紐變電站站的功率因素一般很高，超過 0.95，這里計(jì)算系統(tǒng)電 抗功率因素按 1 估算。 333.30 220 1000 3000 220 2 2 * s x 4.1.1 主變壓器各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算 =（+）=(13+238)=14% 1k u 2 1 % )21( k u% )13( k u% )32( k u 2 1 =（+）=(13+823)=-11% 2k u 2 1 % )21( k u% )32( k u% )13( k u 2 1 =（+）=(23+813)=9% 3k u 2 1 % )13( k u% )32( k u% )21( k u 2 1 (100)=0.336() * t r 2 2 2000 n nk s up 2 2 2402000 220800 ()5830 . 0 %)100(2%)50( * tt rr 15 =0.0420 n bk t s su x 100 % 2 * 2 240100 10001 =0.3750 n bk t s su x 100 % 3 * 3 240100 10009 4.1.2 220kv 側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算 1. 1 號(hào)線： ）（kv2302205.015.01 e1 uub 140.00 230 1000 74 . 0 22 1 * 1 b b u s rr 870.00 230 1000 60 . 4 22 1 * 1 b b u s xx 0567 . 0 230 1000 00 . 3 22 )0(1 * )0(1 b b u s rr 688.20 230 1000 22.14 22 )0(1 * )0(1 b b u s xx 2. 2 號(hào)線： ）（kv2302205.015.01 e1 uub 191.00 230 1000 01 . 1 22 2 * 2 b b u s rr 0836 . 0 230 1000 42 . 4 22 2 * 2 b b u s xx 0849 . 0 230 1000 49 . 4 22 )0(2 * )0(2 b b u s rr 16 2760 . 0 230 1000 60.14 22 )0(2 * )0(2 b b u s xx 4.1.3 110kv 側(cè)電抗標(biāo)幺值計(jì)算 1. 3 號(hào)線（楊三線） 電纜型號(hào)為 yjlw03-64，長度 4.07km，這里采用青島漢纜股份有限公司生產(chǎn)的 yjlw03-64/110-1*800 電力電纜，。km/27 . 0 3 rkm/43 . 0 3 x ）（kv1151105.015.01 e2 uub 0831 . 0 115 1000 07 . 4 27 . 0 22 33 * 3 b b u s lrr 1323 . 0 115 1000 07 . 4 43 . 0 22 33 * 3 b b u s lxx 對(duì)于一般高壓線路，當(dāng)線路情況不明時(shí)，可做近似估計(jì)，如表 4-1 所示，本設(shè)計(jì) 中 110kv 線路采用有良導(dǎo)體架空地線雙回線路，故取即可。0 . 3/ )1()0( xx 表 4-1 架空線路零序電抗與正序電抗比值 線路類型線路類型 )1()0( / xx 線路類型線路類型 )1()0( / xx 無架空地線單回線路無架空地線單回線路 無架空地線雙回線路無架空地線雙回線路 有鐵磁導(dǎo)體架空地線單回線有鐵磁導(dǎo)體架空地線單回線 路路 3.5 5.5 3.0 有鐵磁導(dǎo)體架空地線雙回線有鐵磁導(dǎo)體架空地線雙回線 路路 有良導(dǎo)體架空地線單回線路有良導(dǎo)體架空地線單回線路 有良導(dǎo)體架空地線雙回線路有良導(dǎo)體架空地線雙回線路 4.7 2.0 3.0 3969 . 0 1323. 0.030 . 3 * 3 * )0(3 xx 2. 4 號(hào)線（楊南線） ）（kv1151105.015.01 e2 uub 17 0813 . 0 115 1000 15 . 8 132 . 0 22 44 * 4 b b u s lrr 471.20 115 1000 15 . 8 401 . 0 22 44 * 4 b b u s lxx 7413 . 0 2471 . 0 .030 . 3 * 4 * )0(4 xx 3. 5 號(hào)線（楊屯線） 電纜型號(hào)為 yjlw03-110-400，長度 3.9km，。km/162 . 0 5 rkm/300 . 0 5 x ）（kv1151105.015.01 e2 uub 478.00 115 1000 .93162 . 0 22 55 * 5 b b u s lrr 885.00 115 1000 .93300 . 0 22 55 * 5 b b u s lxx 2655 . 0 885.000 . 30 . 3 * 5 * )0(5 xx 4. 6 號(hào)線（楊麗線） 電纜型號(hào)為 yjlw03-110-400，長度 2.86km，。 km/2396 . 0 5 rkm/363 . 0 5 x ）（kv1151105.015.01 e2 uub 518.00 115 1000 2.862396 . 0 22 66 * 6 b b u s lrr 18 0785 . 0 115 1000 2.86363 . 0 22 66 * 6 b b u s lxx 2355 . 0 785.000 . 30 . 3 * 6 * )0(6 xx 57 號(hào)線（楊親線） ）（kv1151105.015.01 e2 uub 0141 . 0 115 1000 78 . 1 105 . 0 22 77 * 7 b b u s lrr 0530 . 0 115 1000 78 . 1 394 . 0 22 77 * 7 b b u s lxx 159 . 0 0530 . 0 .030 . 3 * 7 * )0(7 xx 4.2 等效電路圖的化簡 變電站簡化電路圖如圖 4-1 所示： 0.3333 0.0870 0.0863 0.583 -0.042 0.375 220kv 110kv 10kv 0.0183/0.0550 圖 4-1 1線路電抗等效 759.300426 . 0 33.300836 . 0 /0870 . 0 333.30/ * 2 * 1 * 220 ）（）（xxxx s 0183 . 0 0530 . 0 /0785 . 0 /0885 . 0 /2471 . 0 /1323 . 0 / * 7 * 6 * 5 * 4 * 3 * 110 xxxxxx 2星形連接轉(zhuǎn)換為三角形連接 19 0.6903 6.1634 0.4440 220kv 110kv 10kv 0.0183/0.0550 0.3759/0.1362 圖 4-2 6903 . 0 ) 375 . 0 042 . 0 583 . 0 042 . 0 583 . 0 ( 2 1 )( 2 1 * 3 * 2 * 1 * 2 * 1 * 21 t tt tt x xx xxx .44400) 583 . 0 375 . 0 042 . 0 375 . 0 042 . 0 ( 2 1 )( 2 1 * 1 * 3 * 2 * 3 * 2 * 32 t tt tt x xx xxx 6.1634) 042 . 0 375 . 0 583 . 0 375 . 0 583 . 0 ( 2 1 )( 2 1 * 2 * 3 * 1 * 3 * 1 * 31 t tt tt x xx xxx 3三角形連接轉(zhuǎn)換為星形連接： 0.5830 0.0420 0.3750 220kv 110kv 10kv 0.0183/0.0550 0.3759/0.1362 圖 4-3 5830 . 0 1634 . 6 4440 . 0 6903 . 0 1634 . 6 6903 . 0 * 31 * 32 * 21 * 31 * 21 * 1 xxx xx x 0420 . 0 1634 . 6 4440 . 0 6903 . 0 4440 . 0 6903 . 0 * 31 * 32 * 21 * 32 * 21 * 2 xxx xx x 20 3750 . 0 1634 . 6 4440 . 0 6903 . 0 1634 . 6 4440 . 0 * 31 * 32 * 21 * 31 * 32 * 3 xxx xx x 4.3 各序網(wǎng)圖 1362 . 0 2760 . 0 /2688 . 0 / * )0(2 * )0(1 * )0(220 xxx 0550 . 0 159 . 0 /2355 . 0 /2655 . 0 /7413 . 0 /3969 . 0 / * )0(7 * )0(6 * )0(5 * )0(4 * )0(3 * )0(110 xxxxxx 0.3759 0.5830 0.0420 0.3750 0.0183 220kv 110kv 10kv 圖 4-4 正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)圖 0.3750 0.1362 0.5830 0.0420 0.0550 220kv 110kv 10kv 圖 4-5 零序網(wǎng)絡(luò)圖 21 4.4 短路電流計(jì)算 4.4.1 220kv 母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算 220kv 0.3759/0.1362 圖 4-6 220kv 母線短路系統(tǒng)等值電路圖 )(510 . 2 2303 1000 3 1 1 ka u s i b b b 759.30333.300426 . 0 )2(1 * )1(1 * xx 1104 . 0 5830 . 0 /1362 . 0 )0(1 * x 1.三相短路電流 （1）有名值：）（ka77.6610.52603.62105 . 2 3759 . 0 11 1 * bf i x i （2）沖擊電流：)ka(97.91677.6628 . 128 . 1 fsh ii （3）短路電流的最大有效值： )ka(49.11077.6652 . 1 52 . 1 ) 18 . 1 (21) 1(21 ffmfm iikii 22 （4）短路容量： )mva(266177.6623032303 fk is 2.單相接地短路電流 160 . 1 .11040759.30759.30 11 )0(1 * )2(1 * )1(1 * * xxx i f 3.兩相短路電流 30.31 759.30759.30 11 )2(1 * )1(1 * * xx i f 4.兩相接地短路電流 168 . 2 1104 . 0 3759 . 0 1104 . 0 3759 . 0 3759 . 0 1 / 1 )0(1 * )2(1 * )1(1 * * xxx i f 4.4.2 110kv 母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算 )ka(204.05 1153 1000 3 2 2 b b b u s i 009.01420.00830.503759 . 0 12 * 22 ）（ ）（ xx 0420 . 0 )0(2 * x 110kv 220kv 0.3759/0.1362 0.5830 0.0420 0.0183/0.0550 圖 4-7 110kv 母線短路系統(tǒng)等電路圖 1.三相短路電流 （1）有名值：）（ka16.05204.059991 . 0 204.05 .00091 11 2 * bf i x i 23 （2）沖擊電流：（ka）69.71216.0528 . 128 . 1 fsh ii （3）短路電流的最大有效值： )(24.6716.0552 . 1 52. 1) 18 . 1 (21) 1(21kaiikii ffmfm （4）短路容量： )(100016.0511531153mvais fk 2.單相接地短路電流 489 . 0 0420 . 0 0009 . 1 0009 . 1 11 )0(2 * )2(2 * )1(2 * * xxx i f 3.兩相短路電流 500 . 0 0009 . 1 0009 . 1 11 )2(2 * )1(2 * * xx i f 4.兩相接地短路電流 960 . 0 0420 . 0 0009 . 1 0420 . 0 0009 . 1 0009 . 1 1 / 1 )0(2 * )2(2 * )1(2 * * xxx i f 4.4.3 10kv 母線短路時(shí)的短路電流計(jì)算 10kv 220kv 0.3759/0.1362 0.5830 0.3750 圖 4-8 10kv 母線短路系統(tǒng)電路圖 )(986.54 5 . 103 1000 3 3 3 ka u s i b b b 3339 . 1 3750 . 0 5830 . 0 3759 . 0 13 * 23 * ）（）（xx 3750 . 0 )0(3 * x 24 1. 三相短路電流 25 （1）有名值：）（ ）（ ka22.241986.54497.70986.54 339.31 11 3 13 * bf i x i （2）沖擊電流：（ka）34.910422.24128 . 128 . 1 fsh ii （3）短路電流的最大有效值： )(57.66222.24152 . 1 52 . 1 ) 18 . 1 (21) 1(21kaiikii ffmfm （4）短路容量： )(75022.241 5 . 103113mvais fk 2. 單相接地短路電流 329 . 0 3750 . 0 3339 . 1 3339 . 1 11 )0(3 * )2(3 * )1(3 * * xxx i f 3. 兩相短路電流 375 . 0 3339 . 1 3339 . 1 11 )2(3 * )1(3 * * xx i f 4. 兩相接地短路電流 615 . 0 3750 . 0 3339 . 1 3750 . 0 3339 . 1 3339 . 1 1 / 1 )0(3 * )2(3 * )1(3 * * xxx i f 5. 短路電流計(jì)算結(jié)果 由計(jì)算可知三相短路電流最大，取最大短路電流值列表如下： 表 4-2 短路計(jì)算結(jié)果表（有名值） 短路點(diǎn)基準(zhǔn)電壓 (kv)短路電流 (ka)沖擊電流 (ka)短路容量 (mva) k12306.67716.9972661 k21155.01612.7691000 k31141.222104.934750 26 5. 高壓電器的選擇 高壓電器一般有電抗器、電流電壓互感器、熔斷器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、避雷 器等等。他們的合理選擇直接關(guān)系到其它設(shè)備（如變壓器、發(fā)電機(jī)等）及整個(gè)電網(wǎng)的 安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。所以在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、 可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電器。盡管 電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同， 但對(duì)它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn) 行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。 5.1 概述 5.1.1 高壓電器選擇的一般原則： （1）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展； （2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核； （3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； （4）與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致； （5）同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種； （6）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電氣設(shè)備型號(hào)一致； （7）選用新產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。 并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的產(chǎn)品時(shí)應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。 5.1.2 高壓電器選擇的技術(shù)條件： 選擇的高壓電器，應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正 常運(yùn)行。同時(shí)，所選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備應(yīng)按短路條件下進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)。各種高 壓設(shè)備的一般技術(shù)條件如表 5-1 所示： 1.長期工作條件 27 電壓 選取電器允許的最高工作電壓不低于最高工作電壓，即 max u g u gmax uu 表 5-1 高壓電器技術(shù)條件 短路穩(wěn)定性 序號(hào)電器名稱 額定 電 壓 （ka） 額定