220KV變電所電氣部分設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計論文任務(wù)書姓名 班號 秋電氣班 院系 同組姓名 指導(dǎo)教導(dǎo) XXXX 一、 課題名稱（論文標題）某220KV變電所一次部分電氣初步設(shè)計二、 課題內(nèi)容本次設(shè)計的課題是一座220KV變電站一次初步設(shè)計，該變電所是一座地區(qū)性的重要樞紐變電所，它擔負著220KV和110KV兩個電壓等級之間的功率交換。今欲組建的220KV降壓變電所位于某中型城市近郊，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，且附近還有地區(qū)負荷。因而，該地區(qū)工農(nóng)業(yè)負荷集中，需電量大。而原有的220KV變電所和火電廠對某些大型電力用戶供電距離過大，使電壓質(zhì)量不能很好地滿足要求，供電可靠性達不到預(yù)期要求。所以這些條件為組建220KV變電所提供了必要性，也

2、正是建所的主要目的。220KV降壓變電所位于該地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的樞紐點上，地勢平坦，交通方便。高壓側(cè)以接受系統(tǒng)電能為主，降壓后供電給本地區(qū)的110KV變電所用戶。因此它屬于地區(qū)變電所，對本地區(qū)的正常供電起到了重要作用。若全所停電，造成重要經(jīng)濟損失，甚至危及生命。本所電壓等級為220/110/10KV。其中220KV電壓等級母線有2回輸出線路；110KV電壓等級送出2回線路；在低壓側(cè)10KV送出12回線路并全部采用電纜出線。這篇論文是經(jīng)我國現(xiàn)行的各有關(guān)規(guī)范，規(guī)程和技術(shù)標準為依據(jù)。此設(shè)計是一個初步設(shè)計，在參考有關(guān)資料和書籍的基礎(chǔ)上，完成設(shè)計任務(wù)書上的所有要求，并且在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，力爭使設(shè)計方案達到最優(yōu)

3、狀況。三、課題任務(wù)要求1、電氣主接線設(shè)計。 2、短路電流計算及設(shè)備選擇。 3、配電裝置設(shè)計。 4、防雷保護與接地設(shè)計。四、同組設(shè)計者無五、主要參考文獻1 王梅義. 220-500KV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程. 北京：水利電力出版社， 1995年 2 李強. 220330KV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程. 北京：中國電力出版社， 1989年 3 朱力. 電力工程設(shè)計手冊. 天津：天津大學出版社， 1989年 4 陳衡. 35-110KV變電所設(shè)計規(guī)范. 北京：中國電力出版社， 1998年 5 陳光琦. 導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程. 北京：中國電力出版社， 2002年 6 賀家李、宋從矩. 電力設(shè)備過電壓保護技術(shù)規(guī)程

4、. 北京：中國電力出版社， 2003年 7 周文俊. 高壓配電裝置技術(shù)規(guī)程. 北京：電力工業(yè)出版社， 1999年 8 莊日平. 短路電流計算. 北京：水利電力出版社， 1994年 9 張國華. 繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程. 北京：中國電力出版社，1996年 10 張道民. 發(fā)電廠電氣部分. 北京：第三版. 水利電力出版社， 1999年 指導(dǎo)教師簽字 教研室主任簽字 年 月 日摘 要該地區(qū)工農(nóng)業(yè)負荷集中，需電量大。而原有的220KV變電所和火電廠對某些大型電力用戶供電距離過大，使電壓質(zhì)量不能很好地滿足要求，供電可靠性達不到預(yù)期要求。所以這些條件為組建220KV變電所提供了必要性，也正是建所的

5、主要目的。分別以110KV和10KV的電壓向附近工業(yè)部門供電，設(shè)計要求采用220KV出線2回,110KV出線2回，10KV出線12回（電纜）?；谏鲜鰲l件，變電站的設(shè)計在滿足國家設(shè)計標準的基礎(chǔ)上，盡量考慮當?shù)氐膶嶋H情況。形式上采用獨立變電站。主變壓器采用滿足需求的三繞組變壓器，一次設(shè)備的選取都充分考慮了生產(chǎn)的需要。在防雷上采用通用的防雷設(shè)計方法。在保證供電可靠性的前提下，減少事故的發(fā)生，降低運行費用。關(guān)鍵詞：220KV變電站；繼電保護；防雷；可靠性目 錄設(shè)計任務(wù)書.1摘要 3第1章 引言.6第2章 設(shè)計說明書.72.1 總體分析72.1.1 變電所總體分析.72.1.2 負荷分析.72.1.3

6、 主變壓器的選擇.72.2 電氣主接線設(shè)計.92.2.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求和基本原則102.2.2 各電壓等級電氣主接線設(shè)計.112.3 短路電流計算.142.3.1 短路電流計算的目的與系統(tǒng)運行方式的確定142.3.2 短路形式的確定與短路計算點的確定152.3.3 短路電流的計算152.4電氣設(shè)備選擇.182.4.1 選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的一般條件.182.4.2 電氣設(shè)備的形式選擇.192.4.3 電氣設(shè)備和導(dǎo)體選擇結(jié)果覽表.202.5配電裝置及總平面布置設(shè)計.212.5.1 配電裝置設(shè)計原則.222.5.2 形式選擇與配電裝置選擇.222.5.3 總平面設(shè)計.232.6防雷設(shè)計.

7、232.6. 1防雷設(shè)計原則.232.7繼電保護的規(guī)劃設(shè)計.242.7.1 變壓器主保護.252.7.2 變壓器后備保護.252.7.3 母線保護.25第3章 設(shè)計計算書263.1短路電流計算的目的.263.2短路電流的計算.263.2.3 參數(shù)計算.273.2.4各短路點短路電流的計算28第4章 電氣設(shè)備的選擇.384.1 220kV側(cè)電氣設(shè)備選擇.384.1.1 高壓斷路器的選擇.384.1.2 隔離開關(guān)的選擇.394.1.3 電壓互感器的選擇.394.1.4 電流互感器的選擇.394.1.5 母線的選擇.404.1.6 母線支柱絕緣子的選擇.404.1.7 穿墻套管的選擇.404.2 1

8、10kV側(cè)電氣設(shè)備選擇.414.2.1 高壓斷路器的選擇.414.2.2 隔離開關(guān)的選擇.424.2.3 電壓互感器的選擇.434.2.4 電流互感器的選擇.434.3 10kV側(cè)電氣設(shè)備選擇.434.3.1 高壓斷路器的選擇.434.3.2 隔離開關(guān)的選擇.444.3.3 電壓互感器的選擇.454.3.4 電流互感器的選擇.454.3.5 10kV母線的選擇.454.3.6 母線支柱絕緣子的選擇.464.3.7 穿墻套管的選擇.47結(jié)束語48參考文獻 .49致謝 .50第1章 引言電力事業(yè)的日益發(fā)展緊系著國計民生。它的發(fā)展水平和電氣的程度，是衡量一個國家的國民經(jīng)濟發(fā)展水平及其社會現(xiàn)代化水平高

9、低的一個重要標志。黨的十六大提出了全面建設(shè)小康社會的宏偉目標，從一定意義上講，實現(xiàn)這個宏偉目標，需要強有力的電力支撐，需要安全可靠的電力供應(yīng)，需要優(yōu)質(zhì)高效的電力服務(wù)。本畢業(yè)設(shè)計是在完成本專業(yè)所有課程后進行的綜合能力考核。通過對原始資料的分析、主接線的選擇及比較、短路電流的計算、主要電器設(shè)備的選擇及效驗、線路圖的繪制以及避雷器針高度的選擇等步驟、最終確定了220kV變電站所需的主要電器設(shè)備、主接線圖以及變電站防雷保護方案。通過本次畢業(yè)設(shè)計，達到了鞏固“發(fā)電廠電氣部分”課程的理論知識，掌握變電站電氣部分和防雷保護設(shè)計的基本方法，體驗和鞏固我們所學的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)知識的水平和能力，培養(yǎng)我們運用所學知

10、識去分析和解決與本專業(yè)相關(guān)的實際問題，培養(yǎng)我們獨立分析和解決問題能力的目的。務(wù)求使我們更加熟悉電氣主接線，電力系統(tǒng)的潮流及短路計算以及各種電力手冊及其電力專業(yè)工具書的使用，掌握變電站電氣部分和防雷保護設(shè)計的基本方法，并在設(shè)計中增新、拓寬。提高專業(yè)知識，完善知識結(jié)構(gòu)，開發(fā)創(chuàng)造型思維，提高專業(yè)技術(shù)水平和管理，增強計算機應(yīng)用能力，成為一專多能的高層次復(fù)合型人才。第2章 設(shè)計說明書2.1總體分析2.1.1變電所總體分析今欲組建的220KV降壓變電所位于某中型城市近郊，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，且附近還有地區(qū)負荷。因而，該地區(qū)工農(nóng)業(yè)負荷集中，需電量大。而原有的220KV變電所和火電廠對某些大型電力用戶供電距

11、離過大，使電壓質(zhì)量不能很好地滿足要求，供電可靠性達不到預(yù)期要求。所以這些條件為組建220KV變電所提供了必要性，也正是建所的主要目的。220KV降壓變電所位于該地區(qū)網(wǎng)絡(luò)的樞紐點上，地勢平坦，交通方便。高壓側(cè)以接受系統(tǒng)電能為主，降壓后供電給本地區(qū)的110KV變電所用戶。因此它屬于地區(qū)變電所，對本地區(qū)的正常供電起到了重要作用。若全所停電，造成重要經(jīng)濟損失，甚至危及生命。本所電壓等級為220/110/10KV。其中220KV電壓等級母線有2回輸出線路；110KV電壓等級送出2回線路；在低壓側(cè)10KV送出12回線路并全部采用電纜出線。2.1.2負荷分析變電所綜合最大負荷是選擇主變壓器容量及臺數(shù)配置的依

12、據(jù)。將變電所供電范圍內(nèi)所有用戶的負荷相加乘以同時系統(tǒng)，并考慮網(wǎng)損后即可得變電所的最大綜合負荷。其中，各電力用戶的最大綜合負荷不一定出現(xiàn)在同一時間。因此，變電所的綜合最大負荷不是各用戶最大負荷的直接相加，而是比它們的總和要小些。2.1.3主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電所中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。根據(jù)有關(guān)220-500KV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJ2-88中的規(guī)定，便可選擇主變壓器的臺數(shù)、容量和形式。該規(guī)程有關(guān)內(nèi)容如下：第4.1.1條：主變壓器容量和臺數(shù)的選擇。凡裝有兩臺（組）及以上主變壓器的變電所，其中一臺（組）事故，停運后，其余主變壓器應(yīng)保證該所全部負荷的70%，在計

13、及過負荷能力的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的級和級負荷。第4.1.2條：與電力系統(tǒng)連接的220330KV變壓器，若不受運輸條件的限制，應(yīng)選用三相變壓器。第4.1.4條：220330KV具有三種電壓的變電所中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器額定容量的15%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無功補償設(shè)備時，均采用三繞組變壓器。本設(shè)計中，本變電所有兩條110KV出線給用戶供電，假設(shè)最大負荷合計為45000KW，功率因數(shù)經(jīng)補償后為cos=0.86。有12條10KV出線給用戶供電，最大負荷合計為：50000KW，功率因數(shù)經(jīng)補償后為cos=0.86。故主變壓器額定容量的選擇應(yīng)滿足主變壓器在計算負荷通過時不至

14、于過熱損壞，具體選擇如下：主變壓器的額定容量Sbn應(yīng)滿足2條110KV用戶和12條10KV用戶以及本變電所照明、二次回路、檢修及生活等用電設(shè)備總計算負荷Sjs的需要。即：SbnSjsSjs=(45000+50000)/0.86 =95000/0.86 =.12(KVA)由計算結(jié)果可知，主變壓器容量的選擇應(yīng)能滿足5-10年負荷的發(fā)展，并考慮10-20年的負荷遠期規(guī)劃。按照遠期負荷規(guī)劃，應(yīng)選擇2臺KVA的變壓器。主變壓器形式的選擇:選擇主變壓器時應(yīng)從相數(shù)、繞組數(shù)、冷卻方式、接線組別等方面選擇。(1) 相數(shù)的確定：主變壓器采用三相或單相，主要考慮變壓器的容量制造水平、可靠性要求以及運輸條件等因素。當

15、不受運輸條件限制時，在330KV及以下的變電所中一般都應(yīng)選用三相變壓器。(2) 繞組數(shù)的確定：主變壓器按其繞組數(shù)分類有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式及低壓繞組分裂式等形式。本變壓器選三繞組式。(3) 冷卻形式的確定：變壓器的冷卻形式主要有自然風冷、強迫循環(huán)水（風）冷、強迫空氣冷卻、強迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻等。大容量變壓器一般采用強迫型的冷卻方式。本所變壓器容量為KVA，屬于大容量變壓器，故本所采用強迫油循環(huán)風冷。(4) 調(diào)壓方式：為了保證發(fā)電廠或變電所的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。調(diào)壓方式主要有無載調(diào)壓和有載調(diào)壓。根據(jù)本設(shè)計的原始資料知本所變壓器采用的是有載調(diào)壓方式。(5) 繞組接線組別確定

16、：變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組接線方式只有星型“Y”和三角形“”兩種。我國110KV及以上電壓變壓器都采用連接；35KV采用連接，其中性點多通過消弧線圈接地；35KV以下高電壓變壓器三相繞組都采用連接。因連接具有消除或限制三次諧波，對電流和電壓質(zhì)量波形等的不良影響。因此，本所主變壓器采用常規(guī)接線組別，即：Yn yno d11(6) 線圈種類的確定：變壓器線圈通常有鋁制和銅制兩種。鋁線圈價格便宜，但銅線圈導(dǎo)電能力高，線損小。在此選用銅制線圈。(7) 主變壓器中性點絕緣子水平的選擇：主變壓器中性點絕緣水平有兩種情況：全絕緣和分級絕緣。全絕緣：

17、即中性點的絕緣水平與繞組首端的絕緣水平相同。分級絕緣：即中性點的絕緣水平低于繞組首端的絕緣水平。在220KV及更高的變壓器中采用分級絕緣的經(jīng)濟效益是比較顯著的。而且運輸、安裝方便。但必須采用主變中性點（高中壓側(cè)）裝設(shè)專用避雷器加以絕緣保護，并且所選的中性點避雷器必須與中性點絕緣等級相當。所以，本所主變壓選用中性點半絕緣（分級絕緣中的一種）。現(xiàn)將所選的主變壓器容量、臺數(shù)及形式等參數(shù)列于下表中，如下：表2-1主變壓器參數(shù)主變型號臺數(shù)繞組連接組別電 壓體積(長寬高)備注高壓中壓低壓SFPS7-2Yn yno d11220110100沈變注：型號含義 S三相 F風冷 P-強迫 S三繞組2.2電氣主接線

18、設(shè)計電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求，組成接受和分配電能的電路成為傳輸強電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主接線。用規(guī)定的設(shè)備、文字和圖形等符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。電氣主接線代表了發(fā)電廠或變電所電氣部分主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分。它直接影響運行的可靠性、靈活性，并對電氣選擇、配電裝置、布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線的正確、合理設(shè)計，必須綜合處理各個方面的因素，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟論證比較后方可確定。2.2.1 電氣主接線設(shè)計的基本要求和基本原

19、則2.2.2.1 接線設(shè)計的基本要求根據(jù)我國能源部關(guān)于220330KV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程 SDJ2-88規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點等條件確定。并綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴建等要求?！睂﹄姎庵鹘泳€設(shè)計的基本要求，概括地說應(yīng)包括可靠性、靈活性、經(jīng)濟性及可擴建性四方面。(1) 可靠性所謂可靠性是指電氣主接線能可靠地工作，以保證對用戶不間斷地供電。評價主接線的指標是：斷路器檢修時是否影響供電。線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否保證對

20、重要用戶的供電。變電所全部停電的可靠性。(2) 靈活性主接線的靈活性有以下幾點要求：調(diào)度時，應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器與線路，電度配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。檢修時，可方便地停運斷路器、母線及其幾許電保護設(shè)備，進行安全檢修，而不至于影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電。擴建時，可以容易地從初期接線過度到最終接線。在不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝機組、變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。(3) 經(jīng)濟性接線在滿足可靠性、磷火性要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。投資省占地面積少電能損失少。2.2.2.2電氣主接

21、線設(shè)計的基本原則(1) 考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用： 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定電氣主接線的主要因素。本所是環(huán)網(wǎng)接入系統(tǒng)中220/110/10KV三個電壓等級的地區(qū)變電所，對于地區(qū)負荷具有重要意義和作用。(2) 考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模： 變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)劃進行設(shè)計。(3) 考慮負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響：對重要的級和級負荷必須有兩個獨立電源供電，主接線在回數(shù)較多的條件下采用旁母接線。(4) 考慮主變臺數(shù)及容量對主接線的影響：本所有兩臺120MVA的主變壓器，屬大型變壓器，故其要求有很高的接線形式，如：雙母線形式等。2.2.2各

22、電壓等級電氣主接線設(shè)計根據(jù)我國能源部有關(guān)220330KV變電所設(shè)計技術(shù)規(guī)程SDJ2-88規(guī)定：第4.2.4條：220KV變電所中的110KV配電裝置，當出線回數(shù)在6回以上時，宜采用雙木锨接線。220KV變電所中的220KV配電裝置出線在4回及以上時采用雙母線或其它接線，220KV變電所中的110KV出線回數(shù)為6回及以上，220KV出線回數(shù)4回以上時，可裝設(shè)專用旁母。第4.2.6條：凡設(shè)有旁路母線的63500KV配電裝置，主變壓器回路數(shù)中的斷路器均宜接入旁路母線。根據(jù)有關(guān)35-110KV變電所設(shè)計規(guī)范 規(guī)定：第3.2.5條：當變電所裝有兩臺主變壓器時，6-10KV側(cè)采用分段單母線。各電壓等級電氣

23、主接線設(shè)計：根據(jù)原始資料，現(xiàn)分別分析各電壓等級可能采用的最佳方案列出，以篩選組合的方法組成最佳可比方案，進行經(jīng)濟技術(shù)比較。(1) 220KV側(cè)電氣主接線設(shè)計本所220KV電壓級母線有3回輸出線路，根據(jù)有關(guān)規(guī)程和經(jīng)驗，列出2個可比性方案進行比較，如下表所示表 2-2 220KV側(cè)電氣主接線設(shè)計方案比較方案要求：雙母線接線：單母線帶旁路接線可靠性通過隔離開關(guān)的倒換操作可以輪流檢修一組母線而不使供電中斷。 一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電。檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時，只需斷開所連的母線，閉合另一對應(yīng)的隔離開關(guān)不使回路斷電。該接線簡單清晰投資略小。檢修任一出險斷路器時，由旁路斷路器代替被檢修的出險斷路

24、器工作，不需停電。母線檢修或故障時，其220KV配電裝置則全部停電。靈活性各個電源和回路負荷可以任意分配到某一母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運行方式、調(diào)度和潮流變化的需要。通過倒換操作可組成各種運行方式：單母線分段（帶旁母）運行/單母線（帶旁母）運行/固定連接方式運行等。擴建方便，向雙母線左右任一方向擴建，在施工中不會造成原有回路停電。該接線方式只有一條母線，檢修母線時會造成整個回路停電。檢修任一出線斷路器時，該回路必須停電才能檢修。設(shè)置旁路母線的目的就是可以不停電地檢修任一出線斷路器。此接線方式?jīng)]有雙母線接線方式靈活、方便。經(jīng)濟性此方式與方案相比停電的機會減少了，必須停電的時間縮短了，減

25、小了經(jīng)濟損失，也利用其靈活性，方便施工，減少投資。旁路母線系統(tǒng)增加了許多設(shè)備，造價昂貴，運行復(fù)雜，增加了投資。 經(jīng)過兩個方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，方案比方案更可靠，更靈活，具有較好的經(jīng)濟性。(2) 110KV側(cè)電氣主接線設(shè)計由于此電壓級的出線僅為2回，按照規(guī)程要求，采用橋形接線形式。同樣列出兩個方案。方案：內(nèi)橋接線；方案：角形接線。兩個方案的比較列于下表中：表 2-3 110KV側(cè)電氣主接線設(shè)計方案比較方案要求：內(nèi)橋接線：角形接線可靠性當檢修橋斷路器時，為不使系統(tǒng)開環(huán)運行，可增設(shè)“外跨條”，靠跨條維持兩臺主變并列運行?？鐥l上串聯(lián)兩組隔離開關(guān)，是為了在檢修跨條隔離開關(guān)時，不必為了安全而全部停電，增加了

26、可靠性。開環(huán)運行時某一線路或斷路器故障，將造成供電絮亂，使相鄰?fù)旰玫脑荒馨l(fā)揮作用，被迫停運，降低了可靠性。靈活性當輸電線路較長，故障機會較多，而變壓器有不需經(jīng)常切換時，采用此接線形式比較方便、靈活。 經(jīng)適當布置可較容易過度成單母線分段或雙母線分段。開換運行與閉環(huán)運行時工作電流相差很大，且每一回路連接兩臺斷路器，每一斷路器又連接兩個回路，使繼電保護整定和控制都比較復(fù)雜。經(jīng)濟性高壓電阻少，布置簡單，造價低。此接線方式建成后擴建比較困難，增加投資。經(jīng)過兩個方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，方案比方案更可靠、靈活，經(jīng)濟性較好。(3) 10KV側(cè)電氣主接線設(shè)計鑒于出線回路多，且為直饋線，電壓又較低，宜采用屋內(nèi)配電

27、，其負荷也較低。用樣，此電壓級的電氣主接線也采用兩個方案。方案：單母線分段接線；方案：單母線接線。兩個方案優(yōu)缺點的比較列于下表中：表2-4 10KV側(cè)電氣主接線設(shè)計方案比較方案優(yōu)缺點：單母線分段接線：單母線接線優(yōu)缺點當任一母線或某一臺母線隔離開關(guān)故障及檢修時，自動或手動跳開分段斷路器，僅為一半線路停電，另一母線上的各回路仍可正常運行。對重要回路，均以雙回路供電，保證供電的可靠性。接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴建，也便于采用成套配電裝置，隔離開關(guān)僅用于檢修，不作為操作電器，不易發(fā)生誤操作?？煽啃圆桓?，不夠靈活。斷路器檢修時該回路需停電，母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時則需全部停電。經(jīng)過兩個

28、方案的技術(shù)經(jīng)濟比較，方案比方案更可靠、更靈活。 兩個方案的電氣主接線如圖2-1和圖2-2所示： 圖2-1 方案 圖2-2 方案 綜上所述，根據(jù)每個電壓等級電氣主接線的兩個方案的比較，在技術(shù)上、優(yōu)缺點上，每個電壓等級電氣主接線的方案比方案明顯合理，且更可靠，更靈活；在經(jīng)濟上也比較占優(yōu)勢。鑒于該變電所為地區(qū)變電所，應(yīng)以可靠性和靈活性為主。所以經(jīng)綜合分析，選用方案為最終設(shè)計方案。即：220KV側(cè)電氣主接線為雙母線分段形式；110KV側(cè)電氣主接線為內(nèi)橋接線形式；10KV側(cè)電氣主接線為單母線分段接線形式。2.3短路電流計算2.3.1 短路電流計算的目的與系統(tǒng)運行方式的確定2.3.1.1 短路電流計算的目

29、的：本設(shè)計中計算短路電流另成一章，可知其具有一定的意義。其目的主要是為了進行電氣設(shè)備的選擇與校驗。2.3.1.2 系統(tǒng)運行方式的確定:由電力系統(tǒng)相關(guān)教材可知，系統(tǒng)運行方式主要有三種，即：最大運行方式、正常運行方式和最小運行方式。本次設(shè)計中不采用正常運行方式，故僅介紹其它兩種運行方式。(1) 系統(tǒng)最大運行方式：根據(jù)系統(tǒng)最大負荷的需要，電力系統(tǒng)中的所有可以投入的發(fā)電設(shè)備都投入運行（全部或絕大部分運行），以及所有線路和規(guī)定接地的中性點全部投入運行的方式。該運行方式是考慮了系統(tǒng)510年的發(fā)展，對于本次設(shè)計要考慮兩臺主變投入運行，該運行方式主要用在電氣設(shè)備的選擇、校驗和繼電保護的規(guī)劃設(shè)計中。(2) 系統(tǒng)

30、最小運行方式：根據(jù)系統(tǒng)負荷為最小，投入與之相適應(yīng)的發(fā)電設(shè)備，且系統(tǒng)中性點有少部分接地的運行方式。此方式主要針對近期系統(tǒng)規(guī)模而言（一臺主變投入運行）主要用在保護的靈敏度校驗中。2.3.2 短路形式的確定與短路計算點的確定2.3.2.1 短路形式的確定：三相系統(tǒng)中短路的基本類型有四種，分別為：三相短路，兩相短路，兩相接地短路，單相接地短路。電氣設(shè)備的動穩(wěn)定校驗與熱穩(wěn)定校驗，一般按三相短路計算，這主要使用于變電所中。因為變電所距電源電氣距離較遠，三相短路時發(fā)熱嚴重。發(fā)電廠附近，當計算電抗較?。╔JS0.6）時，電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定校驗按兩相短路來驗算。因為兩相短路時發(fā)熱最嚴重。對于本次設(shè)計，穩(wěn)定校驗均采

31、用三相短路的條件來分析。2.3.2.2 短路計算點的確定：選取短路點的個數(shù)，主要依據(jù)變電所的電壓等級數(shù)，本所有三個電壓等級，故應(yīng)至少選擇三個短路電流計算點,分別代表220KV、110KV和10KV工作母線上的短路點。即（K1、K2和K3）然后根據(jù)這三個短路點來依次計算對應(yīng)點的短路電流值，并利用這三個短路電流值來分別校驗對應(yīng)電壓等級母線上的電氣設(shè)備，及與母線相連的進出線上的電氣設(shè)備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗。若滿足要求，則不需要再計算。否則，若某個（些）電氣設(shè)備經(jīng)校驗不滿足，則要針對這個（些）電氣設(shè)備重新確定一個（些）短路點再進行短路電流計算，然后再校驗，或者改用性能更好的電氣開關(guān)設(shè)備。2.3.3 短

32、路電流的計算高壓短路電流的計算一般只計及各元件（即發(fā)電機、變壓器、線路）等的電抗，采用標么制中各物理量均用標么制來表示，使運算步驟簡單，數(shù)值簡明，便于分析。標么制一般數(shù)學表達式為：標么制（相對值）=2.3.3.1 基準值的選取基準值有四個：分別為基準容量（S），基準電壓（），基準電流（）和基準電抗（）。其選取有一定的隨意，不過，為了計算方便，對于本設(shè)計中通常選取基準容量S=100MVA，基準電壓=各電壓級的平均額定電壓，即對本變電所有：S=230KV，115KV和10.5KV。當基準容量（MVA）與基準電壓（KV）選定后，基準電流（KV）與基準阻抗（）便已決定?；鶞孰娏?，基準阻抗=（近似計算

33、法）2.3.3.2 各元件電抗標么值的計算(1) 系統(tǒng)S或發(fā)電廠T的等效電抗標么值： 式中：、為系統(tǒng)或發(fā)電廠以其本身容量為基準值等效電抗標么值。(2) 線路電抗標么值：式中：為線路單位長度電抗值，其中單導(dǎo)線=0.4/KM，兩分裂導(dǎo)線=0.31/KM。(3) 電抗器標么值： 式中：% 為電抗器銘牌上的電抗百分數(shù)，、為其額定電壓與額定電流。(4) 變壓器電抗標么值：本設(shè)計中主變?yōu)槿@組且已給出了各繞組兩兩之間的短路電壓百分數(shù)，即：%、%、%，則可求出各繞組的短路電壓百分數(shù)分別為：=%+%-%=%+%-%=%+%-%然后按各雙繞組變壓器相似的計算公式求出變壓器各繞組電抗的標么值：，2.3.3.3 各

34、短路點短路電流的計算：(1) 網(wǎng)絡(luò)化簡，得到各電源對短路點的轉(zhuǎn)移電抗（）。(2) 求各電源的計算電抗。（將各轉(zhuǎn)移電抗按各電源歸算）=(3) 查運算曲線，得到以電源容量為基準容量的各電源送至短路點電流的標么值，即：、。(4) 求(3)中各電流的有名值之和，即為短路點的短路電流。（求出各電流有名值、沖擊值）。本設(shè)計中有電源、和系統(tǒng)3個電源，現(xiàn)將各短路電流計算值列于下表中，計算過程詳見計算書短路電流計算值（KA）短路點220KV側(cè)（K1點）12.1912.5211.6331.08110KV側(cè)（K2點）4.013.94.010.2310KV側(cè)（K3點）64.2662.0965.85163.86表2-5

35、 短路電流計算值2.4電氣設(shè)備選擇本次設(shè)計中電氣選擇的主要任務(wù)：選擇本變電所主變的臺數(shù)、容量和類型，選擇各電壓等級的斷路器，相應(yīng)的隔離開關(guān)，用于保護和測量用的電流互感器，將高壓變成低壓的電壓互感器，以及各電壓等級的母線，支柱絕緣子與穿墻套管等。高壓斷路器的主要功能是:正常運行時,用它來倒換運行方式,把設(shè)備或線路接入電路或退出運行,起著控制作用;當設(shè)備或線路發(fā)生故障時,能快速切除故障回路,保證無故障部分能正常運行,其保護作用。隔離開關(guān),在檢修電氣設(shè)備時,用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離.在倒閘操作時,投入備用母線或旁路母線以改變運行方式,配合斷路器完成操作,同時隔離開關(guān)還可以用來分合小電流

36、。電流互感器與電壓互感器,是將一次回路的大電流或大電壓轉(zhuǎn)化為標準的二次測的低電流和低電壓,以保證設(shè)備和人身安全。穿墻套管有瓷絕緣和油紙電容式絕緣兩種，前者用于635KV系統(tǒng)，后者用于60500KV中性點直接接地系統(tǒng)。2.4.1 選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備的一般條件(1) 按照正常工作電壓選擇設(shè)備額定電壓所選設(shè)備的最高允許電壓必須高于或等于所在電網(wǎng)的最高運行電壓。設(shè)備允許長期承受的最高工作電壓，廠家一般規(guī)定為相應(yīng)電網(wǎng)額定電壓的1.14.15倍，而電網(wǎng)實際運行的最高工作電壓也在此范圍內(nèi)，可用下式表示： 式中 設(shè)備所在電網(wǎng)的額定電壓，KV。 設(shè)備的額定電壓，KV。(2) 按工作電流選擇設(shè)備額定電流所選設(shè)備的

37、額定電流應(yīng)大于或等于所在回路的最高長期工作電流：應(yīng)當注意，有關(guān)手冊中給出的各種電器的額定電流，均是按標準環(huán)境條件確定的。當設(shè)備實際使用環(huán)境不同時，應(yīng)對其額定電流進行修正。(3) 按照經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體按照經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)體截面可使得年計算費用最低。對應(yīng)不同種類的導(dǎo)體和不同的最大負荷利用小時數(shù)，將有一個年計算費用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟電流密度J，導(dǎo)體的經(jīng)濟截面S = /J。上式中正常工作時的最大持續(xù)電流。根據(jù)導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程 第2.1.6條規(guī)定，除配電裝置的匯流母線以外較長導(dǎo)體的截面應(yīng)按照經(jīng)濟電流密度來選擇，選擇后應(yīng)按照長期發(fā)熱來校驗。根據(jù)導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程 第2.3.1條規(guī)定2

38、0KV及以下回路的正常工作電流在4000A及以下時，宜選用矩形導(dǎo)體，在40008000A時，宜選用槽形導(dǎo)體。110KV及以上高壓配電裝置，當采用硬導(dǎo)體時，宜用鋁合金管形導(dǎo)體，也可選用軟導(dǎo)體，如鋼芯鋁鉸線，組合導(dǎo)線等。2.4.2 電氣設(shè)備的型式選擇2.4.2.1 主母線的選擇根據(jù)導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程 第2.1.3條規(guī)定載流導(dǎo)體宜采用鋁質(zhì)材料。2.4.2.2 斷路器的選擇按照電力工程設(shè)計手冊 中高壓斷路器選擇規(guī)定：斷路器型式的選擇除應(yīng)滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和運行維護，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定選擇斷路器。2.4.2.3 隔離開關(guān)的選擇根據(jù)發(fā)電廠電氣部分 附錄三選擇隔離開關(guān)

39、。2.4.2.4 電壓互感器的選擇根據(jù)導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程 第10.0.3條的規(guī)定，電壓互感器的型式應(yīng)按下列使用條件選擇：(1) 320KV屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。(2) 35KV配電裝置宜采用電磁式電壓互感器。(3) 110KV及以上配電裝置，當容量和準確度等級滿足要求時，宜采用電容式電壓互感器。2.4.2.5 絕緣子的選擇根據(jù)導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)程 第11.0.7條的規(guī)定，屋外絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子，屋外支柱絕緣子需倒裝時，采用懸掛式支柱絕緣子。屋內(nèi)支柱絕緣子宜采用聯(lián)合膠裝的多棱式支柱絕緣子。2.4.2.6 穿墻套管的選擇根據(jù)導(dǎo)體和

40、電器選擇技術(shù)規(guī)程 第11.0.8條的規(guī)定，屋內(nèi)配電裝置宜采用鋁導(dǎo)體穿墻套管，對于母線型穿墻套管應(yīng)校核窗口允許穿過的母線尺寸。2.4.3電氣設(shè)備和導(dǎo)體選擇結(jié)果覽表表2-6 高壓斷路器選擇結(jié)果電 壓等 級型號計 算 數(shù) 據(jù)技 術(shù) 數(shù) 據(jù)KVAKAKAKASKVAKAKAKAS220VSW6-220/1200220330.6712.1931.08396.4220120021551764110VSW4-110/1000110661.54.0110.2350.4411010002155102410VSN4-10G/800010727564.26163.861514210800010530029929表2

41、-7 隔離開關(guān)選擇結(jié)果電壓等級型 號計 算 數(shù) 據(jù)技 術(shù) 數(shù) 據(jù)KV AKAKAKASKVAKAKAKAS220KVGW7-220、220D/600220330.6712.1931.08396.4220600552205110KVGW5-110GK110661.54.0110.2350.44110100083250010KVGN10-10T/900010727564.26163.861514210900030050000表2-8 電壓互感器選擇結(jié)果電 壓 等 級安裝地點型 號220220KV進線YDR-220220KV母線JCC2-220110110KV母線JCC2-1101010KV母線JS

42、JW-10表2-9 電流互感器選擇結(jié)果電 壓 等 級安裝地點型 號220220KV進線LCW-220220KV母線LCW-220110110KV母線LCWD-1101010KV母線LMZ-15表2-10母線選擇結(jié)果電 壓等 級型 號選 擇 結(jié) 果計 算 結(jié) 果Smm放置方式Amm220KVLWY-220-10-505（矩形）250平放70330.67228.8532.510KVLWY-10-6870（槽型）6870Y-Y彎曲707275150032.5表2-11 支柱絕緣子、穿墻套管選擇結(jié)果電 壓 等 級設(shè)備名稱類 型型 號220KV支柱絕緣子戶外ZS-220穿墻套管戶外CR-220-6001

43、0KV支柱絕緣子戶外ZPD-10-35穿墻套管戶外ZPD-10-35注：電氣設(shè)備選擇具體計算見計算書。2.5配電裝置及總平面布置設(shè)計2.5.1配電裝置設(shè)計原則(1) 高壓配電裝置的設(shè)計必須認真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，并應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)條件、自然環(huán)境特點和運行、檢修等要求，合理地制訂布置方案和選用設(shè)備，并積極慎重地采用新布置、新設(shè)備和新材料，使設(shè)計做到技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、維護方便。(2) 配電裝置中相鄰帶電部分的額定電壓不同時，應(yīng)按較高的額定電壓確定其安全凈距。(3) 屋外配電裝置帶電部分的上面或下面不應(yīng)有照明、通信和信號線路架空跨越或穿過；屋內(nèi)配電裝置帶電部分的上面不應(yīng)有明敷或動力線路

44、跨越。(4) 考慮地理情況的環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地。35KV及以下宜采用屋內(nèi)布置。2.5.2型式選擇與配電裝置選擇2.5.2.1形式的選擇配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關(guān)電器、保護和測量電器、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。按電器裝設(shè)地點不同，可分為屋內(nèi)和屋外；按組裝方式，又可分為裝配式和成套式。配電裝置的型式選擇，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，逼供結(jié)合運行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。一般情況下，在大、中型發(fā)電廠和變電所中，35KV及以下的配電裝置宜采用屋內(nèi)式；110KV及以上多為屋外式。當在

45、污穢地區(qū)或市區(qū)建110KV屋內(nèi)和屋外配電裝置的造價相近時，宜采用屋內(nèi)型。配電裝置設(shè)計的基本步驟：(1) 根據(jù)配電裝置的電壓等級、電器的型式、出線多少和方式，有無電抗器，地形、環(huán)境條件等因素選擇配電裝置的型式。(2) 擬定配電裝置的配置圖。(3) 按照所選設(shè)備的外形尺寸、運輸方法、檢修及巡視的安全和方便等要求，遵照規(guī)程參考典型設(shè)計繪制圖。2.5.2.2 220KV電壓級配電裝置選擇選擇配電裝置的型式，應(yīng)考慮所在地區(qū)的地理情況及環(huán)境條件，因地制宜，節(jié)約用地，并結(jié)合運行及檢修要求，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。分相中型配置與普通中型配置不同的是將一組母線隔離開關(guān)分解為A、B、C三相，每相隔離開關(guān)布置在該母線

46、之下，可取消復(fù)雜的雙層結(jié)構(gòu)，布置清晰，可節(jié)約用地20%30%。屋外配電裝置的型式除與主接線有關(guān)，還與場地位置、面積、地質(zhì)、地形條件及總體布置有關(guān)，并受材料供應(yīng)、施工、運行和檢修要求等因素的影響和限制。普通中型配電裝置國內(nèi)采用較多，施工、檢修和運行都比較方便，抗震能力較好，造價比較低。缺點是占地面積較大。一般110220KV很少采用。高型配電裝置的最大優(yōu)點是占地面積少，一般比普通中型節(jié)約用地50%左右。根據(jù)以上原則220KV配電裝置宜采用屋外式、高型配置。2.5.3 總平面設(shè)計在變電所中電氣設(shè)施是總平面布置的主體，布置時應(yīng)考慮電氣設(shè)施之間的有機聯(lián)系和與外界出線方向、出線走廊和市政設(shè)施的配合。降壓

47、變電所主要由屋內(nèi)、外配電裝置、主變壓器、主控制室及輔助設(shè)施等組成?？傮w布置應(yīng)根據(jù)外界條件，依據(jù)配電裝置的電壓等級和型式、出線方向和方式、出線走廊的條件、地形情況等因素，并滿足防火及環(huán)境保護要求，因地制宜進行設(shè)計。2.6防雷設(shè)計電力系統(tǒng)中雷害來源有兩種：1、直擊雷 2、雷電侵入波，其中直擊雷造成的損失最大，可采用避雷針，避雷器等防雷措施來防止直擊雷。 避雷針保護 根據(jù)電力設(shè)備過電壓保護技術(shù)規(guī)程 SDJ779中的規(guī)定：110KV線路，一般沿全線架設(shè)避雷線，在雷擊特別強烈的地方，宜架設(shè)雙避雷線。10KV線路一般不設(shè)全線避雷線。2.6.1防雷設(shè)計原則根據(jù)高壓配電裝置技術(shù)規(guī)程 SDJ779的規(guī)定第70條

48、：獨立避雷針（線）宜設(shè)獨立的接地裝置，獨立避雷針不應(yīng)設(shè)在人經(jīng)常通行的地方，避雷針及其接地裝置與道路或出入口等的距離不宜超過3m，否則應(yīng)采取均壓措施，或鋪設(shè)礫石或瀝青地面。第72條：110KV及以上配電裝置，可將線路的避雷線引接到出線門型架構(gòu)上，3560KV配電裝置，在土壤電阻率不大于500m的地區(qū)，允許將線路的避雷線引接到出線門型架構(gòu)上，但應(yīng)裝設(shè)集中接地裝置。第78條：變電站的每相母線上都應(yīng)裝設(shè)閥型避雷器,應(yīng)以最短的接地線與配電裝置的主接地網(wǎng)連接，同時應(yīng)在其附近架設(shè)集中接地裝置。第83條：連接的三繞組變壓器的10KV繞組，如有開路運行的可能，應(yīng)采用防止靜電感應(yīng)電壓危害該繞組絕緣的措施。在其一相

49、出線上裝設(shè)一只閥型避雷器。下列情況的變壓器中性點應(yīng)裝設(shè)避雷器：(1) 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為分級絕緣且裝有隔離開關(guān)時。(2) 直接接地系統(tǒng)中，變壓器中性點為全絕緣，但變電所為單進線且為單臺變壓器運行時（因多路進線可以分流雷電流）。(3) 不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的中性點一般不必裝設(shè)，但多雷區(qū)且單進線變壓器中性點需裝設(shè)。根據(jù)以上原則本次設(shè)計中避雷器的選擇結(jié)果如下表2-12：表2-12 避雷器的選擇結(jié)果設(shè)備名稱安裝地點型 號避 雷 器220KV母線Y10W5-220110KV進線側(cè)Y10W5-11010KV母線FZ-1010KV出線FZ-10主變中性點FZ-402.7繼電保護的規(guī)劃設(shè)計根據(jù)繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程 SDJ683對