220KV降壓變電所

1、. . . . 220kV降壓變電站電氣部分初步設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一、待設(shè)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用等分析 （一）電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的主要容 在作電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)對(duì)規(guī)劃地區(qū)的近期與遠(yuǎn)景負(fù)荷進(jìn)行調(diào)查研確定出電力負(fù)荷的樹(shù)枝與發(fā)展水平，以作為系統(tǒng)規(guī)劃、變電所布局、電源選點(diǎn)等的依據(jù)。根據(jù)已確定的電力系統(tǒng)負(fù)荷與發(fā)展水平，來(lái)進(jìn)行電力、電量的平衡與電源的規(guī)劃等工作。通常采用的步驟是：1. 根據(jù)電力負(fù)荷發(fā)展的需要與電力系統(tǒng)中現(xiàn)有發(fā)電廠可供電的能力，進(jìn)行初步電力平衡，計(jì)算出規(guī)劃年限需要增加發(fā)電設(shè)備的總?cè)萘俊?. 根據(jù)國(guó)家能源政策與規(guī)劃地區(qū)動(dòng)力資源的情況，以與負(fù)荷特點(diǎn)與發(fā)布情況，進(jìn)行調(diào)查研究，提出幾種電源

2、布點(diǎn)方案；再經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇一個(gè)相對(duì)合理的電源布點(diǎn)方案。3. 國(guó)家推薦的電源規(guī)模和布點(diǎn)方案，再進(jìn)行電力、電量平行，確定出規(guī)劃地區(qū)各電廠的建設(shè)規(guī)模與進(jìn)度。（二）待建變電所的規(guī)劃設(shè)計(jì)待建變電所在城市近郊，向開(kāi)發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，在變電所附近還有地區(qū)負(fù)荷，220KV有7回線路；110KV送出2回線路；在低壓側(cè)10KV有12回線路?？芍撍鶠闃屑~變電所。另外變電所的所址，地勢(shì)平坦，交通方便。2、 主變壓器臺(tái)數(shù)、類型、容量分析與確定、過(guò)負(fù)荷能力校驗(yàn) （一）主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的確定原則 主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)，除依據(jù)輸送容量等原始數(shù)據(jù)外，還應(yīng)考慮電力系統(tǒng)5-10年的發(fā)展規(guī)劃。如果容量選得過(guò)大，不僅增加投

3、資，而且也增加了運(yùn)行時(shí)電能損耗；若容量選得過(guò)小，將滿足不了變電所負(fù)荷增長(zhǎng)的需要，技術(shù)上不合理，經(jīng)濟(jì)上也不合算。 1.變電所豬變壓器容量的確定原則 按變電所建成后5-10年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年的負(fù)荷發(fā)展。 對(duì)重要變電所，應(yīng)考慮一臺(tái)主變壓器停運(yùn)，其余變壓器在計(jì)與過(guò)負(fù)荷能力與允許時(shí)間，滿足I類、II類負(fù)荷的供電；對(duì)一般性變電所，一臺(tái)主變壓器停運(yùn)，其余變壓器應(yīng)能滿足全部時(shí)間供電負(fù)荷的70%-80%。 2.主變壓器臺(tái)數(shù)的確定原則 與系統(tǒng)有強(qiáng)聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變電所，在一種電壓等級(jí)下，主變壓器應(yīng)不小于2臺(tái)。 與系統(tǒng)聯(lián)系較弱的中、小型電廠和低壓側(cè)電壓為6-10KV的變電所或與系

4、統(tǒng)聯(lián)系只是備用性質(zhì)時(shí)，可知裝1臺(tái)主變壓器。 對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設(shè)3臺(tái)主變壓器。（二）主變壓器的選擇根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)的要求，并結(jié)合變電所的具體情況和可靠性的要求，選用兩臺(tái)統(tǒng)一型號(hào)的無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓三繞組自耦變壓器。變壓器的最大負(fù)荷為PM=K0P (2-1)式中 K0同時(shí)率對(duì)具有兩臺(tái)主變的變電所，其中一臺(tái)主變額容量大于等于70%的全部負(fù)荷或全部重要負(fù)荷。兩者中，取最大值作為確定主變的容量依據(jù)?？紤]到變壓器每天的負(fù)荷不是均衡的，計(jì)與欠負(fù)荷期間節(jié)省的使用壽命，可用于在過(guò)負(fù)荷期間中消耗，故可先選較小容量的主變作過(guò)負(fù)荷能力計(jì)算，以節(jié)省主變投資。Se=0.7(2-2)由式(2

5、-1)、式(2-2)與表1-1和表1-2可得：PM=0.9*(42000+1800+900+2100+2400+2000+600)KW=46620KWSe=0.7*46620/0.95KW=34352KW經(jīng)計(jì)算，一臺(tái)主變壓器應(yīng)接的負(fù)荷為34352KW，先選用兩臺(tái)31500KVA的變壓器進(jìn)行正常過(guò)負(fù)荷能力校驗(yàn)。考慮到今后的發(fā)展，故選用兩臺(tái)OSFP760000/220三繞組變壓器。三、220KV、110KV、10KV側(cè)主接線接線方式的確定（一）電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求 1.電氣主接線的設(shè)計(jì)原則 電氣主接線的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)，以國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)

6、際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下，兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。 （1)接線方式： 對(duì)于變電所的電氣接線，當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可能采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護(hù)要求時(shí)，也可采用線路分支接線。在110kV220kV配電裝置中，當(dāng)出線為2回時(shí)，一般采用橋形接線；當(dāng)出線不超過(guò)4回時(shí)，一般采用分段單母線接線。在樞紐變電所中，當(dāng)110220kV出線在4回與以上時(shí)，一般采用雙母接線。在大容量變電所中，為了限制610kV出線上的短

7、路電流，一般可采用下列措施：變壓器分列運(yùn)行；在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器；采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器。出線上裝設(shè)電抗器。根據(jù)電氣接線方式，每回線路均應(yīng)設(shè)有相應(yīng)數(shù)量的斷路器，用以完成切、合電路任務(wù)。 （2）設(shè)計(jì)主接線的基本要求在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，應(yīng)使其滿足供電可靠，運(yùn)行靈活和經(jīng)濟(jì)等項(xiàng)基本要求。(1)可靠性：供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個(gè)要求。在研究主接線時(shí)，應(yīng)全面地看待以下幾個(gè)問(wèn)題：可靠性的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，估價(jià)一個(gè)主接線的可靠性時(shí)，應(yīng)充分考慮長(zhǎng)期積累的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。我國(guó)現(xiàn)行設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中的各項(xiàng)規(guī)定，就是對(duì)運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予遵循。主接線的可靠

8、性，是由其各組成元件（包括一次設(shè)備和二次設(shè)備）的可靠性的綜合。因此主接線設(shè)計(jì)，要同時(shí)考慮一次設(shè)備和二次設(shè)備的故障率與其對(duì)供電的影響?？煽啃圆⒉皇墙^對(duì)的，同樣的主接線對(duì)某所是可靠的，而對(duì)另一些所則可能還不夠可靠。因此，評(píng)價(jià)可靠性時(shí)，不能脫離變電所在系統(tǒng)中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接線可靠性時(shí)，均從以下幾方面考慮：斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電。線路、斷路器或母線故障時(shí)，以與母線檢修時(shí)，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間的長(zhǎng)短，以與能否保證對(duì)重要用戶的供電。變電所全部停運(yùn)的可能性。(2)靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面。調(diào)度靈活，操作簡(jiǎn)便：應(yīng)能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調(diào)配電源

9、和負(fù)荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修與特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。檢修安全：應(yīng)能方便的停運(yùn)斷路器、母線與其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不影響電力網(wǎng)的正常運(yùn)行與對(duì)用戶的供電。擴(kuò)建方便：應(yīng)能容易的從初期過(guò)渡到最終接線，使在擴(kuò)建過(guò)渡時(shí)，在不影響連續(xù)供電或停電時(shí)間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一次和二次設(shè)備等所需的改造最少。(3)經(jīng)濟(jì)性：在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。投資省：主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備投資；要使控制、保護(hù)方式不過(guò)于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當(dāng)限制短路電流，以選擇價(jià)格合理的電器設(shè)備；在終端或分支變電所中，應(yīng)推廣采用直降式（1

10、10/610kV）變壓器，以質(zhì)量可靠的簡(jiǎn)易電器代替高壓斷路器。占地面積小：電氣主接線設(shè)計(jì)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子與安裝費(fèi)用。在運(yùn)輸條件許可的地方，都應(yīng)采用三相變壓器。電能損耗少：在變電所中，正常運(yùn)行時(shí)，電能損耗主要來(lái)自變壓器。應(yīng)經(jīng)濟(jì)合理的選擇主變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。 2.主接線的設(shè)計(jì)步驟電氣主接線的具體設(shè)計(jì)步驟如下：(1)分析原始資料本工程情況變電所類型，設(shè)計(jì)規(guī)劃容量（近期，遠(yuǎn)景），主變臺(tái)數(shù)與容量等。電力系統(tǒng)情況電力系統(tǒng)近期與遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（510年），變電所在電力系統(tǒng)中的位置和作用，本期工程和遠(yuǎn)景與電力系統(tǒng)連接方式以與

11、各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。負(fù)荷情況負(fù)荷的性質(zhì)與其地理位置、輸電電壓等級(jí)、出線回路數(shù)與輸送容量等。環(huán)境條件當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔高度等因素，對(duì)主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。設(shè)備制造情況為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。(2)擬定主接線方案根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定出若干個(gè)主接線方案。因?yàn)閷?duì)出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以與母線結(jié)構(gòu)等考慮不同，會(huì)出現(xiàn)多種接線方案。應(yīng)依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，結(jié)合最新技術(shù)，確定最優(yōu)的技術(shù)合理、

12、經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案。(3)短路電流計(jì)算對(duì)擬定的主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計(jì)算。(4)主要電器選擇包括高壓斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、母線等電器的選擇。(5)繪制電氣主接線圖將最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。（2） 中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)接地點(diǎn)的選擇 在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，變壓器的接地臺(tái)數(shù)與接地點(diǎn)的選擇應(yīng)根據(jù)繼電保護(hù)和通信干擾等方面的要求確定，但在編制遠(yuǎn)景短路電流計(jì)算阻抗圖時(shí)，可按以下原則考慮：（1）凡是自耦變壓器，其中性點(diǎn)應(yīng)直接接地或經(jīng)小阻抗接地。（2）凡是中、低壓側(cè)有電源的升壓站和降壓變電站至少有一臺(tái)變壓器直接接地。（3）選擇接地點(diǎn)時(shí)應(yīng)保證任何故障形式都不應(yīng)使電網(wǎng)解列成為中性

13、點(diǎn)不接地系統(tǒng)。雙母線接有兩臺(tái)與以上主變壓器時(shí)，可考慮兩臺(tái)主變壓器中性點(diǎn)接地。（4）終端變電所的變壓器中性點(diǎn)一般不接地。（5）變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)量應(yīng)使電網(wǎng)所有短路點(diǎn)的零序電抗與正序電抗之比x0/x1小于3，以使單相接地時(shí)健全相上工頻過(guò)電壓不超過(guò)閥型避雷器的滅弧電壓，x0/x1應(yīng)大于1-1.5，以使單相接地短路電流不超過(guò)三相短路電流。（6）所有普通變壓器的中性點(diǎn)都應(yīng)該經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)接地，以便于運(yùn)行調(diào)度靈活選擇地點(diǎn)。當(dāng)變壓器中性點(diǎn)可能斷開(kāi)運(yùn)行時(shí)，若該變壓器中性點(diǎn)絕緣不是按線電壓設(shè)計(jì)，應(yīng)在中性點(diǎn)裝避雷器保護(hù)。（3） 本變電所電氣主接線設(shè)計(jì) 1.主接線的基本形式和特點(diǎn)由母線的主接線形式包括單母線和雙母線接

14、線。單母線又分為單母線無(wú)分段、單母線有分段、單母線分段帶旁路母線等形式；雙母線又分為雙母線無(wú)分段、雙母線分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線等形式。無(wú)母線的主接線主要有單元接線、擴(kuò)大單元接線、橋式接線和多角形接線等。出于安全、可靠與繼電保護(hù)、通信干擾等因素考慮，本設(shè)計(jì)采用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。2. 主接線設(shè)計(jì)方案按SDJ288220kV500kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程規(guī)定：220kV配電裝置出現(xiàn)回路數(shù)為4回與以上時(shí)，宜采用雙母線與其他接線。故設(shè)計(jì)中考慮了兩個(gè)方案。方案1采用雙母線接線，該接線變壓器接在不同母線上，負(fù)荷分配均勻，調(diào)度靈活方便，運(yùn)行可靠性高，任一條母線或母線上的設(shè)備檢修，不需要停掉線路

15、，但出線間隔任一設(shè)備檢修，此線路需停電。方案2采用單母線帶旁路母線，該線路簡(jiǎn)單清晰，投資略小，出線與主變間隔斷路器檢修，不需停電，但母線檢修或故障時(shí)，220KV配電裝置全停。3. 方案的經(jīng)濟(jì)比較在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行的有關(guān)方針政策和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展計(jì)劃，對(duì)電源布局和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提出若干方案，然后對(duì)它們進(jìn)行全面額技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。通常的步驟是先在可能的初步方案中篩選出幾個(gè)技術(shù)上優(yōu)越而又比較經(jīng)濟(jì)的方案，然后再進(jìn)行經(jīng)濟(jì)計(jì)算。由此確定出最佳方案。比較時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)原則：（1） 符合國(guó)家有關(guān)政策的要求。（2） 便于過(guò)渡并能適應(yīng)遠(yuǎn)景的發(fā)展。（3） 技術(shù)條件好，運(yùn)行靈活可靠，管理方便。（4） 投資與

16、年運(yùn)行費(fèi)用低，并且有分期投資的可能性。（5） 國(guó)家短缺的原材料消耗少。（6） 建設(shè)工期短。 經(jīng)以上綜合考慮、評(píng)定，可知方案2是一個(gè)既優(yōu)越又比較經(jīng)濟(jì)的方案。4.主接線設(shè)計(jì)本工程220KV斷路器采用SF6斷路器。其檢修周期長(zhǎng)，可靠性高，故不設(shè)旁路母線。由于有兩回線路，一回線路停運(yùn)時(shí)，仍滿足N-1原則，本設(shè)計(jì)采用雙母線接線。 對(duì)110KV側(cè)的接線方式，出線僅為2回，按照規(guī)程要求，宜采用橋式接線。以雙回路向煉鋼廠供電?？紤]到主變不會(huì)經(jīng)常投切，和對(duì) 線路操作和檢修的方便性，采用橋式接線。 對(duì)10KV側(cè)的接線方式，按照規(guī)程要求，采用單母線分段接線，對(duì)重要回路，均以雙回路供電，保證供電的可靠性?？紤]到減小配

17、電裝置的占地和占用空間，消除火災(zāi)、爆炸的隱患與環(huán)境保護(hù)的要求，主接線不采用帶旁路的接線，且斷路器選用性能比少油斷路器更好的真空斷路器。綜上所述,本變電所主電氣接線如圖3.4所示。見(jiàn)附錄四、短路電流計(jì)算（一）短路電流計(jì)算的目的、規(guī)定和步驟 1.短路電流計(jì)算的主要目的：進(jìn)行電氣主接線的比較與選擇；選擇斷路器等電氣設(shè)備，或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求；為繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)以與調(diào)試提供依據(jù)；評(píng)價(jià)并確定網(wǎng)絡(luò)方案，研究限制短路電流的措施；分析計(jì)算送電線路對(duì)通信設(shè)施的影響。 2.短路電流計(jì)算一般規(guī)定： （1）計(jì)算在如下條件下進(jìn)行：電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行；所有同步電機(jī)都具有自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置（包括強(qiáng)行勵(lì)磁）

18、；短路發(fā)生在短路斷流為最大值的瞬間；所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角一樣；應(yīng)考慮對(duì)短路電流有影響的所有元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻。 （2）計(jì)算短路電流所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運(yùn)行方式）。 （3）應(yīng)按工程設(shè)計(jì)的規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，一般取工程建成后的5-10年。 （4）短路計(jì)算中一般按三相短路計(jì)算。在正常接線方式時(shí)，以通過(guò)設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)。在工程設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算均采用實(shí)用計(jì)算法，即是在一定的假設(shè)條件下計(jì)算出短路電流的各個(gè)分量，而不是用微分方程去求解短路電流的完整表達(dá)式。3.計(jì)算步驟本節(jié)介紹了適用于工程實(shí)用計(jì)算的運(yùn)算曲

19、線法，其計(jì)算步驟如下：（1）選擇計(jì)算短路點(diǎn)。（2）繪出等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)圖），并將各元件電抗統(tǒng)一編號(hào)。（3）化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)：將等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn)為以短路點(diǎn)為中心的輻射形式等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗X。（4）求計(jì)算電抗Xc。（5）由運(yùn)算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標(biāo)幺值。（6）計(jì)算短路電流周期分量有名值和短路容量。（7）計(jì)算短路電流沖擊值。（8）繪制短路電流計(jì)算結(jié)果表。（二）短路電流計(jì)算過(guò)程與其結(jié)果根據(jù)本變電所電源側(cè)5-10年的發(fā)展計(jì)劃，計(jì)算出系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的短路電流，為母線系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和電氣設(shè)備的選擇做好準(zhǔn)備。計(jì)算過(guò)程如下：系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的短路電流計(jì)算，由圖

20、1-1得系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)：取基準(zhǔn)值 Sd=100MVA,Ud=Uav 線路電抗X=0.4/km發(fā)電機(jī)： X1=X3=X5=X7=0.124*=0.198 X9= X11=0.1423*=0.060 變壓器：X2=X4=X6=X8=Uk*=0.105*=0.167 X10=X12=0.18*=0.075線路：L1: X13=X14=50*0.4*=0.0378 L2: X15=X16=67*0.4*=0.0507 L3: X17=X18=40*0.4*=0.0302 L4: X19=X20=60*0.4*=0.0454主變?yōu)镺SFP7-40000/220三繞組變壓器，經(jīng)查表得其短路電壓百分?jǐn)?shù)為：UK

21、(1-2)(%)=9 UK(1-3)(%)=31 UK(1-3)(%)=21,降壓組合100/100/50因是自耦變壓器，所以需要折算： UK(1-2)(%)=UK(1-2)(%)=9% UK(1-3)(%)=UK(1-3)(%)()=62% UK(2-3)(%)=UK(2-3)(%)()=42%各個(gè)繞組電壓百分比： Uk1=9%+62%-42%=14.5% Uk2=9%+42%-62%=-5.5% Uk3=42%+62%-9%=47.5%得各元件的標(biāo)幺值： X23=X24=0.145*=0.3625 X25=X26=-0.055*=-0.1375 X27=X28=0.475*=1.18751

22、.220KV側(cè)短路（a） 兩條線路同時(shí)運(yùn)行時(shí)，此時(shí)線路阻抗為原來(lái)單條阻抗的一半，化簡(jiǎn)等值網(wǎng)絡(luò)： X29=0.09125 X30=0.0675 X31=0.0189 X32=0.02535 X33=0.0151 X34=+XN=0.0227+0.004=0.0267轉(zhuǎn)化： X35=X29+X31=0.110 X36=X30+X32=0.09285進(jìn)行Y-變換： X37=X33+X35+=0.0151+0.365+=0.1430 X38=X33+X36+=0.0151+0.09285+=0.1207X37,X38,X34分別為G1-4，G5-6，S對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。下面將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算電抗。G1-

23、4=0.1430*=0.3575G5、6=0.1207*=0.568基準(zhǔn)電流：Idsc=0.251IdG1-4=0.628IdG5、6=1.18I=*=*=9.40（b） 一條線路運(yùn)行 等效電路圖： X39=X29+X13=0.129 X40=X30+X15=0.0675+0.0507=0.1182作一個(gè)進(jìn)行Y-變換： X41=X17+X39+=0.0302+0.129+=0.192 X42=X17+X40+=0.0302+0.1182+=0.176X41,X42,X27分別為G1-4，G5-6，S對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。下面將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算電抗。G1-4 : Xc1=X41=0.192*=0.48

24、G5、6: Xc2=X42=0.176*=0.828 Xk=X19+XN=0.0454+0.004=0.0494基準(zhǔn)電流：Id(G1-4)=0.628Id(G5、6)=0.118I=*=*=5.082.110KV側(cè)短路（a） 兩臺(tái)主變同時(shí)運(yùn)行在原有圖的基礎(chǔ)上化簡(jiǎn)電路圖如下： X43=0.113計(jì)算各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗：用單位電流法：Xik=設(shè)I1=1Ua=I1X34=X34I2=I3=IK=I1+I2+I3UK=Ua+Ik*Xk =X34+(1+)Xk =0.0267+(1+)*0.113 =0.1861 X1k=0.186 X2k=0.84 X3k=1X1k,X2k,X3k分別為S，G5

25、-6，G1-4對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。下面將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算電抗。G1-4 : Xc1=X41=1*=2.5G5、6: Xc2=X42=0.84*=3.953GS: Xk=0.186基準(zhǔn)電流：Id(G1-4)=1.26Id(G5、6)=0.236I=*=*=2.70因?yàn)橛?jì)算電抗Xc23.45,表明發(fā)電機(jī)離短路點(diǎn)電氣距離很遠(yuǎn)，可近似認(rèn)為短路電流的周期分量不隨時(shí)間變化，即：G5、6: 對(duì)短路點(diǎn)的短路電流Ik=Id(G5、6) Ik=*2.363=0.598 (b)只有一臺(tái)主變運(yùn)行化簡(jiǎn)后的等效電路： X44=X23+X25=0.3625-0.1375=0.225用單位電流法計(jì)算各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗： E

26、K=X1+(1+)Xk=0.395 X1k=0.395 X2k=1.406 X3k=1.537X1k,X2k,X3k分別為S，G5-6，G1-4對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。下面將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算電抗。G1-4 : Xc1=X3k=1.537*=3.84G5、6: Xc2=X2k=1.406*=6.62GS: Xk=0.395基準(zhǔn)電流：IdG1-4=1.26IdG5、6=2.36I=*=*=1.273.10KV側(cè)短路（a） 兩臺(tái)主變運(yùn)行時(shí)，化簡(jiǎn)后的等效電路： X45=0.775用單位電流法計(jì)算各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗： EK=X1+(1+)Xk=1.117 X1k=1.117 X2k=5.05 X3k=6.

27、01X1k,X2k,X3k分別為S，G5-6，G1-4對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。下面將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算電抗。G1-4 : Xc1=X3k=6.01*=15.025G5、6: Xc2=X2k=5.05*=23.765GS: Xk=1.117基準(zhǔn)電流：IdG1-4=13.7IdG5、6=25.88Idsc=*=4.92因?yàn)楦饔?jì)算電抗Xc1大于3.45，表明發(fā)電機(jī)離短路點(diǎn)電氣距離很遠(yuǎn)，可近似認(rèn)為短路電流的周期分量不隨時(shí)間而變化G1-4對(duì)短路點(diǎn)的短路電流 Ik1=*13.75=0.915 G5、6對(duì)短路點(diǎn)的短路電流Ik2=*25.88=1.089所以總的短路電流為：Ik1+Ik2+Ik=0.915+1.089+

28、4.92=6.92KA（b） 10KV側(cè)短路單臺(tái)主變運(yùn)行系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)化簡(jiǎn) X46=X23+X27=0.3625+1.1875=1.55用單位電流法計(jì)算各電源對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗： EK=X27+(1+)X46=2.488 X1k=2.488 X2k=8.854 X3k=8.521X1k,X2k,X3k分別為S，G5-6，G1-4對(duì)短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗。下面將其轉(zhuǎn)換成計(jì)算電抗。G1-4 : Xc1=X3k=8.521*=21.30G5、6: Xc2=X2k=8.854*=41.67GS: Xk=2.488基準(zhǔn)電流：IdG1-4=13.7IdG5、6=25.88Idsc=2.21因?yàn)楦饔?jì)算電抗Xc1大于

29、3.5，表明發(fā)電機(jī)離短路點(diǎn)電氣距離很遠(yuǎn)，可近似認(rèn)為短路電流的周期分量不隨時(shí)間而變化G1-4對(duì)短路點(diǎn)的短路電流 Ik1=*13.75=0.646 G5、6對(duì)短路點(diǎn)的短路電流Ik2=*25.88=0.621 GS對(duì)短路點(diǎn)的短路電流 Ik=2.21所以總的短路電流為：Ik1+Ik2+Ik=0.646+0.621+2.21=3.48KA結(jié)果見(jiàn)表3和表4其中高壓斷路器的全分閘時(shí)間為0.1s。在這里短路的持續(xù)時(shí)間是以最大的過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間來(lái)計(jì)算的，顯然，如果用主保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間或主保護(hù)存在死區(qū)時(shí)用后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一定能滿足要求。 表3 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下的短路電流參考值（KA）短路地點(diǎn)運(yùn)行方式I“I0

30、.5I1I1.5I2I2.5I3I3.5220KV側(cè)兩條線路同時(shí)運(yùn)行13.7212.9212.8512.8512.8412.8312.8312.83一條線路 運(yùn)行7.627.067.057.077.097.117.127.13110KV側(cè)兩臺(tái)主變同時(shí)運(yùn)行3.853.853.863.863.863.863.863.86一臺(tái)主變 運(yùn)行1.951.951.951.951.951.951.951.9510KV側(cè)兩臺(tái)主變同時(shí)運(yùn)行8.458.458.458.458.458.458.458.45一臺(tái)主變 運(yùn)行4.534.534.534.534.534.534.534.53表4 短路電流的持續(xù)時(shí)間的最大值（s

31、）220KV側(cè)110KV側(cè)10KV側(cè)3.63.12.1五、電氣設(shè)備的選擇（1） 電氣設(shè)備的選擇原則1. 高壓斷路器的選擇（1） 型式。除滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)的方便，一般6-35KV選用真空斷路器，35-500KV選用SF6斷路器。（2） 額定電壓的選擇為 UNUNS。（3） 額定電流的選擇 INImax。（4） 額定開(kāi)斷電流檢驗(yàn)條件為 INbrIt(或I*)式中 It斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間ts的短路電周期分量。實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間，為繼電保護(hù)主保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器固有分閘時(shí)間之和。（5） 熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿足 I2tQk。（6） 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿足 iesim。2. 隔離開(kāi)關(guān)

32、的選擇 隔離開(kāi)關(guān)的型式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。其選擇的具體項(xiàng)目方法與斷路器的（1）（2）（3）（4）（5）（6）一樣，不再重復(fù)。根據(jù)對(duì)隔離開(kāi)關(guān)操作控制的要求，還應(yīng)該選擇其配用的操作機(jī)構(gòu)。屋式8000A以下隔離開(kāi)關(guān)一般采用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu)；220KV與以上高位布置的隔離開(kāi)關(guān)，宜采用電動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)。（2） 電氣設(shè)備的選擇 根據(jù)電氣設(shè)備選擇的一般原則，按正常運(yùn)行情況選擇設(shè)備，按短路情況檢驗(yàn)設(shè)備。同時(shí)兼顧今后的發(fā)展，選用性能價(jià)格比高，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)成熟的設(shè)備，盡量減少選用設(shè)備的類型，以減少備品備件，也有利于運(yùn)行、檢修等工作。本設(shè)計(jì)220KV、110K

33、V選用SF6斷路器，10KV選用真空斷路器。電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn)的過(guò)程在上頁(yè)如下：（a）220KV高壓斷路器選擇計(jì)算數(shù)據(jù)：額定電壓： UN=220KV長(zhǎng)期工作最大電流：Igmax=110.2次暫態(tài)電流：I=13.72KA短路電流沖擊值：ish=1.8I=34.93KA熱效應(yīng)：Qk=Qp+Qnp短路持續(xù)時(shí)間：=tp+tab(tp為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，tab為斷路器全開(kāi)斷時(shí)間)tk=3.5+0.1=3.6s tk1s可以不計(jì)非周期分量的熱效應(yīng)。 所以 Qk=Qp=（I2+10I2tk/2+I2tk） =*(13.722+10*12.852+12.832) =601.2KA2s校驗(yàn): INIgmaxIN

34、brI （INbr斷路器額定開(kāi)斷電流）動(dòng)穩(wěn)校驗(yàn)： iesish(ies為廠家給出的動(dòng)穩(wěn)電流的幅值)熱穩(wěn)校驗(yàn)：It2tQk(It為熱穩(wěn)電流)以上校驗(yàn)證明所選高壓斷路器滿足要求。(b)220KV隔離開(kāi)關(guān)的選擇：隔離開(kāi)關(guān)的選擇無(wú)開(kāi)斷短路電流的要求，所以不必校驗(yàn)開(kāi)斷電流，其他選擇項(xiàng)目與斷路器一樣。（c）110KV高壓斷路器的選擇：選擇方法同220KV高壓斷路器，計(jì)算數(shù)據(jù)如下：額定電壓： UN=110KV長(zhǎng)期工作最大電流：Igmax=220.4次暫態(tài)電流：I=3.86KA短路電流沖擊值：ish=1.8I=9.83KA熱效應(yīng)：Qk=Qp+Qnp短路持續(xù)時(shí)間：=tp+tab(tp為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，tab為

35、斷路器全開(kāi)斷時(shí)間)tk=3.0+0.1=3.1s tk1s可以不計(jì)非周期分量的熱效應(yīng)。 所以 Qk=Qp=（I2+10I2tk/2+I2tk） =*(3.862+10*3.862+3.862) =46.2KA2s校驗(yàn): INIgmaxINbrI（INbr斷路器額定開(kāi)斷電流）動(dòng)穩(wěn)校驗(yàn)： iesish(ies為廠家給出的動(dòng)穩(wěn)電流的幅值)熱穩(wěn)校驗(yàn)：It2tQk(It為熱穩(wěn)電流)以上校驗(yàn)證明所選高壓斷路器滿足要求。（d）110KV隔離開(kāi)關(guān)選擇：隔離開(kāi)關(guān)無(wú)開(kāi)斷短路電流的要求，其他選擇項(xiàng)目同110KV斷路器。結(jié)果見(jiàn)表5-8。 表5 220KV高壓斷路器的選擇結(jié)果設(shè)備選型計(jì)算數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù) UN(KV)Igm

36、ax(A) I(KA)Ish(KA) Qk(KA)UN(KV) IN(A)INbr(KA)ies(KA)It2t(KA2s)SFM220-220/3150220110.213.7234.93601.22203150501007500備注兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)需要，選用性價(jià)比高：運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)成熟的設(shè)備，盡量減少選用設(shè)備的類型。 表6 220KV隔離開(kāi)關(guān)的選擇結(jié)果設(shè)備選型計(jì)算數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù) UN(KV)Igmax(A) I(KA)Ish(KA) Qk(KA)UN(KV) IN(A)INbr(KA)ies(KA)It2t(KA2s)SFM220-220/3150220110.213.7234.93601.22

37、203150501007500備注兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)需要，選用性價(jià)比高：運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)成熟的設(shè)備，盡量減少選用設(shè)備的類型。 表7 110KV高壓斷路器的選擇結(jié)果設(shè)備選型計(jì)算數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù) UN(KV)Igmax(A) I(KA)Ish(KA) Qk(KA)UN(KV) IN(A)INbr(KA)ies(KA)It2t(KA2s)SFM220-220/3150220110.213.7234.93601.22203150501007500備注兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)需要，選用性價(jià)比高：運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)成熟的設(shè)備，盡量減少選用設(shè)備的類型。 表8 110KV隔離開(kāi)關(guān)的選擇結(jié)果設(shè)備選型計(jì)算數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù) UN(KV)Igmax

38、(A) I(KA)Ish(KA) Qk(KA)UN(KV) IN(A)INbr(KA)ies(KA)It2t(KA2s)SFM220-220/3150220110.213.7234.93601.22203150501007500備注兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)需要，選用性價(jià)比高：運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)成熟的設(shè)備，盡量減少選用設(shè)備的類型。6、 繼電保護(hù)的配置（1） 繼電保護(hù)與其配置要求 1.110-220KV中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)線路保護(hù)配置對(duì)220kV線路，當(dāng)接地電阻不大于100時(shí)，保護(hù)應(yīng)能可靠地，有選擇地切除故障。如已滿足裝設(shè)一套或二套全線速動(dòng)保護(hù)的條件，則除裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)外，還應(yīng)裝設(shè)接地后備保護(hù)，宜裝設(shè)階段式反時(shí)限

39、零序電流保護(hù);也可采用接地距離保護(hù)，并輔以階段式或反時(shí)限零序電流保護(hù)。對(duì)110kV線路，如不裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)，則宜裝設(shè)階段式或反時(shí)限零序電流保護(hù)作為接地短路的主保護(hù)級(jí)的后備保護(hù)；也可采用接地距離保護(hù)作為主保護(hù)與后備保護(hù)，并輔之以階段式或反時(shí)限零序電流保護(hù)。2.35KV與以下中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中線路保護(hù)配置 35KV（包括60KV）與以下中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中線路的相間短路保護(hù)必須動(dòng)作于斷路器跳閘，單相接地時(shí)，由于接地電流小，三相電壓仍能保持平衡，對(duì)用戶沒(méi)有很大影響。因此，單相接地時(shí)，由于接地電流小，三相電壓仍能保持平衡，對(duì)用戶沒(méi)有很大影響。因此，單相接地保護(hù)一般動(dòng)作于信號(hào)，但單相接地對(duì)人身和

40、設(shè)備的安全產(chǎn)生危害時(shí)，就應(yīng)動(dòng)作于斷路器跳閘。相間短路的電流電壓保護(hù)通常是三段式保護(hù)。第段為無(wú)時(shí)限電流速斷保護(hù)或無(wú)時(shí)限電流閉鎖電壓速斷保護(hù)；第段為帶時(shí)限電流速斷保護(hù)或帶時(shí)限電流閉鎖電壓速斷保護(hù)；第段為過(guò)電流保護(hù)或低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)。但根據(jù)被保護(hù)線路在電網(wǎng)中的地位，在能滿足選擇性、靈敏性和速動(dòng)性的前提下，也可裝設(shè)、段，、段或只裝設(shè)第段保護(hù)。3. 變壓器保護(hù)配置變壓器設(shè)施電力系統(tǒng)普遍使用的重要電氣設(shè)備。它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運(yùn)行，特別是大容量變壓器，一旦因故障而損壞造成的損失就更大。因此必須針對(duì)變壓器的故障和異常工作情況，根據(jù)其容量和重要程度，裝設(shè)動(dòng)作可靠、性能良好的繼電保護(hù)裝

41、置。一般包括：瓦斯保護(hù)、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、零序電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、非全相保護(hù)等。（二）繼電保護(hù)配置 1.主變壓器的保護(hù)。按照BG 1428593繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程的要求，并考慮到采用微機(jī)保護(hù)的具體情況，采用雙主雙后的配置方式：差動(dòng)保護(hù)、復(fù)合電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、零序過(guò)電流保護(hù)與瓦斯、油溫、油位、繞組溫度、壓力釋放等非電量保護(hù)。主變壓器做機(jī)保護(hù)可按主、后分開(kāi)單套配置，主保護(hù)與后備保護(hù)宜引自不同的電流互感器二次繞組。或采用主后一體雙套配置，每套保護(hù)分別引自不同的電流互感器二次繞組。 主變壓器主保護(hù)：二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)；高壓

42、側(cè)后備保護(hù)：包括復(fù)合電壓（方向）過(guò)流保護(hù)、零序方向過(guò)流、零序過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)，與間隙零序過(guò)流保護(hù)；低壓側(cè)后備保護(hù)：包括復(fù)合電壓（方向）過(guò)流保護(hù)、零序過(guò)電壓保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)；本體保護(hù)有變壓器瓦斯與調(diào)壓開(kāi)關(guān)的瓦斯保護(hù)（含重瓦斯和輕瓦斯）；并裝設(shè)專用故障錄波插件。主變壓器按雙重化配置電氣量保護(hù)和一套非電量保護(hù)。采用兩套完整、獨(dú)立并且是安裝各自柜的保護(hù)裝置，每套保護(hù)均配置完整的主、后備保護(hù)，選用主后備一體裝置。 2.220KV的保護(hù)。裝設(shè)高頻保護(hù)作為主保護(hù)，電流保護(hù)作為后備。220kV配置雙套光纖分相電流差動(dòng)保護(hù):含分相電流差動(dòng)元件為快速主保護(hù)，有三段式相間和接地距離作為后備保護(hù)。220kV母

43、聯(lián)配置過(guò)流、速斷與充電保護(hù)。每一套220kV線路保護(hù)均應(yīng)含重合閘功能，可實(shí)現(xiàn)單重、三重、禁止和停用方式。 3.110KV的保護(hù)。設(shè)置距離保護(hù)，以電流保護(hù)作為后備。 每回110kV 線路的電源側(cè)變電站一般宜配置一套線路保護(hù)裝置， 負(fù)荷側(cè)變電站可以不配。保護(hù)應(yīng)包括完整的主段相間和接地距離、四段零序方向過(guò)流保護(hù)。每回110kV 環(huán)網(wǎng)線與電廠井網(wǎng)線、長(zhǎng)度低于10km 短線路宜配置一套縱聯(lián)保護(hù)。 三相一次重合閘隨線路保護(hù)裝置配置， 重合閘可實(shí)現(xiàn) 三重 和停用方式。 4.10KV的保護(hù)。設(shè)置兩段式電流保護(hù)。不接地系統(tǒng)配置微機(jī)型三段式相間電流保護(hù)與三相一次重合閘架空線路)；低電阻接地系統(tǒng)還應(yīng)配置零序電流保護(hù)

44、。如果電流保護(hù)不能滿足需要應(yīng)根據(jù)實(shí)際選擇配置相間距離保護(hù)或全線速動(dòng)保護(hù)。七、防雷規(guī)劃變電所（特別是高壓大型變電所）是多條輸電線路的交匯點(diǎn)和電力系統(tǒng)的樞紐。輸電線路的雷害事故相對(duì)來(lái)說(shuō)影響面還比較小，而且現(xiàn)代電網(wǎng)大多具有備用供電電源，所以輸電線路的雷害往往只導(dǎo)致電網(wǎng)工況的短時(shí)惡化；變電所的雷害事故就要嚴(yán)重得多，往往導(dǎo)致大面積停電。其次，變電設(shè)備（其中最主要的是電力變壓器）的絕緣水平往往低于線路絕緣，而且不具備自恢復(fù)功能，一旦因雷電過(guò)電壓發(fā)生擊穿，后果十分嚴(yán)重。不過(guò)另一方面，變電所的地域比較集中，不像線路那樣綿綿延伸，因而也比較容易加強(qiáng)集中保護(hù)?？傊冸娝姆览妆Ｗo(hù)與輸電線路相比，要求更嚴(yán)格、措施更嚴(yán)密、可靠。變電所中出