220kv变电站设计毕业论文

' 摘要变电站是电力输配变的重要环节，它是将发电厂和用电负荷连接起来的纽带，对电能的分配和变换起着决定性的作用。因此，变电站设计的好坏将直接影响供电的稳定性和安全性。在中国经济快速发展的现状下，为了满足区域经济的发展也为了顺应时代发展的潮流，大容量变电站因为其对土地资源的利用率高、对周边环境影响小等优点成为变电站发展所趋。关于220KV变电站的设计本着经济、节能、可靠的原则，主要从两个方面展开：第一是变电站主要设备即变压器型号的确定，根据电站的电压等级和负荷大小对变压器的容量进行比较计算，变压器型号关系着系统供电的可靠性和稳定性。第二是变电站一次供电线路的短路计算，短路计算的目的是为了确定电站一次设备，例如断路器，隔离开关，互感器等的型号选择。此外，电站的防雷保护在文中也进行了相关的计算和介绍。最后，根据设计结果，给出该电站的一次接线图。关键字：220KV变电站；变压器；主接线；一次设备 ABSTRACTSubstationisanimportantofthepowertransmissionanddistributionandtransmission,itisthegluelinkwhichconnctspowerplantwithpowerload.Anditplaysadecisiveroleinpowerdistributionandtransformaton.Therefore,thedesignofthesubstainwilldirectlyimpactthestabilityandsafetyofpowersupply.underthecurrentsituationofchinasrapideconomilldevelopment.Itisalsoinordertomeetthedevelopmentofregionaleconomyandkeepupwiththetrendofthetimes.Largecapacitysubstaionhavebecomthetrendofthetrendofsubstationdeveplment.Becauseofitshighutilizationoflandresources,andtheadvantagesofsmallimpactonthesurroundingenvicnment.Thedesignof220KVsubstationisbasedontheprinciplesofeconomicenergysavingandreliable.Thispaperwillstartformtwoaspect.Thefirstoneisthedeterminationofthetransformersmodel.Thetransformisthecapacityoftransformeracoordingtothesizeofvoltagegradeandtheloadofpowerstation.Fortransformermodelhascloselyrelatedwiththereliabilityandstabilityofthepowersupplysystem.Thesecondoneisasubtationpowersmeupplycircuitofshortcircuitcalutionistodeterminethedevivicesatatimeintheinthesnbbtion.suchascircuitbreakersisolationswitches,transformermodelselectoion.Inaddtion,thispaperhasalsocarriedoutthecalcucationandintrodutionaboutthelightningpratection.Finally,acordingtothedesignresults,awiringdiagranofthepowersubstationispresentd.Keywords:220KVSubstation；Transformer；Mainwiring；Primaryequipment 目录1绪论11.1设计的目的意义11.2本文的主要工作12主变压器的选择32.1概述32.2主变压器台数的选择32.3主变压器容量的选择32.4主变压器型号的选择42.5所用变压器的选择53电气主接线选择73.1概述73.2主接线的选择74短路电流计算114.1短路计算的目的及假设114.2短路电流计算的步骤115母线和电气设备的选择185.1概述185.2断路器和隔离开关的选择205.3电流互感器的选择255.4电压互感器的选择275.5母线的选择286防雷保护326.1概述326.2防雷设备337总结37参考文献38致谢40附录一:一次设备材料表41 1绪论1.1设计的目的意义变电站是电力输配变的重要环节，它是将发电厂和用电负荷连接起来的纽带，对电能的分配和变换起着决定性的作用。目前国内330KV，220KV，110KV变电站的设计在技术和设计理念上已经相当成熟了，而且随着经济的快速发展，变电站的规模也呈现常规化，所以作为当代大学生，设计一个220KV变电站不仅充分的应用和巩固了大学所学的专业基础课程，而且也使在大学期间所学的电力系统，高电压和继电保护等课本知识得以实践。在进行实际的短路计算，电气设备选型时，使得学生在校期间所学知识得以理解和更加牢固的掌握。也通过本次设计可以训练出学生的综合应用的能力和创造能力，使得学生在即将毕业时，能够在参加工作之前，得到电气工程师的初步训练，也为今后的工作打下夯实的基础。1.2本文的主要工作本工程初步设计依据“毕业设计任务书”编制。该变电所地处平原地区负荷中心，主要以10KV电压等级向周边用户供电，周边有一个220KV电源系统可供接入，还有一个110kv电源系统可供接入。该变电所的建设不仅加强了一个110KV系统和220kv电源系统之间的联系，也给该地区用电提供了一可靠电源，将满足该地区工农业迅速发展的用电需要。本文共七章，其主要任务是对220kV变电所的一次部分的设计。包括对电力系统相关概念的介绍，电气主接线的确定，主要电气设备的选择，包括变压器台数和容量的确定以及变压器型号的选择等。第一章重点介绍了变电站的目的和意义。第二章主要介绍变压器台数和容量的确定以及变压器型号的选择。第三章介绍各电压等级主接线方案的确定。包括220kV和110kV和10kv三部分。第四章介绍系统的电流短路计算。包括短路的原因和短路的危害，以及各电压侧短路的各种计算。第五章介绍各电压侧的电气设备的选型，例如各电压侧隔离开关，断路器，电流互感器，电压互感器和10kv电抗器的选择。也包括电气设备的选择与校验、持续工作电流计算、短路稳定条件和主要设备型号。第六章主要介绍系统防雷的一次部分，包括对各电压侧的防雷的计算和型号的选择。12 第七章是对本设计的总结12 2主变压器的选择2.1概述变压器不仅对于整个变电站而言是核心，而且对于整个变电站的设计和规划来说，变压器起着决定性的作用，同时也兼顾着整个地区的经济命脉。所以变压器在选择上要严谨细心，综合考虑变压器的各项性能指标选择一个经济可靠安全的变压器。2.2主变压器台数的选择由原始资料可以知道，在2２0KV变电站主变压器台数的选择上，要考虑每一台变压器对变电站和此地区经济的影响。在变电站中根据变压器的电压等级可以知道，220KV变电站一般选取两台变压器，以确保变电站能够在检修或者出现紧急或临时性故障的时候，还能够继续供电不影响人们的正常生活。关于台数选择的具体分析如下面所述：为了保证整个变电站供电的可靠性和经济性，根据变压器台数的选择，一般情况下，在110kV及以上的变电站中，如果安装一台变压器，将会给故障检修时带来不便。在故障检修时，整个变电站不得不停电检修，所以为了考虑到整个变电站的供电可靠性，至少要选择两台变压器，它主要是为了避免一台检修时，另一台能够提供供电。相对与本设计，选用两台变压器最好，就整个变电站本身供电容量而言，供电容量并不是很大。如果选用三台变压器，对整个变电站来说可靠性提高，但是其经济性有所降低，而且因为接线网络的复杂，将会带来检修和维护的难度，这样也不符合变电站的经济性和安全性。所以通过综合因素的考虑，本次设计选用两台作为近期规划的变压器，对于整个设计来说既经济有可靠。但是处于经济发展速度之快，认为选择三台变压器作为远期规划，还是很经济的。2.3主变压器容量的选择按照变电站容量选择的有关规定，在本次设计中主要分两个阶段来对本变电站设计和规划，关于近期远期的规划，此变电站中变压器容量的选择和此区域的经济密切相关，所以通过考虑本地区的经济和供电的需求量来确定本次设计变压器的容量。综合考虑原始资料，就变电站的容量计算如下：在本变电站的总装容量为：12 主变压器的容量为：输送功率:10KV侧负荷容量:主变输送容量:一台主变最小容量：Smax＝215×0.7＝150.5MVA通过此次变压器容量的计算，可以知道一台主变压器的最小容量是150.5MVA，所以通过有关变压器的型号表选择两台容量为180MVA的主变，这样，不仅满足了单台主变压器运行，而且也使主变容量（180MVA）大于用户一二级主要负荷：2.4主变压器型号的选择2.4.1主变压器相数的选择关于主变压器相数和绕组的选择我觉得通过原始资料，可以明确的知道，此变电站的设计是三个电压等级，220KV，110KV，10KV。所以选用三相变压器，对于高压大容量变压器选择三绕组的最经济不过了。2.4.2主变调压方式的选择在主变压器的调压方式的选择上，通过书本知识可以知道，它的调压方式分为无励磁调压和有载调压两种调压方式，对于变压器的调压方式，主要是通过分接头来改变变压器的变比的。两种调压都有自己的调压范围：无励磁调压的范围比较小，一般是-5%~+5%以内波动。另一种是带负荷或带电切换，叫做有载调压，调整范围在20%~30%以内波动，在本变变电站的设计中，其波动范围相对来说比较大，所以选择有载调压最好。2.4.3连接组别的选择在通常情况下，变压器的绕组方式有多种，是否选择一个最适合本次设计的作为主变压器的绕组将直接影响这本电力系统的稳定性。如果所主变压器选绕组方式不同，则两台主变压器不能并列运行。一般情况下采用的绕组连接有两种：星形“Y”和三角形“D”。在变电站中，变压器的绕组链接它要求限制3次谐波等因素，当然主变一般是Y，D11常规接线。通过中国现有的变压器可以知道，在本次设计中选用YNyn0d11连接组别。当然关于变电站的中性点选择上，所以在本次变电站中根据中心点的接地的优缺点选择采用直接接地的方式作为220kv和110kv的接地运行方式。12 2.4.4主变压器冷却方式的选择主变压器一般按冷却方式分：（1）OFAF（2）ONAN（3）OFWF（4）ONOF在这次变电站的设计中，因为选用的是现有国产大型的变压器，所以变压器对散热比较重视，又因为它本身发热量大，根据所选变电站的地址环境温度等考虑，最后选择一个散热性能好的变压器作为本次设计的主变压器。所以选择OFAF比较好。2.4.5主变型号选择关于变电站的选择如表1：表1变压器选择型号SFPSZ9-180000/220联接组标号YN，yn，d11空载电流%0.56空载损耗(kw)156额定电压(KV)高压中压低压220±8×1.25%12110.5额定容量MVA18018090阻抗电压％高－中高－低中－低122282.5所用变压器的选择2.5.1所用变压器台数的选择在本变电站的设计上，主变压器是选择了两台主变，进行互相备用，所以根据主变的选择，最好选择四台容所用变压器，根据所变的要求，可以知道，它要求两台所用变压器必须是负荷三点的：（1）互为备用，（2）容量相同，（3）分裂运行。通过上面所用变压器的分析，可以知道选用两台所用变压器最好。12 2.5.2所用变压器容量的选择所用变压器计算公式为：式中—所用动力负荷换算系数，一般取0.85，、、—所用动力、电热、照明负荷之和，KW。由原始材料可知，本次设计的变电站总的所用最大负荷为2500kVA，所以≥2500kVA，在同心变电站中总的规划是20年的负荷，所以根据它的经济性，可靠性，当一台所变检修的时候，因另一台长时间高大负荷运行，造成不必要的危险，因此选择=400kVA的所变。2.5.3所用变压器型号的选择如表2：表210KV变压器型号额定容（kVA）额定电压(kV)连接组损耗（KW）空载电流（%）阻抗电压(%)高压低压空载短路S7-4000/104000100.4DYn110.481.861.04备注：S：三相7：特殊用途或特殊结构代号4000：额定容量400kVA10：电压等级10kV12 3电气主接线选择3.1概述电气主接线如何选择将会直接影响到整个变电站，如果不合理的选用电气主接线将会给变电站带来好多负面影响。所以在整个变电站中电气主接线必须要合理的分配，电气主接线的选择要考虑到它的可靠性安全性和经济性等因素，使得每个电压等级的电气主接线都不能出问题。所以，必须处理好整个变电站各方面的影响，选择一个最合理的主接线，在35kv~500kv变电站中，它们的电气主接线分为以下几种：（1）变压器线路单元接线有桥型接线。（2）3~5角形接线。（3）单母线接线。（4）单母线分段接线。（5）双母线接线。（6）双母线分段接线。3.2主接线的选择在220kv的主接线选择中，通过查阅书籍，可以基本选择两个比较最经济的接线方式做一对比，并且选择最优的一种接线方式作为本次设计的220kv的母线接线方式。具体比较如表3：表3母线比较项目方案方案1双母线分段接线方案2双母线接线技术（1）简单清晰，操作方便，易于发展。（2）可靠性，灵活性差（1）运行可靠，运行方式灵活，便于事故处理，易扩建。（2）倒闸操作复杂，容易误操作。经济（1)设备少，投资小。（2)用母线分段断路器兼做旁路断路器节省投资。（1）占地大，设备多，投资大。（2）母线断路器兼作旁路断路器节省投资。通过表3的双母线和双母线分段比较，根据母线接线方式的三性要求，选择220kv的主接线方式为双母线分段接线最好。12 图1母线接线图并且在选择双母线和双母线分段的优缺点做一下比较：具体比较如表3：表3母线比较项目方案方案1双母线分段接线方案2双母线接线技术（1）简单清晰，操作方便，易于发展。（2）可靠性，灵活性差（1）运行可靠，运行方式灵活，便于事故处理，易扩建。（2）倒闸操作复杂，容易误操作。经济（1)设备少，投资小。（2)用母线分段断路器兼做旁路断路器节省投资。（1）占地大，设备多，投资大。（2）母线断路器兼作旁路断路器节省投资。通过表3的双母线和双母线分段比较，根据母线接线方式的三性要求，选择220kv的主接线方式为双母线接线最好。12 在110kv的母线选择中，选择双母线接线和双母线带旁路母线作比较，选出最好的一个方案：首先其接线方式如表4所示：表4接线方式方案项目方案Ⅰ双母接线方案Ⅱ旁路接线可靠性可以是重要负荷从不同的母线分段取得，可靠性较高可靠性不高，任一元件故障或检修均使该回路停电灵活性分段可以接通及断开运行，灵活性比较高灵活性差经济性设备和投资增加设备少，投资小综上所述，根据其灵活性，可靠性，经济性选择110kv的主接线方式为双母线线最好。图2双母线和旁路接线对于10KV母线而言，一般就采用单母线分段方式或者单母线接线方式，至于选哪种接线方式作为10KV线路的母线，通过比较可以的出这一结论：12 对单母线和单母线分段的优缺点做一下比较：对于单母线分段而言，在不同的母线上他们的供电互不影响，而且当一段母线检修或故障时，不影响变电站的供电。但是对于单母线而言，它虽然比单母线分段经济，但是它的可靠性比较低，因为当出现检修或故障时，对变电站的供电影响非常大。所以通过以上的比较我选用单母线分段作为10KV的母线最好。12 4短路电流计算4.1短路计算的目的及假设在本设计的短路计算中，通常是计算在10到20年左右最大运行方式下的短路计算，对于短路的危害可以从课本中知道，短路是整个变电站中最为严重的故障，但是在变电站的维护中只可以降低事故率但不能完全的避免，所以对于本次设计来说，短路计算也是起着举足轻重的作用，如果短路计算不能够很好的计算，那么它将直接影响整个电力系统的正常运行，在本次设计中主要是以三相对称短路情况作为分析计算。4.1.1短路电流计算的目的短路电流计算的目的是通过对主接线的分析，来计算出短路电流，从而可以对电气设备进行计算和选择。4.1.2短路电流的假定条件计算短路电流的基本假设如下：(1)认为在短路过程中，无摇摆现象。(2)所有元件的电容略去不计。(3)认为三相系统是对称的。(4)不考虑磁系统的饱和，应用重叠原理。4.2短路电流计算的步骤考虑到现代电力系统的发展和需求等实际情况，短路电流计算的方法，通常用的有两种计算方法，它们分别是：（1）欧姆法（有称有名单位制法），（2）标幺制法（又称相对单位制法）。本变电站的短路电流的计算选用标幺制法。1.计算过程基准值为SB=1000MVA,UB=Uav,220kV侧231kV,110kV侧115kV,10kV侧取10.5kV.2.系统电抗由原始材料可知，在Sj=100MVA下Xs1＝0.36,Xs2＝0.18阻抗电压％高－中高－低中－低12228表5变压器各绕组电抗12 (1)总的短路等值电路图220KV110KVXs2Xs1S1X1X2X310KVS2d1d2d3图3等值电抗标幺值d1短路时（220kv）等效电路图等效电路图转化为12 220KV110KVXs2Xs1S1X1X2d1S2S2Xs1S1110KVX4220KVd1Xs2等效图S2在转化为Xs2d1220KVX5110KVXs1S112 计算如下:短路电流的有名值：冲击电流：式中是冲击系数。的取其值为1.8.短路容量：d2点短路电路图可间为图4：220KV110KVXs2Xs1S1X1X2S2d2图4计算如下：26 短路电流的有名值：冲击电流：式中是冲击系数。取其值为1.8.短路容量：c）d3点短路220KV110KVXs2Xs1S1X1X2X310KVS2d1d3可化简为图5图526 计算如下：（如图6），Y变换成D形(如图7)S1S2d3X13X23S1S2d3X1X2X3图6图7短路电流的有名值：冲击电流：式中是冲击系数。一般电路的取值范围是1~2，所以这次取其值为1.8.短路容量：因此将d1点短路，d2点短路d3点短路的各数据记录到表中，因此如表6所示：26 表6短路电流表短路类型三相短路短路点d1d2d3短路点平均电压（KV）24211511短路电流周期分量起始有效值I（KA）2.0233.74231.295短路电流冲击值i（KA）5.1599.5479.65短路电流最大有效值（KA）3.0555.6579.80短路容量（MVA）805.88745.33569.1326 5母线和电气设备的选择5.1概述对于本设计主要是对电气设备的选择，当然在本设计中所关乎的电气设备分别有以下几种：QF、QS、CT、PT、避雷器、导线的选择。一、电气设备选择的一般原则：（1）电气设备要满足基本要求（2）选择的电气设备需与时俱进；（3）应按当地环境条件校验；（4）符合变电站的技术要求；（5）具有一定的实验数据。（6）具有合格的名牌技术条件：二、电气设备的技术条件（1）电压：在本次设计中，所接的电网的最高要小于等于最高。即：运行电压：工作电压（2）电流关于I的要求，电器设备的最大小于等于。即：持续工作回路电流：长期允许电流在主变压器到线路上，一般情况下在电压降低5%时，相对来说它相应回路的=1.05（为电器额定电流）。（3）按当地环境条件校核根据当地和导体额定在不相等的情况下，对于电气设备来说，要求可按下式修正：：周围环境温度26 ：环境温度基中—修正系数：长期允许电流在我国现有的变电站的规划中，，。2、按短路情况校验在变电站电气设备选定以后，要对电气设备进行动稳定校验、热稳定校验，在动热稳定校验中，一般情况下，取三相短路电流进行校验，这也是在短路计算中为什么要求去三相短路电流的目的。1）短路热稳定校验满足热稳定条件为:—t秒内通过热电流热稳定时间：—断电保护动作时间110KV以下导体主保护时间2s220KV以上导体保护动作时间0.15s=2s2）短路的动稳定校验满足动稳定条件为：—短路冲击电流有效值（KA）—电流峰值有效值（KA）5.2断路器和隔离开关的选择在变电站设计中，断路器的选择同样的重要，但是在选择断路器的时候，要考虑到以下几点：（1）技术条件（2）环境条件。（3）安装调试(4)运行维护。关于它的技术条件：额定电压校验：额定电流校验：26 开断电流：动稳定：热稳定：5.2.1220KV断路器和隔离开关的选择在现实中要考虑电压降低5%时,才根据相应回路的从而可以得到流过断路器的工作电流：具体选择如下：1.额定电压选择：=220KV2.额定电流选择：=496.0A3.开断电流选择：=2.023KA具体参数如表7所示：表7具体参数表计算数据SW6-220/1200UNs220KVUN220KVImax496.0AIN1200A2.023KAINbr21KAish5.71KAINcl55KAQK19.89[（KA）2s]It2t1764[（KA）2s]ish5.71KAies55KA(2)、隔离开关的选择如下：具体选择如下：1.额定电压选择：=220KV2.额定电流选择：=496.0A3.开断电流选择：=2.023KAGW6—220D/1000—80，其技术参数如表8所示：表8GW6—220D/1000—80技术参数表型号额定电压KV额定电流A极限通过电流KA热稳定电流KA峰值4SGW6220D/100—8022010008023.7具体参数如表9所示：26 表9具体参数表计算数据GW4-220D/1000—80UNs220KVUN220KVImax413.3AIN1000AQK19.89[（KA）2S]It2t23.72×4=2246.76[（KA）2S]ish2.023KAies80KA5.2.2110KV断路器和隔离开关的选择断路器的选择流过断路器的最大持续工作电流隔离开关的选择如下：1.额定电压选择：=110KV2.额定电流选择：=944.78A3.开断电流选择：=3.742KA初选SW4—110/1000技术数据如表10所示：表10SW4—110/1000技术数据型号额定电压KV额定电流A断流容量MVA额定断流量KA极限通过电流KA峰值热稳定流KA5S固有分闸时间SS—110/10001101000350018.455210.06表11具体参数表计算数据SW4-110/1000UNs110KVUN110KVImax944.78AIN1000A3.74KAINbr18.4KAish10.44KAINcl55KAQK58.835[（KA）2S]It2t2205[（KA）2S]ish10.44KAies55KA隔离开关的选择如下：1.额定电压选择：=110KV26 2.额定电流选择：=944.78A3.开断电流选择：=3.742KA选择GW4—110D/1000—80其技术数据如表12所示：表12GW4—110D/1000—80技术数据型号额定电压KV额定电流A极限通过电流KA热稳定电流KA峰值4SGW4—110D/1000—8011010008021.5表13具体参数计算数据GW4-110D/1000—80UNs110KVUN110KVImax826.7AIN1000AQK58.835[（KA）2S]It2t2311.25[（KA）2S]ish3.742KAies55KA110KV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变中110KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用SW4-110/1000型少油断路器和GW4-110D/1000—80型隔离开关。5.2.310KV断路器和隔离开关的选择流过断路器的Imax：10KV最大一回负荷出线正常工作时。Imax=151.55A具体选择如下：1.额定电压选择：=10KV2.额定电流选择：=151.55A3.开断电流选择：=31.295KA其技术参数如表14所示：表14SN4—10G/5000技术参数型号额定电压KV额定电流A断流容MVA额定断流量KA极限通过电流KA峰值热稳定电流KA4S固有分闸时间SSN4-10G/500010500018001053001200.1526 具体参数如表15所示：表15具体参数表计算数据SN4-10G/5000UNs10KVUN10KVImax151.55AIN5000A31.295KAINbr105KAish79.65KAINcl300KAQK3917.51[（KA）2s]It2t72000[（KA）2s]ish79.65KAies300KA具体选择如下：1.额定电压选择：=10KV2.额定电流选择：=151.55A3.开断电流选择：=31.295KA选择GN10—10T/5000—200，其技术参数如表16所示：表16GN10-10T/5000-200技术参数型号额定电压KV额定电流A极限通过电流KA峰值热稳定电流KA5SGN10-110T/5000-200105000200100具体参数如表17：表17具体参数表计算数据GN10-10T/5000-200UNs10KVUN10KVImax151.55AIN5000AQK3917.51[（KA）2S]It2t50000[（KA）2S]ish79.65KAies200KA5.2.410KV限流电抗器（1）选择限流电抗器10KV最大一回负荷为2500KVA时：Imax=151.55A26 短路时，由前面短路计算可知：Ik=31.295KA在10kv限流电抗器的选择中，正确的选择电抗器，才能选择断路器，所以10kv侧加限流电抗器是最佳选择。等值电路图：220KV110KVXs2Xs1S1X1X2X310KVS2d1d3图8计算如下：取Id＝6KA,Ud＝10.5KV,Sd＝100MVA，总电抗为X=X1//X2+0.5X3=0.295//0.196+0.5*0.05=0.095,初选型号NKL-10-400电抗器，Un＝10kv，In＝300A,则XL(%)==＝1.42,其参数如表18:26 表18电抗器型号为NKL-10-400-3额定电压KV额定电流A额定电抗％通过容量KVA1030033*1734电压损耗和残压校验：电抗标幺值X*=X*L+X=0.524+0.095=0.619电压损失检验：电抗器的U(%)不大于Ud的5%U(%)=XL(%)＝母线残压检验：在电抗器的要求上，要求大于系统额定值的60～70%综上所述，电抗器的各项指标都符合条件。5.3电流互感器的选择电流互感器的选择：（1）型式：在变电站的设计中，电流互感器的型式选择非常重要，所以要根据它的电流电压等参数的计算选取一个经济可靠的电流互感器，当然它对产品和环境等参数的要求也有一定的作用。一次回路电压：一次回路电流：（2）准确等级：对于选定电流互感器，通过它的二次回路的测量仪表的类型，从而选择准确等级。二次负荷：26 式中，，5.3.1220KV侧电流互感器的选择主变220KV侧CT的选择一次回路电压：二次回路电流：所选选电流互感器。具体参数如表19：表19LCW-220（4×300/5）参数设备项目LCW-220产品数据计算数据un≥ug220KV220KV1200A495.0A＞518KAS115.743KAS＞101.81KA44.309KA220KV母联CT：由于220KV母联CT和220KV侧的条件相同，因此选用相同的型号LCW-220（4×300/5）。5.3.2110KV侧的电流互感器的选择主变中110KV的CT的选择：一次回路电压：二次回路电流：根据以上两项，选用的110KV电流互感器，如表20：表20LCWDL-110/（2×600/5）参数设备项目LCWDL-110（2×600/5）产品数据计算数据un≥ug110KV110KV1200A944.7A＞8100KAS186.747KAS26 ＞229.10KA24.484KA母联的工作条件与变中110KVCT应相同，所以同样选择型CT。5.3.310KV侧电流互感器的选择10KVCT的选择1、一次回路电压：2、二次回路电流:Imax=151.55A由此得，电流互感器的选用如表21：表21LMZD-10（11000/5）参数设备项目LMZD-10产品数据计算数据un≥ug10KV10KV1100A151.55A＞193600KAS12898.306KAS＞1399.86KA51KA5.4电压互感器的选择电压互感器的选择：型式：在变电站中电压互感器和电流互感器一样同样起着重要的保护作用，一般情况下，电压互感器对电压的要求也不同，所以将其电压等级分别分类：（1）6～20KV采用树脂胶主绝缘结构的CT；（2）35KV～110KV采用油浸式结构的CT；（3）220KV级以上采用电容式CT。一次电压、，为额定一次线电压。二次电压：二次额定电压。因此二次额定电压如表22：表22二次额定电压绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中心用于中性点不接地或经消弧线圈接地26 二次额定电压100100准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。5.4.1220KV侧母线电压互感器的选择型式：串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。电压：额定一次电压：准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级，查相关设计手册，选择PT的型号：JCC2—220。额定变比：5.4.2110KV母线设备PT的选择型式：采用串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。电压：额定一次电压：准确等级：用户保护，测量、计量用，其准确等级为0.5级。查《发电厂电气部分》，选定PT的型号为：JCC-1105.4.310KV母线设备电压互感器的选择型式：采用树脂浇注绝缘结构PT，用于同步、测量仪表和保护装置。电压：额定一次电压：准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级。查《发电厂电气部分》选定PT型号：JDJ-10额定变比为：10/0.1KV5.5母线的选择导体选择的一般要求：（1）工作电流；（2）电晕（对110KV级以上电压的母线）；（3）动稳定性和机械强度；（4）热稳定性；（5）注意环境条件。母线的选择上，要符合国家电网变电站设计的规范性和经济性。的在母线的选择上不论载流量还是横截面积的选择都将是是否合理而经济的选择，当然也要考虑导线的的投资和年运行，所以要选择一个合理的截面其选择原则从两个方面考虑：（1）截面积与电能损耗成反比。26 （1）截面积与线路投成反比。所以选择最大截面积。对于经济截面的电流密度叫经济电流密度表23经济电流密度导线材料年最大负荷小时数3000h以下3000~5000h5000h以上铝线，钢心铝线1.651.150.90铜线3.002.251.75铝心电线1.921.731.54铜心电缆2.502.252.005.5.1220KV母线根据对220kv母线的要求，综合的考虑到变压器在电压降低5%时,所以相应电最大持续工作电流：对于220kv的母线而言，一般采用钢芯铝绞线作为220kv母线的导体，，根据设备手册选LGJ型钢芯铝绞线，按最大持续工作电流综合考虑选用其截面为800/100的LGJ型钢芯铝绞线，查表可以知道长期允许载流量为1402A。温度修正系数满足要求。5.5.2110KV母线最大持续工作电流这里采用钢芯铝绞线导体26 根据设备手册选LGJ型钢芯铝绞线，按最大持续工作电流综合考虑选用其截面为630/55的LGJ型钢芯铝绞线，查表可以知道长期允许载流量为1211A，外径为34.32mm。温度修正系数满足要求。5.5.310KV母线的选择最大持续工作电流为：经查表可知，选择2条矩形铝导线平放，额定载流为2670A。修正后的载流量为：5.5.4变压器220KV侧引接线的选择按经济电流密度选择导体截面积：根据经济电流密度曲线，可以知道当Tmax=3600h时，经济电流密度为：，则：查阅资料选取LJ-300铝绞线。5.5.5变压器110KV侧引接线的选择按经济电流密度选择导体截面积：根据经济电流密度曲线，当Tmax=4600h时，J=1.15A/mm2，则：根据导线的基本资料可以选取LGJK-1250/150的扩径钢芯铝绞线。长期允许载流量（考虑日照）：1430A5.5.6变压器10KV侧引接线的选择10KV母线最大持续工作电流：26 查表：导体经济面积：查表选取二条矩形硬铝导体平放：竖放允许电流：3152A26 6防雷保护6.1概述在变电站中，电气设备包括两个方面，分别是人生安全和设备安全，所以保护人身和设备的安全非常重要，此毕业设计主要对防雷保护做一下简单的介绍：雷电过电压的种类：一般情况下，习惯性的将在雷电过电压分三中雷：直击雷、感应雷、雷电侵入波三类。（1）直击雷过电压：直接击中配电设备，使得变电站中的所有电器设备和导线等收到很高的电压降落。（2）感应雷过电压：感应雷主要是指雷云云在架空线路的正上方时，这时候能感应出异性电荷。在实际的变电站中，关于直击雷和感应雷而言，他们都是对变电站有危害的一种通过大气对地面放电而引起雷电过电压。对于感应雷和直击雷而言，他们既有共同点也有不同点：持续性和脉冲的特性。但是直击所出现的过电压。(3)雷电侵入波：在变电站中占危害性最大的就属雷电侵入波了，相对于刚刚介绍的两种雷电而言，他的危害性占一半儿左右，当然对于雷电侵入波的解释就是一般情况下雷电是通过导体侵入变电站或用户。6.2防雷设备在变电站的设计中，对于防雷设备的设计必须要做到以下三点：（1）接闪器（2）避雷器（3）引下线和接地装置。6.2.1避雷针在生活中大多或多或少的见过避雷针，所以说避雷针对我们每个人而言不是很陌生的。当然在变电站的设计中，避雷针是不可缺少的。在变电站的过电压保护的方案设计中，对于避雷针而言，他的的作用是引雷作用。所以对于避雷针在本站的设计中必须要满足以下基本要求：（1）对于变电站的设计中，变电站的面积直接决定避雷针的高度和数量，因为避雷针的主要作用就是把所要保护的变电站必须至于他的保护范围。这就是避雷针的作用。26 （2）在本站设计中避雷针要具有防止反击发生的措施，才能实现良好的保护和防范作用，不管变电站的电压等级如何，如果一个变电站的避雷针在一定高度无法去保护这个变电站，那么就一般变电站的设计者就会为了达到保护的作用，将避雷针装在配电构架上。一、避雷针的配置原则：1、避雷针的装设和配置在变电站中，都有明确的规定，在变电站的设计里，关于独立式避雷针它一般和独立的接地装置相配合已达到最好的保护作用。当然关于变电站的选址也起决定性的作用，在土壤的电阻率地区，如果工频接地电阻为。在变电站的设计之前主接地网的设计很重要，所以在避雷设施上他们都与接地网相连接，但是对于他们相连的长度有一定的要求就是对于避雷针的接地线有一定的要求：长度大于或等于15m。2、独立式避雷针的计算方法为：；变配电所主接地网在地中距离独立式避雷针的接地装置与，且，式中为冲击接地电阻。二、避雷针位置的确定：关于避雷针的确定已经在上文说过一些，在避雷针的选择上，它是和变电站的电压等级有密切的系，它的位置确立不单单和变电站的地理环境有关系而且和接地网的布置有密切的关系。1、在电站的设计中，对于电压等级式避雷针的选择，避雷针的选择和此地区的土壤电阻率有着直接的关系，通常习惯性的将电压110KV及以上的变电站装设避雷针。2、刚刚在上文提到，避雷针的装设和接地网是分不开的，当然对于电阻也有一定的要求：即在50Hz的情况下电阻不超过10n。3、变压器在整个变电站中，变压器的门架上严禁装设避雷针、避雷线。在这次变电站的设计中，根据变电站的保护和经济性考虑，这次变电站的设计装设四支避雷针，装设高度３５m。根据具体的电气设备可以知道变电站内物体最大高度为12.1m，所以在12.1m高度的水平面上，一根避雷针保护半径是：Ｒx＝（1.5Ｈ－２Ｈx）P式中：Rx－－避雷针在高度Ｈx水平面上的保护半径（m）Hx――被保护物体高度（m）H――避雷针高度（m）P――高度影响系数26 两只避雷针间保护范围上部边缘最低点的高度，D表示两避雷针间的距离，AB两针间m,同理可算出：BC两针间h0=23mCD两针间h0=25.8mAD两针间h0=19.6mAC两针间h0=17mBD两针间h0=20m对于本次变电站的设计中，当两个避雷针间保护范围一侧的最小宽度,在任何情况下，对于任意两支避雷针，当他们都满足时，可以得出，变电站设计的四个避雷针A、B、C、D组成的四边形范围内都能够将此变电站得以保护，根据公式可以求出AB两针间的保护范围，也可以相应的求出其他针之间的保护范围。AB两针间m,同理求出：BC两针间CD两针间AD两针间AC两针间BD两针间通过上面四个避雷针之间保护范围的计算，可以的出，都满足，所以本次避雷针的设计不仅经济而且安全。6.2.2避雷器阀式避雷器选择型式：对于避雷器型式的选择，要考虑应考电气设备的使用忒点和绝缘水平以便达到安全可靠。按表24选择。表24避雷器类型型号型式应用范围FS配电用普通阀型10KV以下配电系统、电缆终端盒FZ电站用普通阀型3~220KV发电厂、变电所配电装置FCZ电站用磁吹阀型330KV及需要限制操作的220KV以及以下配电；某些变压器中性点FCD旋转电机用磁吹阀型用于旋转电机、屋内对于避雷器的选择要符合一下要求：1、额定电压U：系统额定电压。2、灭弧电压Umi26 ：通过校验避雷器的对地电压，通过比较看是否在避雷器的最大容许电压（灭弧电压）的范围内。3、工频放电电压Ugf：对于工频放电电压主要分类为两类：第一个是非直接接地的电网中，对于工频放电电压的要求，一般是要超过最大运行相电压的3.5倍。第二个是直接接地的电网中，对于工频放电电压的要求是要超过最大运行相电压的3倍。一般情况下，对于工频放电电压的要求是应大于灭弧电压的1.8倍。4、冲击放电电压和残压：一阀式避雷器的保护特性与电器的相同根据避雷器配置原则，主要有以下几点要求：（1）配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器，变压器中性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间；（2）110、35kv线路侧一般不装设避雷器。通过避雷器的配置原则，可以知道，在本次设计中，相对于220KV、110KV而言，他们一般是在高架构架上装设避雷针，但对于10KV配电设备应当设独立避雷针，主变构架上不设置避雷针。所以本工程220KV、110KV系统中，采用氧化锌避雷器。一、220KV避雷器（1）灭弧电压：（2）工频放电电压：直接接地110~220KV，K0=3（3）残压：（4）冲击放电电压：二、110KV避雷器（1）灭弧电压：（2）避雷器的工频放电电压：直接接地110~220KV，K0=3（3）避雷器的残压：（4）避雷器的冲击放电电压：三、10KV避雷器（1）灭弧电压：（2）工频放电电压：（3）避雷器的残压：（4）避雷器的冲击放电电压：以上选择各级电压等级避雷器参数如表25：表25避雷器参数26 型号额定电压有效值KV灭弧电压KV工频放电电压有效值KV冲击放电电压峰值(1.5/20μs及1.5/40μs)不大于KV8/20μs雷电冲击波残压峰值不大于KV不小于不大于5KA10KAFZ-220J220200448536620652715FZ-110J110100224268326326358FZ-101012.726314545507总结26 随着中国经济的不断发展，对于电网的稳定性和安全性更是严格，当然对于变电站的设计也是不例外的，在中国随着变电站的发展，变电站也变得多样化，例如，在中国现有变电站的种类为：微机变电站，综合自动化变电站和智能化变电站等。对于这次的毕业设计，我决定按照智能变电站的规格来设计本变电站，通过几个月的奋斗我主要是通过以下几个模块对变电站做一下基本的设计：（1）变电站的主接线的选择，主要是220KV，110KV和10KV变电站的主接线的选择。（2）变压器的容量选择，通过变原始资料可以推算出变电站的容量。（3）电气设备的选择，主要是通过变电站的电流短路计算来选择。（4）最后是对整个变电站的防雷保护措施的分析和防雷设备型号的选择。通过本次设计让我了解了变电站的设计规范和变电站设备如何去选型，如何去比较型号之间的优缺点，最后做出自己的选择。也是在这次设计中让我看到了中国在电力行业的快速发展，让我对电力行业有了一定的了解。当然快速的发展也对变电站的要求是越来越高，但是虽然快速的发展，但是对变电站的要求还是一成不变的。参考文献26 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DriveSystem[J].IEEETransactionOnIndustryElectronics:2012.[21]Akagi.H.NewTrendsinActiveFilterforPowerConditioning[J].IEEETransIA:2012.26 致谢通过毕业设计的确立和设计经过好几个多月的毕业设计，通过这次毕业设计让我明白了一个道理：对于变电站这样的工程，不仅仅是一个人可以解决的，而是需要一个团队去协作当然对协作的能力要求很高。刚开始在曹老师给我220KV变电站的毕业设计题目之后，我觉得这不是很简单吗，而且在330KV变电站的建设中我基本可以将它的所有设备的选型和构造做一下简单的介绍了，所以我就独自开始了属于自己的设计旅程。本以为自己的短路计算的很到位，一定无懈可击，但是当第一次初稿拿给老师的时候，曹老师直接否认了我的计算方法，通过老师的耐心讲解和精心的指导，让我的短路计算有了一个相对来说很是明确的计算思路了。在设计中关于设备的选型上，其实我觉得我的思维不开阔，老师的头脑都是比较睿智的，看问题很是全面，在这种情况下，让我明白了自己是很不成熟，而且看待问题很是片面。谢谢曹老师的认真指导并且帮我借到型号选择表，让我在型号选择上又有了一个比较明确的认识。关于团队精神让我也感受到了，团队才是解决问题的主要利刃，如果没有老师的认真指导，没有同学的细心指导以及机械同学的帮助，我觉得我的毕业设计真的很难完成，至少说不能够算是一个完整的毕业设计。26 附录一：一次设备材料表：序号设备名称型号及规格单位数量户外电气设备的污秽等级为三级，设备取爬电比距>2.5cm/kv(按系统最高电压为标准户内本次设计不做研究一主变压器部分1220KV电力变压器高压侧有载调压、油浸式、低损耗、强油循环风冷型台2型号暂定SFPSZ-180000/220220±8×1.25%/121/11阻抗电压：%=12%，%=22%，%=8%母线侧：220KV侧4×300/5A10P35/10P35/10P35/10P35(12每项4个)110KV侧：2×600/5A10P30/10P30/10P30/10P30(12每项4个)2隔离开关220KV侧：GW6-220D/1000-80:252KV1000A台2110KV侧：GW4-110D/1000-80：126KV1000A台210KV侧：GW10-10T/5000-200:12KV5000A台23电流互感器220KV侧：LCW-220（4×300/5）台1110KV侧：LCWDL-110（2×600）台110KV侧：LMZD-10/(11000/5)台14避雷器220KV侧：FZ-220J台2110KV侧：FZ-110J台210KV侧：FZ-10台230 序号设备名称型号及规格单位数量5断路器220KV侧：SW6-220KV/1200台1110KV侧：SW4-110/1000台110KV侧：SN4-10G/5000台1二220KV部分1220KV隔离开关三柱水平伸缩，双接地，252KV,1000A,4S热稳定电流23.7KA，极限通过的电流峰值80KA组0隔离开关附电动操作机构，接地开关附手动操动机构，三相联动2220KV隔离开关单柱垂直开启，双接地，252KV，1000A，4S热稳定电流23.7KA，极限通过的电流峰值80KA组8隔离开关附电动操作机构，三相联动3220KV隔离开关单柱垂直开启，单接地，252KV，1000A，4S热稳定电流23.7KA，极限通过的电流峰值80KA组4隔离开关附电动操作机构，接地开关附手动操动机构，三相联动4220KV隔离开关双柱水平伸缩，单接地，252KV，1000A，4S热稳定电流23.7KA，极限通过的电流峰值80KA组8隔离开关附电动操作机构，接地开关附手动操动机构，三相联动5220KV断路器磁柱式，单端口，252KV，1200A，4S热稳定电流21KA，极限通过的电流峰值55KA组9机构操作电源DC220V，电动机电源AC380V6220KV电流互感器SF6型，252KV，4×300/5台910P35/10P35/10P35/10P35/0.5/0.2s7220KV电压互感器电容式，额定变比，0.2/0.5/3P级台88220KV避雷器氧化锌，FZ-220J台109母线选择变压器侧引线铝绞线LJ-300米220KV母线的选择钢芯铝绞线LGJ-800/100米序号设备名称型号及规格单位数量30 三110KV部分1110KV隔离开关三柱水平伸缩，双接地，126KV,1000A,4S热稳定电流21.5KA，极限通过的电流峰值80KA组0隔离开关附电动操作机构，接地开关附手动操动机构，三相联动2110KV隔离开关单柱垂直开启，双接地，126KV,1000A,4S热稳定电流21.5KA，极限通过的电流峰值80KA组12隔离开关附电动操作机构，三相联动3110KV隔离开关单柱垂直开启，单接地，126KV,1000A,4S热稳定电流21.5KA，极限通过的电流峰值80KA组4隔离开关附电动操作机构，接地开关附手动操动机构，三相联动4110KV隔离开关双柱水平伸缩，单接地，126KV,1000A,4S热稳定电流21.5KA，极限通过的电流峰值80KA组12隔离开关附电动操作机构，接地开关附手动操动机构，三相联动5110KV断路器磁柱式，单端口，126KV，1000A，5S热稳定电流21KA，极限通过的电流峰值55KA台12机构操作电源DC220V，电动机电源AC380V6110KV电流互感器SF6型，126KV，2×600/5台1110P30/10P30/10P30/10P30/0.5/0.2s7110KV电压互感器电容式，额定变比，0.2/0.5/3P级台8110KV避雷器氧化锌，FZ-110J台49母线选择变压器侧引线铝绞线LGJK-1250/150米米220KV母线的选择钢芯铝绞线LGJ-600/55序号设备名称型号及规格单位数量30 四10KV部分110KV隔离开关单柱垂直开启，不接地，12KV,5000A,5S热稳定电流100KA，极限通过的电流峰值200KA组32隔离开关附电动操作机构，三相联动210KV断路器12KV，5000A，4S热稳定电流120KA，极限通过的电流峰值300KA台13机构操作电源DC220V，电动机电源AC380V310KV电流互感器LMZD-10/(11000/5)台110.5/0.2410KV电压互感器JDJ-10台25限流电抗器干式空心，11KV，300，通过的容量是3×1734台4型号NK-10-400-3五所变部分110KV所用变压器三相变压器台2型号暂定：S7-4000/10高压侧10低压侧0.4链接组号DYn11空载电流1%阻抗电压：%=4%30'