220kv变电站设计毕业设计

'上海电力学院成教院本科毕业设计（论文）题　　目：　上川220kV变电站设计专　　业：　　　　　　　　　　　　　　年　　级：　　　　教学站点　　　　　　学生姓名：　　　　　　　　　　　　　　学　　号：　　　　　　　　　　　　　　指导教师：　　　　　　　　　　　　　　2015年　8　月　23　日 上川220kV变电站设计摘要：220kV变电站属于高压网络，变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站电气设备，为变电站顺利建设提供依据。本文以上海上川变电站进行设计分析。首先是对上川220kV变电站的设计进行分析；接下来是主变压器选择；之后分别是变电所的主接线设计；变电所自用电接线及自用变压器的确定；短路电流的计算；断路器和隔离开关的选择；导体的选择；变电所的防雷保护规划；变电所的继电保护规划；最后是变电所的仪表配置规划。从而确定最终该上川220kV变电所电气主接线方案，完成对上川220kV变电所的初步设计关键词：变电站主变压器短路计算设备选型 目录1.前言11.1研究目的和意义11.2本文研究背景11.3国内外研究现状11.4本文研究内容12.上川220kV变电所初步设计说明书22.1主变压器的选择22.1.1主变压器的选择22.1.2变电所主变压器的容量和台数的确定22.2主接线选择22.2.1.双母不分段接线：32.2.2.双母线带旁路接线：32.3短路计算32.3.1短路概述32.3.2短路的危害及预防：42.3.3短路计算的目的：42.3.4短路计算的一般原则。42.3.5短路电流实用计算的基本假设。52.4主变压器的选择52.4.1电气的选择原理52.4.2高压电器的基本参数的选择52.4.3电压互感器选择72.4.4电流互感器的选择82.5配置全所的继电保护82.6变电站自动化102.6.1变电站自动化的基本概念102.6.2变电站综合自动化系统应能实现的功能：103.上川220kV变电所初步设计计算书123.1短路电流计算123.1.1选择基准值123.1.2系统电抗标么值计算123.1.3和点短路计算123.1.4点短路电流的计算133.2计算各回路最大持续工作电流133.3高压断路器选择和校验143.3.1主变侧断路器校验。143.3.2计算所加电抗器的电抗值：153.4隔离开关的选择和校验153.4.1主变侧隔离开关校验153.4.2负荷侧隔离开关校验16 3.5母线的选择和校验163.6电压互感器的选择183.7电流互感器的选择193.8变压器保护整定计算203.8.1220kV变压器参数203.8.2变压器保护整定计算系统功能结构203.8.3变压器整定计算214.小结26致谢27 1.前言1.1研究目的和意义选择设计本课题，是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识，学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法，培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。电力工业的迅速发展，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，综合应用所学理论知识，开拓思路，锻炼独立分析问题及解决问题的能力。1.2本文研究背景220kV区域降压变电所是电网建设和电网络改造中非常重要技术环节，做好220kV变电所的设计是上海上川电网建设的重要环节。1.3国内外研究现状220kV变电所的设计或改造需要既能保证安全可靠性和灵活性，又能保证保护环境、节约资源、易于实现自动化设计方案。在这种要求下，220kV变电所电气主接线简单清晰、接地和保护安全高效、建筑结构布置紧凑、电磁辐射污染最小已是大势所趋。因而，220kV变电站应从电力系统整体出发,力求电气主接线简化,配置与电网结构相应的保护系统，采用紧凑布置、节约资源、安全环保的设计方案。基于此，我以节约资源、保护环境、设计高安全、高质量的220kV变电所为目的，从电源设置、主接线形式确定、设备选择和配电装置布置等方面提出了新的设计思路。1.4本文研究内容本文分为三个部分：首先就研究以及背景以及意义进行阐述，第二部分就上川220kV变电站的设计进行选择分析，第三部分就上川220kV变电站的设计进行计算。以此来达到上川220kV变电站的设计。28 1.上川220kV变电所初步设计说明书2.1主变压器的选择2.1.1主变压器的选择在合理选择变压器时，首先应选择低损耗，低噪音的S9,S10,S11系列的变压器，不能选用高能耗的电力变压器。应选是变压器的绕组耦合方式、相数、冷却方式，绕组数，绕组导线材质及调压方式。2.1.2变电所主变压器的容量和台数的确定为保证上川变电所供电可靠性，一般应装两台主变压器；若只有一条电源进线，或上川变电所可由低压侧电网取得备用电源时，可装一台主变压器；若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻近低压电力网取得备用电源时，可装一台主变压器。在设计时应考虑，装设3台主变压器的可能性。对于规划只装设2台主变压器的变电所,应按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。单台容量设计应按单台额定容量的70%—85%计算。对于单台：对于两台并联运行：表2-1S9—6300/220变压器参数参数连接组标号额定电压（）阻抗电压（%）空载电流（%）损耗（）高压低压空载负载，100.44.01.90.21.042.2主接线选择根据出线回数电压等级初步可以选择双母不分段接线和双母带旁路母接线。28 2.2.1.双母不分段接线：优点：可靠性极高，故障率低的变压器的出口不装断路器，投资较省，整个线路具有相当高的灵活性，当双母线的两组母线同时工作时，通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，当母联断路器断开后，变电所负荷可同时接在母线或副母线上运行。缺点：当母线故障或检修时，将隔离开关运行倒闸操作，容易发生误操作。2.2.2.双母线带旁路接线：优点：最大优化是提供了供电可靠性，当出线断路器需要停电检修时，可将专用旁路断路器投运，从而将检修断路器出线有旁路代替供电。两组接线相比较：2方案更加可靠，所以选方案双母线带旁路接线。所以根据电压等级及出线回数，初步确定，双母线不分段接线和单母线分段带旁路母线接线。2.3短路计算2.3.1短路概述短路是电力系统常见的，并且对系统正常运行产生重要影响的故障。电力系统中可能发生的短路主要有:三相短路、两相短路和单相短路。一般情况下三相短路电流大于两相和单相短路电流。三相短路时，由于短路回路中各相的阻抗相等，尽管三相的短路电流比正常时的电流大，幅度增大，电压也比正常时急剧降低，但三相仍然保持对称，故称之为对抗短路。在计算短路电流时，通常把电源容量视为无穷大的电力系统，在这样的系统中，当某处发生短路时，电源电压维持不变，即短路电流周期分量在整个短路过程中不衰减，为了选择和校验电气设备，载流导体，一般应计算下列短路电流。——短路电流周期分量有效值——稳态短路电流有效值——短路全电流最大瞬时冲击值——短路全电流最大有效值28 ——短路容量2.3.2短路的危害及预防：短路的原因主要是电气设备载流部分之间的绝缘被损坏，引起绝缘损坏的原因有过电压，绝缘的自然老化和污秽，运行人员维护不同及机械损伤。危害主要有：电力系统发生短路时，短路回路的电流急剧增大这个急剧增大的电流称为短路电流，短路电流可能达到正常负荷电流的十几倍甚至几十倍，数值不能达到几十千安甚至几百千安，严重使导体发热损坏设备。短路时往往伴随有电弧的产生，能量极大，温度极高的电弧不仅可能烧坏故障元件本身，还可能烧坏周围设备危害人身安全。电力系统发生短路故障时，由于短路电流来势迅猛，电路中的阻抗主要是感性的。因此，短路电流基本上是感性的，它所产生的去磁的电枢反映使发电机端电压下降，同时巨大的短路电流会增大电力系统中各元件的电压损失，使系统电压大幅下降，严重时，可能造成电力系统电压崩溃直至系统瓦解，出现大面积停电的严重事故。短路时电力系统中功率分布的突然变化和电压严重下降，可能破坏各发电机并列运行的稳定性，使整个系统分裂成不同运行的几个部分。这时某些发电机可能过负荷，因此必须切除部分负荷，另一些发电机可能由于功率送不出去，而被迫减少出力，短路时，电压下降得越多，持续时间越长，系统运行的稳定性受到破坏的可能性越大。2.3.3短路计算的目的：1）在设计电气主接线时，为了比较各种方案，确定某种接线方式是否有必要采取限制短路电流的措施等。2）在进行电气设备和载流导体的选择时，以保证各种电气设备和导体的正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作，需要根据短路电流对电气设备进行动、热稳定的校验。3）在选择继电保护装置及进行整定计算时，必须以各种不同类型短路时的短路电流作依据。4）屋外配电装置时，要按短路条件校验，软导线的相间，相对地安全距离5）设计接地装置。6）进行电力系统运行及故障分析等。2.3.4短路计算的一般原则。28 计算短路电流用于验算电气和导体的开断电流，动稳定和热稳定时，应按本工程的设计规划内容计算。一般应以最大运行方式下的三相短路电流为依据。计算短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行。短路点应选择在短路电流最大地点。导体和电器的动稳定，热稳定，以及电器的开断电流。一般按三相短路电流验算。2.3.5短路电流实用计算的基本假设。系统正常运行，短路前，三项是对称的。因为短路时，各元件磁路不饱和，也就是各元件的电抗与电流大小无关，因此可用叠加原理。系统中发电机的电动势的相位在短路过程中相等，频率与正常时相同。变压器的励磁电流忽略不计，相当于励磁开放，可以简化变压器等值电路，输电线路的分布忽略不计。2.4主变压器的选择2.4.1电气的选择原理电气的选择应满足正常运行，检修。短路和过电压情况下要求，并考虑远景发展。应按当地环境条件校验.应力求技术先进和经济合理。与整个工程的建设标准协调一致。同类设备应尽量减少品种。选择高压电气设备，应满足各项电气技术要求。结构简单体积小，质量轻，便于安装和检修。在制造厂给定的技术条件下，能长期可靠的运行，有一定的机械寿命。2.4.2高压电器的基本参数的选择高压电器的基本参数的选择包括：按额定电压选择、按最高电压选择、按额定电流选择、按额定开断电流选择、按额定短路关合电流计算、按断流容量选择、按机械负荷选择、按环境温度选择。高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不但直接影响变电所的正常运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并进行动稳定和热稳定的校验。断路器种类和型式的选择包括：高压断路器应根据断路器安装地点（选择户内式或户外式）、环境和使用技术条件等要求，并考虑其安装调试和运行维护，并经技术经济比较后选择其种类和型式。选用隔离开关的原则：28 隔离开关一般不需要专门的灭弧装置。隔离开关在分闸状态下应有足够大的断口，同时不论隔离开关高压接线端电压是否正常，均要满足安全隔离的目的。隔离开关在合闸状态下应能承受负荷电流及短路电流。在环境方面，户外隔离开关应能承受大气污染并应考虑到温度突变，雨，雾，覆冰等因素的影响。在机械结构上，需要考虑引线机械应力，风力，地震力和操作力的联合作用。其中包括隔离开关高压接线端在三个方面的耐受机械力。以及支持绝缘子的机械强度要求，此外，对垂直伸缩式隔离开关，还需提出静触头接触范围的要求。隔离开关应具有手动，电动（气动）操动机构，信号及位置指示器与联、闭锁装置等附属装置。隔离开关应配备接地开关，以保证线路或其他电气设备检修时的安全。应考虑配电装置空间尺寸的要求及引线位置与形式（加空闲或电缆）来选用合适开关。母线的选择：矩形铝母线：220kV以下的配电装置中，35kV及以下的配电装置一般都是选用矩形的铝母线，铝母线的允许载流量较铜母线小，但价格便宜，安装，检修简单，连接方便，因此在35kV及以下的配电装置中，首先应选用矩形铝母线。母线截面的选择一般要求裸导体应根据集体情况，按下列技术调节分别进行选择和校验：工作电流、经济电流密度、电晕、动稳定或机械强度、热稳定。裸导体尚应按下列使用环境条件校验：环境温度、日照、风速、海拔高度。按回路持续工作电流选择—导体回路持续工作电流，单位为A。—相应于导体在某一运行温度、环境条件及安装方式下长期允许的载流量单位A。温度25C、导体表面涂漆、无日照、海拔高度1000m及以下条件。母线的稳定校验动稳定校验：母线在发生三相短路时，母线受到的电动力为F=1.76109.81N28 式中—短路冲击电流，单位A；—沿母线支持绝缘子之间的距离，单位；—相间距离，单位。热稳定校验：在母线出口发生三相短路时，必须按式校验母线热稳定=—所须要得最小截面，单位；—短路电流稳态值现在近似以三相短路电流有效值计算；—短路电流的时间，一般为0.2-0.3秒；C—母线常数。母线电晕校验：220kV及其以上的变电所母线均应当地气象条件下晴天不出现全面电晕为控制条件，使导线线安装处最高工做电压小于临界电晕电压。2.4.3电压互感器选择电压互感器选择的一般原则：按技术条件选择电压互感器正常工作条件时，按一次回路电压，二次电压，二次负荷，准确度等级，机械负荷条件选择。电压互感器承受过电压能力。按绝缘水平、泄露爬电比距条件选择。环境条件按环境温度、污秽等级、海拔高度等条件选择。形式选择10kV配电装置一般采用游侵绝缘结构；在高压开关柜中，可采用树脂浇铸绝缘结构。当需要零序电压时，一般采用三相五柱电压互感器。35-220kV配电装置一般采用油侵绝缘结构电磁式电压互感器。目前采用电容式电压互感器，实现无油化运行，减少电磁谐振。220kV配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。按在220kV及以上线路侧的电压互感器，当线路装有载波通信时，应尽量与耦合电容器结合，统一选用电容式电压互感器。28 2.4.4电流互感器的选择选择的电流互感器应满足变电所中电器设备的继电保护、自动装置、测量仪表及电能计量的要求。额定电压的选择选择电流互感器一次回路允许最高工作电压应大于或等于该回路的最高运行电压，既式中——电流互感器最高电压，单位。——回路工作电压，几系统称标准电压，单位。动稳定的校验电流互感器可按式校验式中：—电流互感器允许通过的最大动稳定电流—系统短路冲击电流热稳定校验电流互感器短路时热稳定电流应大于或等于系统短路时的短时热稳定电流。35kV级电流互感器分为户外型和户内型两类。户外型电流互感器，一般选用油侵箱式绝缘结构的户外型独立式电流互感器，常用LB系列，LABN系列。10kV户内配电装置和成套开关柜中，母线一般选用LMZ型系列的电流互感器，配电柜一般选用LA型，LQJ型，LZJ型，LZZBJ9—12型等电流互感器。2.5配置全所的继电保护电网继电保护和安全自动装置是电力系统的重要组成部分，对保证电力系统的安全经济运行，防止事故发生或扩大起重大作用。220kV侧进出线及母线的继电保护依据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》分析，对变电所的35~220kV电压母线，在220kV双母线接线情况下应装设专用的母线保护。28 表2-2220kV侧进出线及母线的继电保护对比安装地点保护分类保护类型动作条件动作结果故障范围220kV侧母线上主保护完全电流差动保护常用作单母线或只有一组母线经常运行的双母线的保护动作于跳闸反应各电流互感器之间的电气设备故障时的短路电流220kV侧进出线上接地短路保护发生单相接地发出预告信号由于接地故障电流很小，而且三相之间线电压仍然保持对称对负荷供电没有影响，因此在一般情况下允许带一个接地点继续运行1~2小时，不必立即跳闸相间短路保护线路上发生三相短路或两相短路动作于跳闸故障相中流过很大的短路电流时，要求继电保护装置尽快切除故障，可以保护线路全长零序电流保护发生相间短路时产生很大的不平衡电流动作于跳闸零序电流保护和相间电流保护一样，广泛采用三段式零序电流保护，可以保护线路全长并与相邻线路保护配合变压器的继电保护在电力系统运行中，当电力系统发生故障或异常工况时，继电保护装置应实现在最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。其配置原则如下：（1）对于6.3MV·A及以上的常用工作变压器和并列运行的变压器，10MV·A及以上厂备用变压器和单独运行的变压器，以及2MV·A及以上用电流速断保护灵敏性不满足要求的变压器，应装设差动保护装置。对高压侧电压为330kV28 及以上的变压器，可装设双重差动保护装置。（2）当在变压器油箱内部发生故障（包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路）时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。因此，变压器应安装瓦斯保护装置。（3）对由外部相间短路引起的变压器过电流，根据变压器容量和运行情况的不同以及对变压器灵敏度的要求不同，可采用过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流和单相式低电压起动的过电流保护或阻抗保护作为后备保护、带时限动作于跳闸。2.6变电站自动化2.6.1变电站自动化的基本概念变电站自动化是指应用自动控制技术、信息处理和传输技术，通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工进行各种运行作业，提高变电站运行、管理水平的一种自动化系统。变电站自动化的范畴包括综合自动化技术；变电站综合自动化是指将二次设备利用微机技术经过功能的重新组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统，它是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的综合应用2.6.2变电站综合自动化系统应能实现的功能：微机保护：是对站内所有的电气设备进行保护，包括线路保护，变压器保护，母线保护，电容器保护及备自投，低频减载等安全自动装置。 数据采集，包括状态数据，模拟数据和脉冲数据。模拟量采集，常规变电站采集的典型模拟量包括：各段母线电压，线路电压，电流和功率值。馈线电流，电压和功率值，频率，相位等。操作人员可通过CRT屏幕对断路器，隔离开关，变压器分接头，电容器组投切进行远方操作。为了防止系统故障时无法操作被控设备，在系统设计时应保留人工直接跳合闸手段。同期检测和同期合闸。该功能可以分为手动和自动两种方式实现。可选择独立的同期设备实现，也可以由微机保护软件模块实现。电压和无功的就地控制，无功和电压控制一般采用调整变压器分接头，投切电容器组，电抗器组，同步调相机等方式实现。操作方式可手动可自动，人工操作可就地控制或远方控制。28   无功控制可由专门的无功控制设备实现，也可由监控系统根据保护装置测量的电压，无功和变压器抽头信号通过专用软件实现。数据处理和记录历史数据的形成和存储是数据处理的主要内容，它包括上一级调度中心，变电管理和保护专业要求的数据，主要有：断路器动作次数、断路器切除故障时截断容量和跳闸操作次数的累计数、输电线路的有功、无功，变压器的有功、无功、母线电压定时记录的最大，最小值及其时间、独立负荷有功、无功，每天的峰谷值及其时间、控制操作及修改整定值的记录根据需要，该功能可在变电站当地全部实现，也可在远动操作中心或调度中心实现。系统的自诊断功能：系统内各插件应具有自诊断功能，自诊断信息也象被采集的数据一样周期性地送往后台机和远方调度中心或操作控制中心。与远方控制中心的通信，本功能在常规远动‘四遥’的基础上增加了远方修改整定保护定值、故障录波与测距信号的远传等，其信息量远大于传统的远动系统。  根据现场的要求，系统应具有通信通道的备用及切换功能，保证通信的可靠性，同时应具备同多个调度中心不同方式的通信接口，且各通信口及MODEM应相互独立。保护和故障录波信息可采用独立的通信与调度中心连接，通信规约应适应调度中心的要求，符合国标及IEC标准。目前从国内、外变电站综合自动化的开展情况而言，大致存在以下几种结构：分布式系统结构、集中式系统结构、分层分布式结构、可扩展性和开放性较高，利于工程的设计及应用、站内二次设备所需的电缆大大减少，节约投资也简化了调试维护。28 3.上川220kV变电所初步设计计算书3.1短路电流计算3.1.1选择基准值基准电压：Uj1=220kV，Uj2=110kV，Uj3=10kV；基准容量：Sj=100MVA；基准电流：Ij1=0.5KA，Ij2=1.56KA，Ij3=5.5KA。3.1.2系统电抗标么值计算SFSZ9-63000kVA/220kV型变压器绕组电抗标么值为XT1*=0.1706XT2*=-0.0039XT3*=0.1071图3-1短路系统标么值等效电路图3.1.3和点短路计算三相短路电流标么值：三相短路电流有名值：×短路冲击电流：全电流：三相短路容量：28 3.1.4点短路电流的计算点短路电流标么值：短路电流有名值为：13.16×=20.53KA短路冲击电流：2.55×20.53=52.36KA全电流：三相短路容量：3.2计算各回路最大持续工作电流三相变压器回路220kV：=1.05×6300/（×220)=347.2A母联断路器回路220kV：=1.05×6300/(×220)=347.2A分段断路器回路=1.05×6300/(×10)=1909.59A馈线回路220kV：28 =1.05×6300/(×220)=104.98A电缆线=/cos=2000/(×10×0.8)=144.34A表3-2最大持续工作电流一览表回路名称电压等级计算公式最大持续工作电流三相变压器220kV=1.05=/347.2母联断路器220kV一般为该母线上一组变压器的持续工作电流347.2馈线回路220kV=/cos104.983.3高压断路器选择和校验按正常运行条件进行选择，并按各短路点三项短路条件进行校验。3.3.1主变侧断路器校验。220kV(LW6—1220/3150—40）额定短路关合电流100KA，峰值耐受电流100KA，短时耐受电流40KA/4S电压：=220kV≤=220kV电流：=347.34A<=3150A开合电流=26.21KA<=40KA动稳定：=66.84KA<=100KA热稳定：=(+10/2+)/12=26.212×4=2747.86=×t=402×4=6400<28 所选LW6—220/3150—40型断路器合格3.3.2计算所加电抗器的电抗值：*=1/（0.094+×R*）=8.57×R*=0.0235选用×KK—10—2500—4型电抗器动稳定电流128KA短时耐受电流50KA/4S应满足*≥（/I”—’）×100—电抗器百分电抗值—基准电流（A）、基准电压（kV）、—电抗器的额定电流、额定电压.’—以为基准的计算值所选用电抗器前的网络电抗标么值=（/I”—’）×100=（5.5/47.15-0.094）×2500×10.5/(5500×10)×100=0.103=4>0.103*=/100×/×/=4/100×10/×2500×100/=0.0838计算加入电抗器后的短路电流值：3.4隔离开关的选择和校验3.4.1主变侧隔离开关校验220kV（GW4—220（D）/2000A）动稳定电流100KA，热稳定电流40KA/4S电压=220kV≤=220kV28 电流=347.2A<=2000A动稳定：=66.84KA<=100KA热稳定：=×t=26.212×4=2747.86==402×4=6400∴<所选隔离开关GW4—220（D）/2000合格3.4.2负荷侧隔离开关校验电压等级220kV：GW4—220（D）/2000(kV)220(kV)126(A)413.34(KA)315(KA)66.89(KA)100（）2762.55（）64003.5母线的选择和校验220kV主母线选择：（汇流母线只能按最大持续工作电流选择导线截面，软导线不做动稳定校验）按最大持续工作电流选择导线截面S，即≤K=413.34A温度修正系数K===0.88—导体长期发热允许最高温度；：—导体的额定环境温度；—导体的实际温度。—在额定环境温度时导体的允许电流28 ≥/K=413.34/0.88=469.70据此选择导体的型号为：LGJQ—600，其长期允许载流量为1050A；=0.88×1050=924A>=413.34A热稳定校验≤=(+10/2+)/12=26.282×4=2762.55正常运行时导体温度=(+－)/=25+（70-25)/=34℃查表得热稳定系数=99导体最小截面=/C=/99=531=413.34A热稳定校验同主母线热稳定校验:热稳定校验合格。二：主变引线按经济电流密度选择查表得经济电流密度=0.85A/导体截面=/=1299.08/0.85=1528.33据此选择型号为：单条100×8矩形铝导体，平放允许电流为1547A（）=K=0.88×1547=1361.36A>=1091.22A28 热稳定校验、动稳定校验同主母线热稳定、动稳定校验校验合格。主变引线按最大持续工作电流选择导线截面S，即≤K=2273.38A温度修正系数K===0.88—导体长期发热允许最高温度；—导体的额定环境温度；—导体的实际温度。—在额定环境温度时导体的允许电流≥/K=2273.38/0.88=2583.39A据此选择导体的型号为：双条100×10矩形铝导体，平放允许电流为2613A，Ks=1.42（）=K=0.88×2613=2299.44A>=2273.38A热稳定校验、动稳定校验同主母线热稳定、动稳定校验，校验合格2、按经济电流密度选择查表得经济电流密度=0.85A/导体截面S=/=2273.38/0.85=2674.56据此选择型号为：双条100×10矩形铝导体，平放允许电流为2613A（）=K=0.88×2613=2299.44A>=2273.38A热稳定校验、动稳定校验同主母线热稳定、动稳定校验校验合格。3.6电压互感器的选择电压互感器的选择：220kV电压互感器，查表选用JCC-220型串级式瓷绝缘电压互感器，系统最高电压126kV，额定绝缘水平200/480kV，额定一次，二次电压比220//0.1//0.1/28 /0.1kV，额定负载150VA/150VA/100VA，准确级0.2/0.5/6P。3.7电流互感器的选择为防止电流互感器套管闪络造成母线故障，电流互感器通常布置在断路器的出线或变压器侧，即尽可能不在紧靠母线侧装设电流互感器。所以，母线上不考虑装设电流互感器。主变侧、母联兼旁路电流互感器=220kV=347.2A所以初选LCWB6—220B型电流互感器额定电流比（2775）~（2600）/5热稳定电流=211~230KA/1s动稳定电流=22.8~276KA一次回路电压=220kV=220kV一次回路电流=1200A>=347.2A二次回路电流=5A准确度等级0.2级热稳定校验=×t==3600===690.64>满足热稳定要求动稳定校验=276=152KA>=66.89KA满足动稳定要求.]所以选择LCWB6—220B型电流互感器。出线电流互感器=220kV=104.98A所以初选LCWB6—220B型电流互感器一次回路电压=220kV=220kV28 一次回路电流=1200A>=104.98A热稳定校验=×t==3600===690.64>满足热稳定要求动稳定校验=276=152KA>=66.89KA满足动稳定要求.]所以选择LCWB6—220B型电流互感器。3.8变压器保护整定计算3.8.1220kV变压器参数主变压器:SFSZ-1-100/100/15MVA,2208×1.25%/115/11kV,YNyn0(d11),Uk1-2=14%,Uk1-3=24%,Uk2-3=9%。主变高压侧额定电压220kV,额定电流为262.4A,TA变比400/800/1(取800/1),额定电流二次值:262.4/800=0.328A。主变中压侧额定电压115kV,额定电流为502.0A,TA变比1200/1,额定电流二次值:502.0/1200=0.418A。主变低压侧额定电压11kV,额定电流为787.3A,TA变比1250/1,额定电流二次值:787.3/1250=0.630A。主变高压侧零序TA变比:100/1(接地过流保护用),400/800/1(取800/1)(零序差动保护用)；主变中压侧零序TA变比:150/1(接地过流保护用),1200/1(零序差动保护用)3.8.2变压器保护整定计算系统功能结构为了适应变压器整定计算的特点及整定计算软件的发展潮流，变压器保护整定计算系统设计采用模块化结构，各模块完成相对独立的功能，易于维护和升级。系统总体结构图如图3-2。软件的应用功能主要有以下四大模块构成：28 图3-2系统总体结构图(1)管理参数功能。主要包括变压器在内的各种一次元件的名称、电气参数和其他原始参数、各系统运行方式下的拓扑结构信息、元件运行状态(变压器投/停状态、变压器中性点接地方式变化)等；TA、TV、变压器保护装置等二次元件的型号、生产厂家、安装位置、运行状态、运行定值等。(2)参数查询、编辑和修改功能。可以按照元件名称、型号、生产厂家、电压等级、所属地理区域、厂站、元件类型等关键字进行精确查询和模糊查询，可以通过对话框对单个元件进行参数编辑和修改，也可以通过参数表格对多个元件进行参数编辑和修改。(3)参数计算功能。可以根据变压器铭牌参数计算其电抗参数，可以根据线路型号、类型等计算线路阻抗参数等，可以进行标么值和有名值转换。后备保护的整定计算在全面考虑整定规程要求的基础，根据不同地区整定原则的差异，提供可选整定原则，并采用整定风格和半自动整定工作方式满足整定原则的灵活性；采用多样灵活的定值调整手段，使用户能够充分干预整定全过程，提高了定值的正确性和适应性。3.8.3变压器整定计算第I段整定动作电流整定:为了保证选择性,过电流保护的动作电流应能躲过可能流过变压器的最大负荷电流,即式中:——可靠系数,取1.2-1.3；28 ——返回系数,取0.85-0.95；——最大负荷电流；最大负荷电流可按以下情况考虑并取其最大者:因此的：第II段整定动作电流整定:动作电流取大于最大负荷电流:其中,最大负荷电流,取1.4In。动作时间整定:应计算220kV线路末端单相或两相金属性接地短路时流过变压器高压侧的最小零序电流,220kV侧零序阻抗最小,110kV侧零序阻抗最大,220kV侧单回线运行,两台变压器并联运行。经校验,灵敏度满足要求。动作时间整定:应大于高压侧线路零序保护II段的时间,级差0.5s。动作电流整定:由于110kV母线没有任何出线,故按照能使保护在110kV母线单相或两相接地短路时有足够的灵敏度进行反推来整定。由短路计算得母线单相或两相接地短路时流过保护安装处的最小零序电流为0.3097kA,故由灵敏度计算式:得28 其中1.5动作时间整定:3.5s根据上述整定原则和方法,完成了变压器保护的整定计算。实际上，变压器差动保护用来反映变压器绕组的相间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线的相间短路故障等。但是应当注意，对于变压器内部绕组很少的匝间短路故障，电流变化量不大，差动保护可能反应不了。所以一般把差动保护和瓦斯保护(非电量保护)作为变压器的主保护。其中:——变压器额定电流；-TA变比；-可靠系数,取1.3-1.5；-电流互感器的比误差,10P型取0.03*2,5P型和TP型取0.01*2；-变压器调压引起的误差,取调压范围中偏离额定值的最大值(百分值)；-由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差,初设时取0.05。得28 图3-3差动保护函数图如图3-3，由于P633的第一拐点固定为启动电流的一半,所以并不能采用上述计算方法,而应该以躲过空载时(单侧带电)最大不平衡电流整定,公式如下:此时由于空载电流较小,下面的系数与上述国内算法的数据略有差别。其中，-可靠系数,取1.5~2.0；-电流互感器的比误差,10P型取0.2,5P型和TP型取0.1；-变压器调压引起的误差,取调压范围中偏离额定值的最大值(百分值)；-由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差,初设时取0.05。在实际应用中,起动电流应为0.1~0.3,比国内计算的方法要小。按照上述计算公式,可得当变压器正常运行或者区外发生短路故障时，流入差动保护的电流在理想情况下可以为0，现实中考虑到电流互感器的误差、变压器的接线方式、有载调压变压器分接头调整等因素，使得正常运行和区外适时流入差动保护回路的电流不可能为0，实际上是比较小的不平衡电流，一般差动保护的整定原则就是躲开此不平衡电流。当变压器内部发生故障时，流入差动回路的电流为短路电流的二次值，此电流非常大，能使差动保护可靠动作。因此差动保护对其保护范围内的故障具有绝对的选择性和动作迅速的优点，所以差动保护一直作为大容量变压器保护的主保护之一。3.8.4整定计算结果的优化28 当待整定变压器零序过流保护有多个相邻保护时，现有整定方法是：与每一个相邻保护逐段配合，只要灵敏度满足要求，则不再继续配合。具体步骤如下：与每一个相邻保护逐段进行保护范围和动作时间上的配合；当配合定值满足灵敏度要求时，则已经得到了与该相邻保护配合的整定值；否则，继续与相邻保护灵敏度较高、动作时间较长的段进行配合；然后与下一个相邻保护进行配合；从与各个相邻保护配合的整定值中选取灵敏度最低、动作时间最长的整定值作为保护最终定值，该保护整定计算完毕。从以上论述可知，这种整定方法无法保证最终保护定值为当前整定条件下能够获得的最优保护定值。以保护II段整定计算为例，假设保护最终动作定值是按与相邻保护A的I段配合得到的，而最终动作时间是按与相邻保护B的II段配合得到的。这种情况下，如果与相邻保护A的II段配合，所得动作时间也不会超过最终动作时间，则继续与保护A的II段进行配合将可以获得动作时间相同而灵敏度更高、更优的最终保护定值。针对这一问题，本文提出采用以下最优配合段整定的优化措施：对每个相邻保护，确定其最优配合段，即与其配合能够保证保护最终定值具有最大灵敏度和最短动作时间；按照最优配合段与各个相邻保护进行配合，确定保护最终定值。以保护II段整定为例，其实现步骤如下：首先按照现有整定方法确定所有待整定保护的初始II段定值；对每一个待整定保护，确定其与各个相邻保护的配合段，若某个相邻保护的配合段为I段且将配合段变更为II段能够增大保护的灵敏度且不会延长保护的动作时间，则该相邻保护最优配合段为II段，否则为I段；按照最优配合段对所有待整定保护进行整定，整定完毕。由于优化后的整定结果与相邻保护的配合关系不明确，因此不提倡定值优化的完全自动化。可以在按现有整定方法确定初始定值后提供选择功能，用户自行决定是否对定值进行优化；利用最优配合段整定的优化措施获取最终定值，并生成详细的优化说明文档以供用户审核查阅。通过采用最优配合段整定的优化措施，就可以确定所有待整定保护所有可能整定结果中具有最短动作时间和最大灵敏度的保护定值。4.小结本次设计建设一座220kV28 降压变电站，运用所学到的理论知识，通过对原始资料的分析和短路计算，掌握变电所的电气主接线方案的选择，主要电气设备的选型。主变压器台数、容量及型号的选择，以及各种保护的确定等。确定最终该220kV变电所电气主接线方案，完成对220kV变电所的初步设计。28 致谢论文写到这里，基本上我马上就要告别了的大学生涯，在整片论文从一开始的写到现在的定稿，在这段时间内，我学到了很多，因为这是我大学的最后一个作品，我马上就要毕业了。每每想到这我心里就会想起很多的事情，因为在大学的这段时间，我对这段日子充满了各种的感情，心里有很多的不舍。在论文反复撰写的这段时间我要感谢我的导师，是他们那种对于学术严谨的态度，让我对于论文能够做到精益求精，在这篇论文反复修改的过程中也让我学到了不仅仅是关于学术本身的一些东西，更多的让我学到了的是那种态度，那种精益求精，那种对于任何事物和事情较为严谨的态度，在此我要在此感谢我的导师，是他们让我学到了很多学术内和学术外的东西。最后，我要感谢的是我的家人，是你们给予我了最大的帮助，是你们为我提供了强有力的支柱，是你们教会了我很多的东西，在孩子即将步入社会，要独自去面对生活的时候，我想对你们说，亲爱的爸爸妈妈，我爱你们。是你们给予了我今天的成就。我爱你们。谢谢！28 参考文献[1]李益浩.220kV密东变电站的设计与研究[D].郑州大学,2013.[2]谷裕.褚宜220kV变电站新建工程质量管理研究[D].华北电力大学,2013.[3]晋海斌.220kV智能变电站设计方案优化研究[D].华北电力大学,2013.[4]霍山舞.杭州后蒲220kV智能变电站的设计及应用[D].华北电力大学,2014.[5]方学霞.清竹220kV配送式智能变电站设计[D].华北电力大学,2014.[6]苗文静.220kV智能变电站设计方案及应用[D].华北电力大学,2013.[7]张建昌.曲沃220kV变电站安装工程进度管理优化[D].华北电力大学,2014.[8]路磊.正西220kV变电站扩建工程项目质量管理研究[D].华北电力大学,2014.[9]赵永军.滨河220kV智能化GIS变电站设计研究[D].华北电力大学,2014.[10]汪海.虎石台220kV变电站不间断供电改造方案研究及应用[D].华北电力大学,2014.[11]陈波.500kV变电站二次系统智能化设计关键问题研究[D].上海交通大学,2012.[12]郭日彩,许子智,徐鑫乾.220kV和110kV变电站典型设计研究与应用[J].电网技术,2007,06:23-30+55.[13]张玉军,韩文庆,杨旭方,周朝霖.220kV变电站典型设计综述[J].山东电力技术,2007,06:10-14+9.[14]张泽林.珠海地区电网500kV、220kV、110kV变电站工频电场强度的测量与分析[D].华南理工大学,2012.[15]李越.济南220kV变电站典型化设计的新趋势[D].山东大学,2007.[16]张宏阳.浅谈220kV变电站设计思路及实践[J].科技资讯,2009,18:128.[17]何延峰.沿海地区66kV变电站一次设备的设计与研究[D].大连理工大学,2014.[18]苏宪华.变电工程模块化设计与研究[D].山东大学,2005.[19]仲崇山.胜利油田电网实施220kV变电站自动化技术的研究[D].浙江大学,2005.[20]李蔚.220kV变电站变电构支架设计[D].大连理工大学,2013.00.28 附录（A）（B）28'