变电站设计毕业论文-220kv变电站一次系统设计

'华北电力大学成人教育毕业设计（论文）220KV变电站一次系统设计摘要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。　　变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。　　关键词：变电站、负荷、变压器、电气主接线、59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）220KVsubstationsystemdesigntimeAbstractWitheconomicdevelopmentandtherapidriseofmodernindustrialconstruction,powersupplysystemdesignmorecomprehensive,systematic,plantfast-growingconsumptionofelectricity,forpowerquality,technicalandeconomicconditions,supplyreliabilityindexisalsoincreasing,soofpowersupplydesignhavehigherandbetterrequirements.Whetherthedesignisreasonable,notonlyadirectimpactoninfrastructureinvestment,operationcostsandtheconsumptionofnon-ferrousmetals,willbereflectedintheelectricitysupplyreliabilityandsecurityofproduction,itseconomicbenefitsofenterprises,equipment,personalsafetyarecloselylinked.Substationisthepowersystem,animportantcomponentof,fromelectricalequipmentandwiringdistributionnetworkaccordingtoacertainmodeofcomposition,heobtainedfromtheenergypowersystem,throughitstransformation,distribution,transportandprotectionfunctions,andthenenergysecurity,reliableandeconomicaltransportationtoeveryelectricalequipment,turn-basedsites.Asapowertransmissionandcontrolhub,substationmustchangethetraditionaldesignandcontrolmode,toadapttothemodernpowersystems,modernindustrialproductionandsociallifetrends.Withcomputertechnology,moderncommunicationsandnetworktechnologydevelopment,Forthecurrentsubstationmonitoring,control,protectionandmeasuringdevicesandsystemsprovideaseparatestateofoptimalcombinationandsystemintegrationtechnologybase.Keywords：substation,load,transformers,mainelectricalwiring,59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）目录前言…………………………………………………………………………………1第1章对原始资料的分析………………………………………………………31.1所设计变电所的特点……………………………………………………31.2变压器初选方案的选择…………………………………………………31.3电气主接线方案的选择…………………………………………………4第2章变电所电气主接线方案设计………………………………………………52.1电气主接线设计原则和要求………………………………………………52.2接线方案特点及其最佳接线方案的确定…………………………………62.3主变压器选择………………………………………………………………102.4两个初选电气主接线方案图………………………………………………122.5初选电气主接线方案的经济计算比较……………………………………122.6本所方案的评定……………………………………………………………19第3章变电所电气主接线短路电流计算…………………………………………223.1概述…………………………………………………………………………223.2计算短路电流的标幺制方法………………………………………………253.3短路电流的实用计算法……………………………………………………253.4短路电流计算过程及结果…………………………………………………26第4章主要电器设备选择…………………………………………………………314.1电器的选择条件……………………………………………………………314.2高压断路器及选择…………………………………………………………324.3高压隔离开关的选择………………………………………………………344.4电流互感器的选择…………………………………………………………364.5电压互感器的选择…………………………………………………………374.6汇流母线的选择……………………………………………………………3959 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）4.7避雷器的选择………………………………………………………………46第4章220KV和110KV屋外配电装置造型…………………………………………515.1概述…………………………………………………………………………515.2220KV和110KV屋外配电装置造型………………………………………51第6章二次系统继电保护配置及自动装置配置………………………………………536.1二次系统继电保护的配置………………………………………………………536.2自动装置的配置…………………………………………………………………57致谢……………………………………………………………………………58参考文献……………………………………………………………………………59附录………………………………………………………………………………5959 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）前言本次毕业设计的题目是：220KV变电站一次系统设计设计内容是：电气主系统设计电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流和高电压的网络，也称为一次接线或电气主系统，是电力系统网络结构的重要组成部分，它直接影响变电所运行的可靠性，灵活性并对选择配电装置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系。电气主系统设计的基本原则是：以设计任务书为依据，以我国能源和电力建设的方针政策，技术规范和标准为准绳；结合所设计变电所实际情况，据对电气主接线的基本要求（供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展余地），进行技术分析和经济比较，辨证地统一供电可靠性与经济性的关系，合理选择主接线方案，达到设计方案的先行性与可行性。设计任务书所列具体设计步骤和内容进行：第1章，任务书所给原始资料进行详细分析和研究，得出所设计变电所属于地区重要变电所；据变电所三个电压等级的出线回路数（220KV2回,110KV7回,35KV6回）和主变压器负荷（S220max=150MVA,S220min=90MVA,;S110max=100MVA,S110min=60MVA;S35max=50MVA,S35min=30MVA）及要求（台数两台，总容量180MVA；当其中一台变压器断开后，另一台变压器承担50%以上负荷）。提出：可供选择的两个主变压器方案：两台90MVA普通三绕组方案和两台90MVA三绕组自耦方案；可供选择的三种接线方案：单母分段接线、双母线接线和带旁母接线。第2章，进行电气主接线方案设计。首先对第一章所列三个电压等级电气主接线方案进行定性的技术分析和经济比较，选出最终的接线形式均为双母带旁母（有专用旁路断路器）接线。其次选出具体的主变压器方案，组成二个电气主系统方案，并进行经济计算比较。最后进行两个初选方案的评定，辨证地统一可靠性与经济性的关系，经综合考虑，决定选用两台普通三绕组方案为设计最终方案。第3章，进行主要电气选择所需的短路电流计算。本次设计短路电流计算采用标幺制方法和实用运算曲线法。经分析，短路类型采用三相短路，短路计算点选为三个母线短路：d1(3)220KV,d2(3)110K，d3(3)59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）35KV。首先画出短路计算接线图和等值阻抗图，然后分别对三个短路点进行短路电流计算：1、等值网络图化简，得到各电源（或合并电源）对短路点的转移电抗；2、求计算电抗；3、查运算曲线求电器所需的短路电流标幺值，并算出其有名值；4、最后列出短路电流计算结果表：I〞、ish、Itk/2、Itk和Qk。第4章，进行主要电器选择。有关电器的主要选择项目（一般和特殊）和Imax(回路长期持续工作电流)计算，用表格给出。有关电器选择所需短路电流值及热效应值。已在第三章短路电流计算结果表中列出。电器类型应综合技术、经济、环境、装设地点、使用条件、检修和运行等要求，以及配电装置选型等诸多因素，统一考虑。本次设计断路器选用少油断路器；隔离开关选型有：GW4、GW6、GW7三种；电流互感器选用LCW类型；电压互感器选用JDCF和JDJJ类型；汇流母线选用铝锰合金管型母线：LF21Y-φ130/φ116;避雷器选用氧化锌避雷器。均以电器选择结果表列出。第5章，进行220KV和110KV屋外配电装置选型设计。经过分析论证比较，220KV选用分相中型（硬母线）屋外配电装置通用设计（1979年）；110KV选用半高型（硬母线）屋外配电装置。最后，附有电气主接线图（A2）一张。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）第1章对原始资料的分析1.1所设计变电所的特点：设计变电所为大型地区性枢纽变电所，其设计容量为180MVA，拟装设两台主变压器，可归于地区重要变电所，电压220KV位于地区网络的枢纽点上，高压220KV一方面起交换功率的作用，由系统以两回线连接本所，又从本所以两回线连至另一变电所；另一方面高压侧又通过220KV系统来的两回线接受功率，向地区110KV中压侧和附近的低压侧以35KV供电，所以称之为220KV地区重要变电所。全所停电后，将引起地区电网瓦解，影响整个地区供电，因此该变电所主接线设计时务必着重考虑其可靠性与灵活性。从负荷特性和电压等级可知，它具有220KV、110KV、35KV三级电压，进出线220KV侧4回，110KV侧6回，35KV侧8回。装设两台主变压器，当其中一台主变压器断开时，另一台主变压器要求承受50%以上负荷。具体可归结为下表所示。表1-1具体要求电压等级进出线回路数负荷（MVA）对主变压器要求SmaxSmin220KV2回（1回接220KV系统，1回连至另一地区变电所）15090台数两台，总容量为180MVA，当其中一台变压器断开后，另一台主变压器承担50%以上负荷。110KV7回（4回供110KV地区负荷，3回联络线连至110KV系统，作本所110KV地区负荷备用）1006035KV6回（全部为负荷供电回路）50301.2本所可供选择的几个变压器初步方案（型式、台数、容量）：变压器的型式按绕组数分为双绕组、三绕组和自耦变压器低压绕组分裂式等。对330KV及以下电压等级的电力系统中，一般采用三相变压器，因为，单相变压器组的占地大、运输难。而所设计变电所具有3种电压等级，虽然选用一台变压器的投资和各辅助设备比两台少而通过主变压器各侧功率均达到该变压器容量的15%以上，否则绕组不能充分利用。自耦变压器与同容量的普通变压器相比具有很多优点，在220/110KV变电所中，宜优先考虑选用自耦变压器。主变压器一般采用三绕组变压器。本所，单台变压器选为90MVA时，当其中一台变压器断开后，可带负荷的比重为：90/150×100%=60%，满足设计任务书所提50%的要求。最小负荷时，单台变压器各侧绕组占变压器额定容量的比分别为：220KV侧：45/90×100%=50%；110KV侧：30/90×59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）100%=33.3%；35KV侧：15/90×100%=16.7%，满足三绕组和自耦变压器的选择要求。因此，设计可供选择的两个主变压器方案为：两台三相三绕组变压器方案和两台三相自耦变压器方案。1.3本所各级电压母线可供选择的几个电气主接线方案：根据以上对所设计变电所220KV、110KV、35KV电压等级出线回路数和负荷分析，从可靠性和灵活性的要求出发，220KV、110KV、35KV电压母线可供选择的方案有：Ⅰ、单母线分段接线，Ⅱ、双母线接线，Ⅲ、双母线带旁路母线接线。另外，原始资料提供的计算短电流参数归结如下：220KV系统容量：Sc220=2000MVA220KV系统阻抗：Xc220*=3.2（以220KV系统容量2000MVA为基准值归算到220KV母线）110KV系统容量：Sc110=1000MVA110KV系统阻抗：Xc110*=1.3（以110KV系统容量1000MVA为基准值归算到110KV母线）如图1-1（系统容量和系统阻抗图）图1-1所设计变电所所设计变电所所在地区环境条件为：地势较平坦，具有良好的出线走廊，土地质量为一般地区，最高温度为38℃，气象条件未提特殊要求（如台风、地震、海拔等）。在主接线电气设备选择和配电装置选型时应予考虑。另外，在设计原则中提出：在保证安全、经济、灵活、方便的条件下力求接线简单，布置紧凑，具有较高的自动化水平，也应在主接线设计和配电装置选型中体现。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）第2章变电所电气主接线方案2.1电气主接线设计原则和要求电气主接线（又称一次接线或电气主系统）是变电所中主要电气设备和母线的连接方式，是变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统接线的重要环节。它是把变电所中的变压器、断路器、隔离开关等电气设备通过母线、导线、电缆等有机地按其功能要求连接在起来，并配置避雷器、电流和电压互感器等保护、测量设备构成变电所汇集和分配电能的一个完整系统。电器主接线的确定与电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性、经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟订有较大的影响。因此，必须正确处理好各方面的影响，全面分析其相关关系，通过技术经济综合比较，合理确定主接线方案。2.1.1电气主接线的设计原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下、兼顾运行、维护方便、尽可能地节省投资，就地取材，力争设备元件和设计的先进性和可靠性，坚持可靠，先进、适用、经济、美观的原则。2.1.2主接线设计的基本要求（可靠性、灵活性、经济性）a.可靠性供电可靠性是电的生产和分配的首要任务，主接线首先应满足这个要求。（1）研究主接线可靠性应注意的问题：1)应重视国内外电力系统长时期运行的实际经验及其对可靠性的定性分析，主接线可靠性的衡量标准是运行实践；2)主接线的可靠性要包括一次和相应组成的二次部分在运行中的可靠性综合；3)主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高级电气设备可以简化接线；4)考虑所设计变电所与电力系统连接的紧密程度及在电力系统中的地位和作用。（2）主接线可靠性的具体要求：1)断路器检修时，不宜影响对系统的供电；2)短路器或母线发生故障以及母线计划检修时，应尽量减少进出线停运的回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电；59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）3)尽量避免变电所全部停电的可能性。b.主接线应满足在调度运行，检修及扩建时的灵活性。（1）调度运行中应可以灵活的投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故、检修以及特殊运行方式下的系统调度运行要求；（2）检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不至影响电力网的运行和对用户的供电。（3）扩建时，可以适应从初期接线过度到终期接线。在影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，并且使一次、二次部分的改建工作量最小。c.经济性主接线在满足可靠性、灵活性等要求的前提下应做到经济合理。（1）投资省。1)主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备；2)要能使继电器保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。（2）占地面积小。主接线要为配电装置布置制造条件，尽量占地面积减少。（3）电能损耗少。经济合理地选择主变压器的种类（如：双绕组、三绕组或自耦变压器），容量、数量、要避免因两次变压而增加电能的损失。2.2220KV、110KV和35KV电压母线可供选择的主接线方案特点及其最佳接线方案的确定本变电所为220KV变电所，它有三种电压等级，即220KV、110KV、35KV，属于6~220KV高压配电装置接线范围。6~220KV高压配电装置的接线分为：（1）有汇流母线的接线。如单母线、单母分段、双母线、双母分段，为断路器检修而增设旁路母线或旁路隔离开关，以及适应电力系统的需要，部分重要变电所也可设计成一个半断路器的接线型式等。（2）无汇流母线的接线。如变压器——线路组合的单元接线、桥型接线和角型接线等。6~220KV为高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。按电压等级的高低和出线回路数的多少，有一个大致的适用范围。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）变电所采用那种电气主接线，应根据变电所在电力系统中的地位、变电所的电压等级、出线回路数、设备特点、负荷特性等条件，以及满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求来决定。根据第一章对原始资料的分析，220KV、110KV、35KV电压母线可供选择的方案有：单母分段接线、双母线接线、带旁路母线接线。2.2.1220KV、110KV和35KV电压母线可供选择的主接线方案特点a.单母分段接线(如图2-1)图2-1单母分段接线(1)优点：1)用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；2)当一段母线发生故障时，分段断路器能自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。(2)缺点：1)断路器检修期间，该回路停电；2)当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期内停电；3)当出线为双回路时，常设架空线出现交叉跨越；4)扩建时需向两个方向均衡扩建。(3)适用范围：1)35KV~63KV配电装置出线回路数为4~8回时；2)110KV~220KV配电装置出线回路数为3~4回时。b.双母线接线（如图2-2）由于母线保护要求，一般某一回路固定与某一组母线连接，以固定连接方式运行。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）图2-2双母线接线(1)优点：1)供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关，可只停该回路；2)调度灵活，各个电源和各回路的负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式和潮流变化的需要；3)扩建方便，向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的均匀分配，不会引起原有回路的停电，当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，也不会产生出线的交叉跨越；4)运行中便于安排设备进行调试。(2)缺点：1)断路器检修期间，该回路停电；2)每一回路都要增加一组隔离开关，故该接线使用隔离开关多；3)当母线故障或检修时，隔离开关为倒闸操作电器，容易误操作。(3)适用范围：1)35KV~63KV配电装置当出线回路数超过8回时，或连接的负荷较多、负荷较大时；2)110KV~220KV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110KV~220KV配电装置在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时。3)增设旁路母线如图2-3(a)、(b)、(c)59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）图2-3（a）双母线有旁路母线接线（有专用旁路断路器）（b）双母线有旁路母线接线（母联兼旁路断路器）59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）（c）单母分段有旁路母线接线（分段兼旁路断路器）为了保证采用单母线分段接线或双母线的配电装置在进出线断路器检修时不中断对用户的供电，可增设旁路母线。旁路母线有三种接线方式，即设有专用旁路断路器（图a）、母联断路器兼旁路断路器（图b）、分段断路器兼作旁路断路器（图c）。2.2.2各级电压等级最佳接线形式的确定及特点分析根据对原始资料的分析，上述可供选择主接线方案特点论述，以及参考有关电力工程设计技术规程所作规定说明，综合可靠性，灵活性和经济性诸因素，本所三种电压等级配电装置电气主接线（220KV、110KV、35KV）均采用双母线有旁路母线接线（有专用旁路断路器）。它具有双母线的接线特。因比双母线多了旁路母线和旁路断路器，则检修断路器和母线隔离开关时可避免停电。但多装一台断路器和一组母线，增设了投资和配电装置的占地面积。且旁路断路器的继电保护为适应各回路出线的要求，其整定较复杂。2.3主变压器的选择2.3.1方案所选主变压器型式及其说明a.两台三绕组变压器型式、特点：(1)型式及其说明：A、SSPSL1-90000其中：S—三相；SP—强迫油循环水冷；S—三绕组；L—铝芯；90000—额定容量（KVA）B、额定电压（KV）高压中压低压220±2×2.5%/121/38.5KVC、YN,yn0,d11其中：YN—高压，星形接线，有中性点引出；yn0—中压，星形接线，有中性点引出，与高压侧相位差为0od11—低压，三角形接法，与高压侧相位差为30o(2)三绕组变压器特点：59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）它是一个多绕组变压器，具有一个铁芯，但有三个绕组，通过铁芯相互电磁联系，形成三个不同电压等级，在本变电所用来连接220KV、110KV、35KV三个不同的电力系统或用户，显得非常紧凑和经济。b.两台自耦变压器型式及其特点：(1)型式及其说明：1)OSFPSL1—90000/90000/45000其中：O—降压自耦变压器；S—三相；FP—强迫油循环风冷；S—三绕组；L—铝芯；90000—高压额定容量（KVA）；90000—中压额定容量（KVA）；45000—低压额定容量（KVA）2)额定容量（KV）高压中压低压220±2×2.5%/121/38.5KV3)YN,a0,d11其中：YN—高压，星形接线，有中性点引出；a0—a表示自耦；0表示与高压相位差为0od11—低压，三角形接法，与高压相位差为30o(2)自耦变压器的结构特点：它也是一种多绕组变压器，其中两个绕组除有电磁联系外，在电路上也有联系。因此，当自耦变压器用来联系两种电压的网络时，一部分传输功率可以利用电磁联系，另一部分可以利用电的联系。1)自耦变压器的优点：消耗材料省，造价低；有功和无功损耗低，效率高；由于高、中压绕组的自耦关系，阻抗小，对改善系统稳定有一定的作用；可以扩大变压器的制造容量，便利运输和安装。2)自耦变压器的缺点：其中有电的联系的两个电压等级必须是直接接地系统；其冲击过电压比普通变压器要严重的多（自身故障率大）；运行方式多样化，因而保护复杂且整定困难；短路电流和它的效应比普通双绕组变压器要大等。c.说明：两方案均采用降压型结构。本变电所属于高压向中压供电为主，向低压供电为辅。绕组采用同心式绕组的排列为：铁芯—低压—中压—高压，高压绕组总排在最外面，高压—低压之间的阻抗最大。2.3.2案所选主变压器技术数据和综合投资及其说明（表2-1）59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）表2-1主变压器主要参数表型号及容量（KVA）额定容量比高压/中压/低压（%）额定电压高压/中压/低压（KV）损耗（KW）阻抗电压（℅）空载电流（℅）综合造价（万元）空载短路高中高低中低高中高低中低SSPSL1―9000100/100/100YN,yn0,d11200/121/38.5107.758038470414.0723.737.650.82700OSFPL1―9000100/100/50YN,a0,d11200/121/38.550.7313.32742959.4616.7810.7706.500符号表示△P0△PK（2―3）△PK（2―3）△PK（2―3）UK（1―2）℅UK（1―3）℅UK（2―3）℅I0%℅2.4两个初选电气主接线方案图2.4.1两台三绕组变压器方案图附图2-42.4.2两台自耦变压器方案图附图2-52.5初选电气主接线方案的经济计算比较2.5.1综合总投资费计算。综合总投资O主要包括变压器综合投资；配电装置综合投资以及不可预见的附加投资等。进行方案比较时，一般不必计算全部费用只计算出方案不同部分的投资，可用下式计算：O=O0(1+a/100)(万元)（2-1）式中：O0—主体设备投资，包括变压器、开关设备、配电装置及明显的增修桥梁、公路和拆迁等费用；a—59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）不明显的附加费用比例系数，如基础加工，电缆沟道开挖费用等。对于220KV取70，110KV取90。所谓综合投资包括设备本体价格、附属相关设备费（如控制设备，母线等）、主要材料费、安装费等各项费用的总和。综合投资指标随指标各时期市场经济变化而浮动。2.5.2年运行费计算。主接线中电气设备的运行费U主要包括变压器的电能损耗及设备的检修、维护和折旧等费用，按投资百分率计算，即U=aΔA+U1+U2(万元)式中：U1—检修维护费，一般取（0.022~0.042）O，O为综合投资费；U2—折旧费，取0.0580;a—电能电价，可参考采取各地区实际电价；ΔA—变压器电能损失。a.压器电能损失计算：(1)公式及说明：（单台变压器ΔA）（2-2）式中：n—相同变压器的台数；Sn—每台变压器额定容量（KVA）；ΔP0﹑ΔQ0—每台变压器的空载有功损耗（KW）、无功损耗（Kvar）Δpk1﹑ΔQK1﹑Δpk2﹑ΔQK2﹑Δpk3﹑ΔQK3—分别为每台变压器的高压、中压、低压短路有功损耗（KW）、无功损耗（Kvar）；Si1﹑Si2﹑Si3—n台变压器I时段的高压、中压、低压所承担的总负荷（KVA）；ti—对应I时段的时间数（h）；K—无功经济当量，即多发或多供1Kkvar无功功率，在电力系统中所引起的有功功率损耗（KW）增加的值。一般变电所取0.1~0.15,本次设计取0.1;M—时段总段数(即阶梯数)。(2)本所变压器各侧所承担负荷如表示。表2-2负荷表（KVA）m=2负荷段时间220KV110KV35KVi=14380h150,000100,00050,000i=24380h90,00060,00030,00059 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）i:负荷持续时段；i=1表示最大负荷持续时间；i=2表示最小负荷持续时间。m：时段总段数m=2b.普通三绕组变压器电能损失计算；(1)短路有功损耗计算：式中：ΔPK(1-2)、ΔPK(1-3)、ΔPK(2-3)—分别为每台变压器高—中压间、高—低压间、中—低压间的额定短路损耗（KW）。(2)单台变压器高、中、低绕组短路无功损耗计算：式中：UK（1-2）%、UK（1-3）%、UK（2-3）%—每台变压器百分值（%）表示的高压—中压，高压—低压，中压—低压绕组的短路电压。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）单台变压器空载无功损耗：式中：I0%—百分值（%）表示的空载电流；UK1%、UK2%、UK3%—百分值（%）表示的高压、中压、低压绕组的短路电压；(3)普通三绕组变压器损耗表表2-2普通三绕组变压器损耗表ΔP—KW；ΔQ—Kvar.ΔP0ΔQ0ΔPK1ΔQK1ΔPK2ΔQK2ΔPK3ΔQK3107.773813013567.5450-904.52547789.5电能损耗：△A={[]}+{[]}59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）电能损耗费：aΔA=1774.9347×104×0.5≈887(万元)c.自耦变压器电能损耗计算：三绕组自耦变压器第三绕组的容量SN总小于变压器的额定容量SN，制造厂提供的短路损耗ΔPˊK(1-3)、ΔPˊK(2-3)和短路电压百分值UˊK(1-3)%、UˊK(2-3)%应进行计算：ΔPK(1-3)=ΔPˊK(1-3)=KWΔPK(2-3)=ΔPˊK(2-3)=KWUK(1-3)%=UˊK(1-3)%=KWUK(2-3)%=UˊK(2-3)%=KW(1)单台变压器三侧短路有功损耗：59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）(2)单台变压器三侧短路无功损耗计算单台变压器空载无功损耗：(3)自耦变压器损耗表表2-3自耦变压器损耗表△P—K；△Q—Kvar。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）△P0△Q0△Pk1△Qk1△Pk2△Qk2△Pk3△Qk350.7540114.659666198.65-1152981.3520538电能损耗：△A={2×(50.7+0.1×540)+[(114.65+0.1×9666)(150000/90000)2+(198.65-0.1×1152)(100000/90000)2+(981.35+0.1×20538)(50000/90000)2]}×4380+{2×(50.7+0.1×540)+[(114.65+0.1×9666)(90000/90000)2+(198.65-0.1×1152)(60000/90000)2+(981.35+0.1×20538)(30000/90000)2]}×4380=9777178.35+4104892.2=1388.2071×104(KWh)电能损耗费：a△A=1388.2071×104×0.5≈694(万元)2.5.3主接线方案的经济比较方法。在几个主接线方案中，O和U均为最小方案，应优先选用，若某方案的O大而U小，或反之，则反应进一步进行经济比较，比较的方法有两种：a.静态比较法。是以设备，材料和人工等的经济价值固定不变作为前提，认为经济价值与时间无关。常采用的为抵偿年限法。假设第一方案的综合投资大，而年运行费小，而第二方案投资小而年运行费用大，则通过公式：T=（O1-O2）/(U2-U1),若T<5年时，则采用第一方案。因第一方案多投资的费用，可在T年内由节约的年运行费予以补偿；若T>5年，说明方案一在5年内节约的运行费，不足以将多用的投资偿还，则应选择初投资小的第二方案为宜，以达到最佳经济效益。这种方法计算较简单，不考虑投资时间对经济效果的影响，对于两方案均采用一次性投资，并且装机程序相同，主体设备投入情况相近，仅在两个主接线方案中，选择其一较为适宜。b.动态比较法。动态比较法是基于货币的经济价值是随时间而经常改变的现实，设备材料和人工费用都在随市场经济的供求关系而变化，及随时间不同而异，一般发电厂建设工期较长，各种费用的支付时间不同，发挥的效益亦不同，所以，应案复利的计算原则进行方案比较，即将两个方案处于同等可比的基础上比较其经济效益，电力工业推荐最小年费用法进行动态经济比较。以年费用AC为最小来确定最佳方案，其计算公式为:AC=O(为秒年月秒最小)（2-3）AC—年费用（平均分布在m+1到m+n期间的n年内）；O—折算到第M年的总投资；U—折算年的运行费。2.5.4普通三绕组变压器和自耦三绕组变压器的方案的综合投资和年运行费计算结果表（表2-4）59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）单位：万元表2-4普通三绕组变压器和自耦三绕组变压器的方案的综合投资和年运行费计算结果表方案综合造价维修费电能损耗费年运行费普通三绕组变压器140014017741914三绕组自耦变压器100010013881488注：折旧检修维护费取综合投资的0.1，平均电价取0.5元/kwh2.6本所方案的评定：2.6.1主接线方案比较表：表2-5主接线方案比较表方案项目两台三绕组变压器方案两台自耦变压器方案可靠性灵活性好差经济性差（综合投资费年运行费均大）好（综合投资费年运行费均小）2.6.2本所最佳主接线的选定：通过上面的定性分析几方案经济比较计算，在技术上（可靠性、灵活性）普通三绕组变压器合理；在经济上则三绕组自耦变压器合理。鉴于为大型地区枢纽变电所应以可靠性和灵活性为主，所以经综合分析，决定选普通三绕组为设计最终方案。2.6.3双母线带旁路母线中电气设备的配置a.主接线和旁路线母线(1)主接线为双母线，故有两组母线；(2)旁路为专用，有一组旁路母线。b.断路器(1)各级电压的配电装置中，变压器、出线与母线之间都按主接线要求装设断路器。(2)双母线，母线间通过母线联络断路器连接。(3)本变电所各级配电装置均为带有专用旁路断路器的双母线带旁路母线接线，故旁路母线与主母线之间装设专用旁路断路器。c.隔离开关(1)主接线一般在断路器两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。(2)因是单断路器双母线接线，每回路（进、出线）都是经一台断路器两组隔离开关分别与两组母线连接。(3)接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）(4)中性点直接接地的普通型变压器，均应通过隔离开关接地。(5)接在变压器高低侧引线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。d.接地刀闸(1)为保证电器和母线的检修安全，35KV及以上每段母线根据长短宜装设1~2组接地刀闸，两组接地刀闸的距离应尽量保持适中，母线的接地刀闸装设在母线电压互感器的隔离开关上或母线隔离开关上。(2)110KV及以上的配电装置的断路器的两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀闸。(3)110KV及以上主变压器进线隔离开关的主变压器侧宜装设一组接地刀闸。(4)旁路母线一般装设一组接地刀闸，设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。(5)220KV因采用分相中型（硬母线）配电装置，不能直接在断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧装设接地刀闸，需另行配置。e.电压互感器（TV）(1)TV的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护同期和自动装置的要求，并保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，在同期点的两侧都能取到电压。(2)6KV及以上电压等级每组主母线的三相上应装设一组三绕组电压互感器（Y/Y/△），旁路母线上是否装设，应视各回路出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。(3)当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。f.电流互感器（TA）(1)凡装有断路器的回路均应配置TA，其数量应满足测量仪表、保护和自动装置的要求。(2)在未装设断路器的下列地点也应装设TA，变压器的中性点，变压器的出口。g.避雷器(1)配电装置的每组母线上，应装设避雷器。(2)旁路母线上是否装设避雷器，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护的设备的电气距离是否满足要求而定。(3)主变压器到避雷器的电气距离超出允许值时应在主变压器的附近增设一组避雷器。(4)三绕组变压器低压侧（△）的一相上宜装设一台避雷器（承担静电感应分量），静电感应分量是由电容分量产生。有资料分析一只避雷器不能解决静电分量，宜装一组。(5)下列情况的变压器中性点装设避雷器，直接接地系统变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关（也可用放电间隙）。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）1)选择避雷器保护变压器中性点。2)对于同步性能较差的断路器或故障时形成弧光的不接地系统，不接地变压器中性点地可选用间隙进行保护。3)避雷器、棒间隙联合保护，采用该保护时，由避雷器承担大气过电压保护，棒间隙承担非同期开断过电压保护。h.阻波器和耦合电容应根据系统通讯对载波电话的规则要求配置。图2-4二台普通三绕组变压器59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）图2-5二台自耦变压器第3章变电所电气主接线短路电流计算3.1概述3.1.1短路电流计算目的：在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面：(1)59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。(2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠的工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以效验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以效验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以效验设备动稳定。(3)在计算屋外高压配电装置时，需按短路条件效验导线的相间和相对安全距离。(4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。(5)接地装置的设计，也需要短路电流。3.1.2短路电流的基本情况：在验算导体和电器时所用短路电流，其计算的基本情况，一般有以下规定：(1)电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；(2)所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；(3)短路发生在短路电流为最大值的瞬间；(4)所有电源的电动势相位角相同；(5)应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。3.1.3本次设计短路计算条件：(1)系统容量及其阻抗（归算到本变电所相应母线）及计算接线图。（如图3-1）图3-1系统容量及其阻抗及计算接线图59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）(2)短路类型按三相短路计算(3)短路计算点选择通过电器的短路电流的最大的哪些点为短路计算点，一般220KV、110KV、35KV每一等级的配电装置的电器设备，例如断路器和隔离开关都选用同一型号，以便维护、检修和备件。其中母联断路器的短路点，选在利用母联断路器向备用母线充电时，备用母线故障，此即母线短路，全部短路电流（220KV系统电源和110KV系统电源送来）流过母联断路器及备母。故选220KV、110KV、35kV母线上发生三相短路、、作为短路计算点。(4)短路计算时间和所需的相应短路电流：1)断路器的开断计算时间和相应的短路电流：tbr（断路器的开断计算时间）=tbr（主保护时间）+tin（断路器固有分闸时间）当断路器的额定开断电流较系统短路电流大很多时，为了简化计算也可用次暂态电流代替ttbr（Ipt一实际开断瞬间短路电流周期分量）2)校验电器热稳定用的短路计算时间tk和相应的全分断时间：tk=tpr（继保的后备保护时间）+tab（断路器的全分断时间）tab=tin+ta（断路器开断时电弧持续时间，对于少油断路器为0.04~0.06S对于SF6断路器为0.02~0.04S）因此，需提供的短路电流周期分量有I”、Itk/2、Itk3)校验电器和导体动电动力稳定以及校验断路器关合的断路冲击幅值ish，ish=2.55I”。3.1.4本次设计短路电流计算所采用的方法：使用计算短路电流标幺制方法和实际计算法。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）3.2计算短路电流的标幺制方法3.2.1标幺制标幺制中各物理量都用标幺值（相对值）来表示。标幺制方法使短路电流运算过程简单，数值简明，便于分析。3.2.2基准值选取短路电流涉及的物理量基准值有：基准电压UB（KV），基准电流IB（KA），基准视在功率SB（KVA）和基准阻抗（Ω），它们之间满足三相电路中两个基本关系：UB=ZBIBSB=UBIB式中：UB为线电压，SB为三相视在功率，IB为相电流，ZB为相阻抗。因此基准值中可任选两个，一般选基准容量，SB=1000MVA；基准电压UB一般取各级平均电压：母线的额定电压（KV）35、110、220电网的平均额定电压（KV）37、115、2303.2.3基准值改变时标幺值的换算：电力系统中各种电气设备如：发电机、变压器、电抗器的阻抗参数均是一其身额定值为基准值的标幺值或百分值给出的，而在进行短路计算时，必须取统一基准值，因此要将原来的以本身额定值为基准的阻抗标幺值换算到统一的基准值。用标幺制计算时，也就是在各元件的参数的有名值归算到同一电压等级后，在此基础上选定统一的基准值求各元件参数的标幺值。因此我们选定的变压器变比为各级电压的额定电压平均值之比，因此，电源（如：110KV系统电源，220KV系统电源）变压器的阻抗标幺值就不需要按电压归算了。电源：XB*=XG*（3-1）变压器XB*=XT*（3-2）3.3短路计算的实用计算法3.3.1应用运算曲线法求任意时刻短路点的短路电流（交流分量有效值）(1)运算曲线法是计算短路电流周期分量的有效值的实用计算法。(2)在制定运算曲线时考虑了负荷的影响；认为发电机在额定运行状态下发生三相突然短路；使用了我国电力系统参数。(3)运算曲线的每条曲线代表，某一短路时刻（t=0.01……∞），以计算电抗（以该电源容量为基准容量）Xjs为横坐标，纵坐标为该时间的短路电流I*59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）（以该电源容量基准容量）。3.3.2应用运算曲线计算短路电流的方法(1)计算步骤：1)画出短路电流计算接线图和等值阻抗图。（考虑基准值改变时标幺值的换算，按统一的基准值归算）。2)网络简化，得到各电源短路点的转移电抗；3)求各电源的计算电抗Xjs（考虑基准值改变标幺值的换算，将各转移电抗按各电源额定容量归算）；4)查运算曲线，得到以各电源额定容量为基准值的各电源送至短路点的标幺值；5)求4)电流的有名值之和，即为短路点的短路电流。这是因为制定曲线时假定电力系统中各元件的磁路不饱和，即各元件参数不随电流而变化。因此，在计算过程中可以应用1/Xjs求得。6)由运算曲线可知，当Xjs≥3时，各时刻的短路电流均相等，相当于无限大电源的短路电流可以用1/XJS求得。(2)计算的简化实际系统中的发电机台数甚多，每一台发电机都作为一个电源计算，则计算工作量太大，而且无此必要。可以把短路电流变化规律大体相同的发电机合并成等值，以减少工作量。影响短路电流变化规律的主要因素有两个：一个是发电机的特性（指类型、参数）另一个是发电机对短路点的距离。在短路点甚近的情况下，发电机本身特性不同短路电流变化规律具有决定性的影响，因此不能将不同类型发电机的特性引起的短路电流变化规律的差异受到极大的削弱，在这种情况下，可以将不同类型的发电机合并起来。本次设计就是属于这种情况，220KV系统电源和110KV系统电源归算到本变电所220KV、110KV母线上的阻抗甚大，因此可以将220KV系统电源和110KV系统电源合并成一个等值电源，自然这一等值电源的额定容量为220KV系统电源额定容量和110KV系统电源额定容量之和。3.4短路电流计算过程及结果3.4.1画出短路电流计算接线图和等值阻抗图(1)计算接线图如短路计算条件所示（略）(2)等值阻抗图（如图3-2）59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）（可舍去不计）图3-2等值阻抗图3.4.2220KV母线短路：如图3-3所示(1)等值网络图化简，得到各电源（或合并电源）对短路点的转移电抗：59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）图3-3220KV母线短路X10=X8+X9=2.1375转移电抗：(2)求计算电抗(3)查运算曲线求I*”、I*tk/2、I*tk、i*sh标幺值和I”、Itk/2、Itk、ish有名值：1)标幺值：2)有名值IB(总)=I”=IB(总)Itk/2=IB(总)Itk=IB(总)59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）3.4.3110KV母线短路：如图3-4所示(1)等值网络图化简，得到各电源（或合并电源）对短路点的转移电抗：图3-4110KV母线短路转移电抗：(2)求计算电抗(3)查运算曲线求I*”、I*tk/2、I*tk、i*sh标幺值和I”、Itk/2、Itk、ish有名值：1)标幺值：2)有名值IB（总）==IB（总）×I*”=15.06×0.393=5.919(KVA)Itk/2=Itk==5.919(KVA)ish=2.55=2.55×5.919=15.09(KVA)59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）3.4.435KV母线短路如图3-5所示(1)等值网络图化简，得到各电源（或合并电源）对短路点的转移电抗：转移电抗：图3-535KV母线短路(2)求计算电抗(3)查运算曲线求I*”、I*tk/2、I*tk、I*sh标幺值和I”、Itk/2、Itk、Ish有名值1)标幺值：2)有名值IB(总)==IB（总）59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）3.4.5短路电流计算结果表（表3-1）表3-1短路电流计算结果表序号短路点转移电抗计算电抗基准电流短路次暂态电流标幺值短路次暂态有名值短路电流冲击值的标幺值短路电流tK/2s周期分量有效值的标幺值短路电流tK/2s周期分量有效值的有名值短路电流tKs周期分量有效值的标幺值短路电流tKs周期分有名值短路热效应xjsIsI*”I”(KA)Ish(KA)I*tk/2Itk/2(KA)I*tkI*tk(KA)QK(KA2S)1d1(3)0.9152.7457.530.3642.7416.990.3642.7410.3642.74112.022d2(3)0.8482.54415.060.3935.91915.090.3935.9190.3935.91956.063d3(3)1.333.9946.80.2511.711.70.2511.70.2511.7219.024第4章主要电器设备选择4.1电器的选择条件4.1.1变电所电器的选择条件59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）变电所电器选择条件，概括起来包括两部分：第一部分是电器所必须满足的基本条件（共性部分，）即选择的一般条件。它包括按正常工作条件（最高工作电压和最大持续电流）选择，并按短状态来校验电器能否满足动、热稳定。其中合理地确定电器正常工作电压、电流（包括按各种气象条件修正）、短路计算条件和短路计算时间是关键因素；第二部分是根据不同电器的特点而提出选择和校验项目，例如：短路器需要完成开断和关和短路电流的任务，因此应校验短路器的额定开断电流和额定关和电流能否满足要求。电流互感器除按一般条件校验外，还需选择二次侧导线截面以满足对互感器额定容量的要求。由于电压互感器是并联在线路上，故只需按额定电压和额定容量选择。4.1.2电器主要选择项目汇总表（表4-1）表4-1电器主要选择项目汇总表设备名称一般选择项目特殊选择项目额定电压额定电流热稳定动稳定断路器UN>UNSIN≥IMAXIt2t≥QKies≥ishIN≥Iptind≥ish隔离开关—电流互感器S≥电压互感器1.2UN1>UNS>0.8UN1———SN2≥S4.1.3各回路持续工作电流Imax汇总表（表4-2）表4-2各回路持续工作电流Imax汇总表回路名称计算公式三相变压器回路Imax=1.05In/Un母线分段断路器或母联断路器回路Imax一般为该回路上最大一组变压器的持续工作电流主母线按潮流分布情况馈电回路Imax=其中，P应包括线路损耗，及事故转移过来的负荷。其中：（1）Pn、Un、In等均指设备本身的额定值。（2）各标量的单位为：I（A）、U（KV）、P（KW）、S（KVA）。电器的种类和形式是电器选择的重要内容之一。选择时，可根据电器安装地点、使用条件、配电装置的形式、运行和检修经验以及人们的习惯等多种因素综合确定。4.2高压断路器及选择4.2.1断路器种类和形式的选择：(1)59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）根据前述分析说明，考虑到配电装置的选型，本次设计220KV、110KV、35KV配电装置断路器均选用户外少油断路器。少油断路器结构简单，制造方便，价格便宜，维修工作量少，其性能能满足35、110、220KV系统要求。(2)最大持续工作电流Imax计算1)变压器回路和母联断路器回路2)出线（4-1）其中，P应包括线路损耗及事故转移过来的负荷对于220KV和110KV还应考虑潮流计算。3)综合如前述，每一电压等级断路器都选用同一形式并综合主变压器回路、母联回路、出线回路，取I220max=600A，I110max=1000A，I35max=1500A。4)Imax计算结果汇总表（表4-3）表4-3Imax计算结果汇总表主变及母联回路出线回路汇流母线AMVAAMVAA220KV248228.6600228.6600110KV451190.51000190.5100035KV14172541290.915005)按正常工作条件选择断路器220KV：SW6—220；110KV：SW6—110；35KV：SW2—35(3)按短路条件校验有关断路器选择所需短路电流及热效应值，已在短路计算结果表中列出。（见表4－4）59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）(4)选择结果列表（表4-4）表4-4选择结果列表型号电压（KV）额定电流（KA）额定断开电流（KA）断开容量（MVA）极限通过电流（KA）热稳定电流（KA）合闸时间（S）固有合闸时间（S）额定最大额定最大有效1s4s5s10sSW2—35C35150024.8150063.439.224.80.40.06SW6—110110120021400055210.20.04SW6—220220120021800055210.20.04其中：S—少油断路器；W—户外式：C—手车式。(5)列选择结果比较表（表4-5）表4-5列选择结果比较表计算数据SW2—35C计算数据SW6—110计算数据SW6—220UNS(KV)3535110110220220Imax(A)15001500100012006001200I”(KA)11.724.85.919212.74121Ish(KA)29.83563.415.09556.9955QK[(KA)2S]219.02424.82×4=2460.1656.06212×4=176412.02212×4=1764结论：由选择结果表可见各项条件均满足，故所选断路器SW2—35C/1500、SW6—110/1200、SW6—220/1200合格。4.3高压隔离开关的选择(1)据前述分析说明，考虑到配电装置选型及《隔离开关选型参考表》，本次设计220KV配电装置，母线侧隔离开关选用GW6（单柱式），出线侧选用GW7（三柱式）；110KV配电装置选用GW4（双柱式）；35KV配电装置选用GW4（双柱式）。(2)最大持续工作电流Imax计算，与同一回路断路器计算相同59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）取I220max=600A，I110max=1000A，I35nax=1500A附：隔离开关选型参考表（表4-6）表4-6隔离开关选型参考表使用场合特点参考型号屋外220KV及以下各型配电装置双柱式，220KV及以下GW4高型，硬母线布置V型，35~110KVGW5硬母线布置单柱式220~500KVGW6220KV及以上中型配电装置三柱式220~500KVGW7按正常工作条件选择隔离开关220KV：GW7—220D/1000、GW6—220GD/1000；110KV：GW4—110GD/1000；35KV：GW4—35D。(3)选择结果列表（表4-7）表4-7选择结果列表型号额定电压额定电流极限通过电流峰值热稳定电流（KA）（KV）（A）（KA）5sGW4—35D35200010440(4S)GW4—110GD/100011010008021.5GW7—220D/1000（出线）22010005521GW6—220GD/1000（母线）22010005021其中：G—隔离开关；W—户外型；G—改进型产品；D—带接地刀闸。(4)按短路条件校验有关隔离开关选择所需短路电流及热效应值，已在短路电流计算结果表中列出。（见表4）(5)列选择结果比较表（表4-8）59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）表4-8列选择结果比较表计算数据GW4—35计算数据GW6—110GD/1000计算数据GW7—220D/1000计算数据GW6—220GD/1000UNS(KV)3535110110220220220220Imax(A)150020001000100060010006001000Ish(KA)29.83510415.09806.99556.9950QK[(KA)2S]219.024402×4=640056.0621.52×5=2311.2512.02212×5=220512.02212×5=2205结论：由选择结果表可见各项条件均满足，故所选隔离开关GW4—35、GW4—110GD/1000、GW7—220D/1000、GW6—220GD/1000合格。4.4电流互感器的选择4.4.1220KV出线电流互感器的选择(1)电流互感器的负荷统计电流互感器与测量仪表相距100m。1)电流互感器回路的仪表及接线2)电流互感器的负荷统计表（表4-9）其最大负荷为2.55VA表4-9电流互感器的负荷统计表仪表电流线圈名称每相消耗功率串联线圈总数仪表数A相B相C相电流表（46L1—A）0.35130.350.350.35有功功率表（46P1—W）0.6210.60.6无功功率表（46D1—var）0.6210.60.5有功电能表（DS1）0.5210.60.5无功电能表（DX1）0.5310.50.50.5总计(2)选择电流互感器根据电流互感器安装处的电网电压、最大工作电流和安装地点的要求，选LCW—59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）220屋外电流互感器，变比为4×300/5，由于供给计费电能表用，故应选0.5级，二次负荷额定阻抗为2Ω，动稳定倍数Kes=60，热稳定倍数Kt=60；(3)选择互感器连接导线截面1)互感器二次额定阻抗ZN2=2Ω2)最大相负荷阻抗ra=pmax/IN22=2.55/52=0.102(Ω)3)TA接线为完全星型接线，LC=L=100m,则选用标准截面为2.5mm2的铜线。(4)校验所选电流互感器的热稳定和动稳定，按照规定，应按电抗器后短路校验。热稳定校验：(KtIN1)2=(60×1.2)2=5184[(KA)2S]＞12.02[(KA)2S]内部动稳定校验：外部动稳定校验：因在户外，且相间距离较大，故不校验外部稳定。(5)结论：所选LCW—220型互感器满足要求。4.4.210KV和35KV出线电流互感器的选择步骤同220KV出线电流互感器的选择4.4.3列选择结果表（表4-10）表4-10列选择结果表型号额定电流比（A）级次组合准确级次二次负荷（0.5级）Ω1S热稳定倍数动稳定倍数LCWD1—351500/50.5/D0.5275191LCWD—1102×600/50.50.51.275130LCW—2204×300/5D/D，D/0.50.526060其中，L—电流互感器；C—瓷绝缘或瓷箱串级式；W—互外型；D—差动保护用。4.5电压互感器的选择4.5.1220KV母线电压互感器的选择59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）(1)220KV母线电压互感器及仪表接线图和各项负荷分配表1)电压互感器及仪表接线图2)电压互感器各相负荷分配表（不完全星型）（表4-11）表4-11电压互感器各相负荷分配表仪表名称及型号每线圈消耗功率（VA）仪表电压线圈仪表数目AB相BC相cosΦsinΦPabQabPbcQbc有功功率表461—W0.6142.42.4无功功率表461—ar0.5142.02.0有功电能表DS11.50.380.92542.285.552.285.55无功电能表DX11.50.380.92542.285.552.285.55频率表46L1—H21.2111.20.3电压表46L1—V0.311总计10.1611.19.2611.1(2)选择IDCF互感器根据电压互感器安装处电网电压和安装地点的要求（220KV为中性点直接接地系统），选JDCF—220WB，其一、二次电压为KV由于回路中接有计费用电能表，故电压互感器选用0.5准确级。与此对应，互感器单相副绕组额定容量为150VA，总的额定容量为150×3=450VA。电压互感器接线为YN，yn，d0(3)电压互感器容量校验根据负荷表可求出不完全星形负荷为A相负荷为59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）B相负荷为B相负荷较大，以B相负荷进行校验：SB=14.95(VA)＜150(VA)，故所选JDCF—220WB型互感器满足要求。4.5.210KV和35KV出线电压互感器的选择步骤同220KV出线电压互感器的选择4.5.3列选择结果表（表4-12）表4-12列选择结果表型号额定电压（KV）副绕组1额定容量（VA）原绕组副绕组辅助绕组0.5JDJJ—3535/0.1/0.1/3150JDCF—110WB110/0.1/0.1150JDCF—220WB220/0.1/0.1150其中：J—电压互感器；D—单相；C—瓷绝缘；F—测量和保护二次绕组分开；J（第三字母）—油浸式；J（第四字母）—接地保护用。4.6汇流母线的选择4.6.1汇流母线的选择a.母线型式的选择59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）根据配电装置选型，选择LF—21Y型母线，220KV分相中型（硬母线）的铝锰合金管型母线，配用GW6—220型单柱式隔离开关。b.导体截面选择因是汇流母线导体外径大于φ30,所以不进行电晕校验。c.热稳定校验(1)求Ia138℃=？根据附表（表4-13）裸导体载流量在不同海拔高度及环境温度下的综合正系数K表4-13附表导体最高允许温度（℃）适应范围海拔高度（m）实际环境温度℃+35+40+80计及日照时五外管型导体1000m及以下0.870.80用插入法求出38℃时K=0.828Imax=2976AIa138℃=KImax=0.828×2976=2464A＞600A(2)正常运行时，导体温度θ为：（θ0=38℃，θal=80℃）θ=θ0+（θal-θ0）=38+（80-38）=40.49℃(3)查附表（表4-14）求热稳定系数表4-14不同工作温度下裸导体的C值工作温度（℃）40455055硬铝及铝锰合金99979593用插入法求出40.49℃时C=98.904Smin=(4)动稳定校验110KV及以上单根圆管形母线应力计算，110KV几以上圆管母线由于截面大，跨距长，母线自重及母线上各种集中负荷（如引下线或单柱式隔离开关的静触头）所产生的应力已不能忽略不计，并应验算母线的挠度。当母线装在屋外时，还应计及风力和覆冰所产生的应力。1)计算条件59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）①气象条件：最大风速Vmax=25米/秒，内过电压风速Vn=15米/秒。②三相短路冲击电流峰值：ish=6.99KA。③结构尺寸：跨距L=13米，支持金具长0.5米，计算跨距Ljs=13-0.5=12.5米，相间距离3米，GW6—220隔离开关静触头加金具重15公斤，装于母线跨距中央。选用LF—21Y型φ130/φ116铝锰合金管。线膨胀系数αX=23.2×106（1/℃），每跨铝管在温度变化自-30℃至+80℃的伸缩量ΔL为：ΔL=αXΔtL=23.2×106[80-(-30)]×13000=33.176(mm)考虑合适的伸缩量，母线结构采用每跨度一个伸缩接头。因此，可按跨梁进行计算。2)弯曲应力计算表4-151~5跨等跨连续梁最大距及挠度计算系数跨数12345最大弯距Kw0.125-0.125-0.10-0.107-0.105Kwj0.25-0.188-0.15-0.161-0.158最大挠度Kn1.30.5210.6770.6320.644Knj2.080.9111.1461.0791.079采用计算系数法进行机械计算。表19列出1~5跨等跨连续梁最大弯距及挠度计算系数，对所需进行计算的母线只需按跨数和支持方式求出，将最大支座处及跨中的内力系数代入统一的公式即可进行计算①母线自重产生垂直弯Mm。r=2700(kg/m3),D=0.13m,d=0.116m,自重fm：fm=2.45π(D2-d2)r=2.45π(0.132-0.1162)×2700=71.57(N/m)由表19查均布荷载最大弯距系数KW=0.125，则Mm=KWfmLjs2=0.125×71.57×12.52=1397.85(N/m)②集中荷载产生的垂直弯距Mj。由表19查均布荷载最大弯距系数Kwj=0.188。则P=15×9.8=17NMj=KwjPLjs=0.188×147×12.5=345.45(N/m)③最大风速产生的水平弯距Mf母线离地近10米，风压高度变化系数K1取1，最大风速Vmax为25m/s，则作用于母线上的风荷载ff=0.735K1Dvmax2=0.735×1×0.13×252=9.72(N/m)Mf=KwffLjs2=0.125×59.72×12.52=1166.38(N/m)④正常应力校验59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）3)短路应力计算①短路电动力产生的水平弯距Mdfd=1.73×10-7=1.73×10-7××0.58=1.6342(N/m)Md=0.125fdLjs2=0.125×1.6342×12.52=31.92(N/m)②内过电压风速产生的水平弯距Mfff=0.735K1Dvn2=0.735×1×0.13×152=21.411(N/m)Mf=KwffLjs2=0.125×21.411×12.52=418.18(N/m)③自重和集中荷载产生的垂直弯距与正常状态相同，则Mm=1397.85(N/m)，Mj=345.45(N/m)④短路应力校验4)地震力的强度校验地震力产生的水平弯距：Mm=0.125×0.5×fmLjs2=0.125×0.5×71.57×12.52=698.926(N/m)地震弯曲应力：5)挠度校验①均布荷载所产生的挠度铝管母线只计算正常情况下母线自重所产生的挠度：59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）ym=Kn=0.521=253.5×10-4(m)=2.535cm②集中荷载所产生的挠度yj=0.911×72.8×10-4(m)≈0.73cm③合成挠度ymax=ym+yj=326.24×10-4m＜D=650×10-4m经校验均满足要求。4.6.2110KV、35KV汇流母线的选择同220KV汇流母线的选择a.35KV汇流母线的选择(1)35KV正常运行时，导体温度θ为：（θ0=38℃，θal=80℃）θ=θ0+(θal-θ0)=38+(80-38)53.6℃(2)查附表（表18）求热稳定系数用插入求出53.6℃时C=92.44=160mm2＜2705mm2(3)正常应力校验(4)短路应力校验fd=1.73×10-7=1.73×10-7×0.58=29.77(N/M)Md=0.125fdLjs2=0.125×29.77×2.52=581.45(N/m)(5)挠度校验只计算均布荷载所产生的挠度ym=2.535cmb.110KV汇流母线的选择59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）(1)110KV正常运行时，导体温度θ为：（θ0=38℃，θal=80℃）θ=θ0+(θal-θ0)=38+(80-38)=44.92℃(2)查附表求热稳定系数用插入法求出44.92℃时C=97.3276.94mm2＜2705mm2(3)正常应力校验(4)短路应力校验fd=1.73×10-7=1.73×10-7×0.85=7.616(N/m)Md=0.125fdLjs2=0.125×7.616×12.52=148.75(N/m)(5)挠度校验只计算均布荷载所产生的挠度ym=2.535cm4.6.3选择结果列表（表4-16）59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）表4-16选择结果列表序号安装地点回路名称短路点编号计算值导线材料截面保证值工作电压工作电流热稳定要求的最小截面实际跨距计算跨距相间距离跨中挠度正常荷载应力短路荷载应力截面载流量正常荷载时允许应力短路荷载时允许应力KV(A)(mm2)(m)(m)mcmPzPz(mm2)APzPz1220KV母线122060035.091312.533.26226.5622.80×106LF21Y—φ130/φ1162705297678.4×10688.26×1062110KV母线2110100076.941312.532.53523.0519.10×106LF21Y—φ130/φ1162705297678.4×10688.26×106335KV母线33515001601312.532.53523.0521.76×106LF21Y—φ130/φ1162705297678.4×10688.26×1064.7避雷器的选择4.7.1概述59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）避雷器是用以限制由线路传来的雷过电压或由操作引起的内部过电压的一种电器设备。避雷器的保护原理与避雷针不同。它实际上是一种放电器，并联连接在被保护设备附近，当作用电压超过避雷器的放电电压时，避雷器即先放电，限制了过电压的发展，从而保护了其他电器设备免遭击穿损坏。因此，对避泪器有两个要求：一是具有良好的伏秒特性，以易于实现合理的绝缘配合；二是应有较强的绝缘强度自恢复能力，以利于快速切断工频续流，使电力系统发展得以继续运行。目前使用的避雷器有以下四种类型：（1）保护间隙；（2）排气式避雷器；（3）阀型避雷器；（4）氧化锌避雷器。其中，氧化锌避雷器一般不需串联放电间隙，只由氧化锌非线形电阻片组成，是目前保护性能最好的一种新型避雷器。与由炭化硅（SiC）电阻和串联火花间隙构成的传统避雷器相比，氧化锌无间隙避雷器具有如下特点：保护性能优越，无续流动作负载轻，耐重复动作能力强，通流容量大，性能稳定，抗老化能力强，适应多种特殊需要，适于大批量生产，造价低廉。因而发展潜力很大，是目前世界各国避雷器发展的主动方向；已经逐渐取代传统的带间隙的炭化硅避雷器，也是未来特高压系统绝缘赖以实现的必不可少的基础。因而本次设计中，变电所的侵入波过电压保护采用氧化锌避雷器。4.7.2氧化锌避雷器的电气性能氧化锌避雷器与炭化硅避雷器的技术特性有许多不同点，例如没有串联火花间隙也就无所谓工频放电电压、冲击放电电压等，而有其独特的一些参数及含义，分述如下：a.额定电压为避雷器两端之间允许施加的最大工频电压有效值，即在系统发生短时工频过电压时，因避雷器无间隙，此电压直接施加在氧化锌电阻片上，避雷器仍能正常工作（完成规定的雷电及操作过电压动作负载、特性基本不变；不会出现热损坏）。它相当于有间隙炭化硅避雷器的灭弧电压，但其含义不同，只是作为决定避雷器各种特性的基本参数。b.持续运行电压是允许长期连续施加在避雷器两端的工频电压有效值。避雷器吸收过电压能量后温度升高，在此电压作用下能正常冷却，不发生热击穿。避雷器的持续运行电压一般应等于系统最高工作相电压‘c.起始动作电压（或参考电压）大致位于氧化锌电阻片伏安特性曲线小电流区上升部分进入大电流区域平坦部分的转折处，从这一电压开始，认为避雷器已进入限制过电压的工作范围，所以也称为转折电压。通常以1mA工频电流阻性分量峰值或直流幅值时的避雷器两端电压峰值（1mA定义为起始动作电压或参考电压）。d.压比59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）是指氧化锌避雷器通过波形为8/20μs的额定冲击放电电流时的残压与起始动作电压（或参考电压）之比。例如10KV压比U10KV/UImA。压比越小，表明通过冲击大电流时的残压越低，氧化锌避雷器的保护性能越好。目前产品的水平压比约为1.6~2.0e.荷电率它表征单位电阻片上的电压负荷是氧化锌避雷器的持续运行电压峰值与起始动作电压（或参考电压）的比值。合理的荷电率值，必须考虑稳定性、泄露电流的大小、温度对伏安特性的影响等因素，通过包括老化实验在内的稳定性实验来确定。荷电率的高低对避雷器老化程度的影响很大。荷电率一般采用45%~75%，甚至更高。在中型点不接地或经消弧线圈接地系统，由于单相接地时健全相电压升高较大，一般采用较低的荷电率，而在中性点直接接地系统，工频电压升高不突出，故可采用较高的荷电率。氧化锌避雷器的保护比定义为额定冲击放电电流下的残压与持续运行电压（峰值）的比值，也等于压比与荷电率之比，因此，降低压比与提高荷电率均可降低氧化锌避雷器的保护水平。f.工频耐受伏秒特性这是考核氧化锌避雷器对工频过电压的耐受能力。按我国技术条件规定，对中性点非直接接地的系统，氧化锌避雷器应在下列时间内耐受相应的工频过电压倍数：1.2Um1000S1.3Um100S1.4Um1S其中Um为系统最高工频相电压。4.7.3避雷器的选择变电所对侵入波防护的主要参数是在变电所内装设避雷器，合理的确定避雷器的装设数量和位置，使所有的电气设备都能得到有效保护。对本变电所，据分析和多年的设计运行经验可在每组母线上装设一组避雷器；三绕组变压器各侧出口装设一组避雷器；三绕组变压器220KV和110KV中性点各装一台避雷器。以上均采用氧化锌避雷器。a.母线上氧化锌避雷器选择氧化锌避雷器的参数，主要控制两个方面：一是避雷器应有足够的保护水平；二是避雷器自身应保证必要的使用寿命，并在工作时不损坏。(1)避雷器的持续运行电压Uby为了保证一定的使用寿命，长期施加于避雷器上的运行电压不得超过避雷器的持续运行电压，即Uby≥Uxg式中Uby—系统最高相电压有效值（KV）59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）Uxg—氧化锌避雷器持续运行电压有效值（KV）(2)避雷器的额定电压Ube氧化锌避雷器的额定电压Ube，通常按电力系统出现的最高工频过电压UZ选取，即Ube≥UZUZ—电力系统出现的最高工频过电压，35KV电网可取kUn；110KV~220KV电网取0.8kUnk—容许电压偏移系数，35KV~220KV为1.15(3)进行绝缘配合校验一般国产氧化锌避雷器的保护特性与各种电器的绝缘均可配合，故此项校验可从略。b.变压器中性点氧化锌避雷器(1)变压器中性点采用氧化锌避雷器的优点：无间隙1)正常运行时，变压器中性点电压位移很小，氧化锌避雷器的荷电率极低，大大延长了使用寿命。2)不必担心灭弧问题，只要氧化锌避雷器的交流暂态过电压耐受能力满足要求，其额定电压的选择不太严格。3)通过氧化锌避雷器的雷电流较小，一般在1~1.5KA以下，残压低、能量小、可以不必校验通过容量。(2)选择原则1)变压器中性点绝缘的冲击实验电压与氧化锌避雷器1KA雷电冲击残压间应至少有20%裕度。2)变压器中性点绝缘的工频实验电压乘以冲击系数与氧化锌避雷器的操作冲击电流下的残压之间应有15%裕度。3)氧化锌避雷器的额定电压不应低于系统最高相电压Uxg，如遇困难时，至少不低于0.6Uxg。也可采用0.4倍系统最高运行线电压。4.7.4说明过电压包括雷电过电压和内部过电压。雷电过电压包括：直流雷过电压和感应雷过电压。内部过电压按其产生的原因而分为操作过电压和暂时过电压，而后者也包括谐振过电压和工频电压升高。它们也可以按持续时间的长短来区分，一般操作过电压的持续时间在0.1S（5个工频周波）以内，而暂时过电压的持续时间要长得多。注意，操作过电压是指：“电网参数的突变”而引起的。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）雷电过电压是由外部能源（雷电）所产生，其幅值大小与电网的工作电压无直接关系，所以通常均以绝对值（KV）来表示；而内部过电压的能量来自电网本身，所以它的幅值大小与工作电压大致上有一定比例关系，因而用工作电压的倍数（标幺值—PU）来表示是比较恰当和方便，其基准值通常取电网的最大工作相电压幅值Uφ（4-2）式中Un—系统额定（线）电压有效值KV；K=容许电压偏移系数，其具体数据见下表。表4-17容许电压偏移系数表额定电压（KV）220KV及以下330~500KVK1.151.1计算结果：（1）220KV母线（2）110KV母线：（3）35KV母线：4.7.5避雷器选择结果表（表4-18）59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）表4-18避雷器选择结果表装设地点计算值避雷器型号保证值系统短时工频过电压（有效值）系统最高工作相电压（有效值）系统电压额定电压（有效值）持续运行过电压（有效值）工频参考电压8/20μs雷电冲击残（峰值）KV30/60μs2KA操作冲击残压（峰值）1/5μs10KA陡坡冲击残压（峰值）（KV）（KV）（KV）（KV）（KV）（KV）5KA10KA20KAKVKV35KV母线40.2523.24Y5W5—42/1063542024.058.0104122110KV母线101.273Y10W5—108/26811010873156268278295220KV母线202.4146Y10W5—228/565220228146327565606491622110KV主变压器中性点50.6Y5W5—56/425678.0142164220KV主变压器中性点101.2Y10W5—108/26811010873156268295第5章220KV和110KV屋外配电装置造型59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）5.1概述配电装置是变电所的重要部分。它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。高压配电装置的结构尺寸是综合考虑设备外形尺寸、检修和运输的安全距离等因素确定的。其中最重要的是带电导体对地和不同相之间的距离，即所谓的最小安全净距离，它是在各种空气间隙能承受各种内、外过电压作用的最小距离，是电气设计中的基础数据之一。其余尺寸是以次为基础，考虑相关因素（运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工差等）而确定的。配电装置可分为屋内、屋外和成套配电装置。屋内配电装置主要由于35KV及以下，有特殊要求时，110KV~220KV也可采用；屋外配电装置主要用于110KV~500KV配电装置。5.1.1本次设计任务是：对220KV和110KV屋外配电装置进行设计。5.1.2配电装置设计的原则：（1）保证供电可靠性，提高供电连续性；（2）满足在调度，检修及扩建时的灵活性；（3）节约用地；（4）运行安全和操作巡视方便；（5）便于检修和安装；（6）节约材料和降低造价；（7）注意设备造型。5.1.3配电装置设计的基本步骤：（1）根据配电装置的电压等级、电器的形式、出线多少和方式，有无电抗器，地形，环境条件等因素选择配电装置的形式；（2）拟定配电装置的配置图；（3）按照所选设备的外形尺寸，运输方式，检修及巡视的安全和方便等要求，遵照《配电装置设计技术规程》的有关规定，并参考各种配电装置的典型设计和手册，设计绘制配电装置的平、断面图。5.1.4本次设计任务：设计绘制220KV和110KV屋外配电装置断面图。5.2220KV和110KV屋外配电装置造型根据电器和母线布置的高度，屋外配电装置可分为中型、半高型、高型。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面上安全活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。高型和半高型配电装置的母线和电器分别装在几个不同高度的水平面上，并重叠布置。它是将一组母线与另一组母线重叠布置的，称为高配电装置。如果仅将母线与断路器、电流互感器等重叠布置，则称为中高型配电装置。5.2.1屋外配电装置造型屋外配电装置的型式除与主接线有关外，还与场地位置、面积、地质、地形条件及总体位置有关，并受到设备材料的供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制，故应通过技术经济比较来选择最佳方案。（1）中型配电装置，国内采用较多，已有丰富经验，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。次种形式一般用于非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度的地区采用。中型分相硬管母线配合剪刀式（或伸缩式）隔离开关方案，布置清晰、美观，可省去大量构架，较普通中型配电装置方案节约用地1/3左右。但支柱式绝缘子防污、抗震能力较差，在污秽严重或地震烈度较高的地区，不宜采用。中型配电装置广泛用于110~500KV电压级。（2）高型配电装置高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比普通中型节约50%左右，但耗用钢材较多，检修运行不及中型方便。一般在下列情况宜采用高型：A、配电装置设在高产农田或地少人多的地区；B、由于地形条件的限制，场地狭窄或需要大量开控、回填土石方的地区；C、原有配电装置需要改或扩建，而场地受到限制。在地震烈度较高的地区不宜采用高型。半高型布置节约占地面积不如高型显著，但运行、施工条件稍有改善，所用钢材比高型少。一般高型使用于220KV配电装置，而半高型宜于110KV配电装置。5.2.2220KV屋外配电装置所选形式及特点我国220KV屋外配电装置发展的主要特点是：（1）以分相中型布置取代普通中型布置，以节约用电，简化架构和方便检修，我国以华北地区采用较多；（2）在人多地少地区，积极采用节约用地效果显著的高型布置，特别是在华东地区高型布置得到广泛采用。所设计变电所在地势平坦，具有良好的出线走廊条件，但土地质量为一般地区，最高温度为38℃，气象条件未提特殊要求（台风、地震、海拔等）。因此，根据以上论述，220KV屋外配电装置选用分相中型（硬母线）配电装置用设计（间隔宽度13米，1979年）。59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）所谓分相布置是指隔离开关分相直接布置在母线正下方。由图可知，该配电装置的两组主母线及旁路母线均配用单柱式隔离开关，出线隔离开关则选用三柱式。纵向尺寸为68米，母线及设备的相间距离均为3米，间隔宽度为13米，进出线相间距离为4.25米，边相对构架中心距离为2.25米。由于间隔宽度较小，为保证跳线或引下线的相间距离和对构架的安全距离，在横梁上装设有悬式绝缘子串，以便固定跳线或引入线，悬式绝缘子串的相间距离为3米。采用V型悬式绝缘子串悬吊阻波器，以限制阻波器的摇摆。为了少用铝管，以便于施工，利于抗震，设备间的连接均采用软导线。搬运道路的位置，设在断路器与电流互感器之间。考虑到随着今后系统的扩大，母线穿过功率有可能增大，故本次设计铝管母线截面选用Φ130/Φ116。5.2.3110KV屋外配电装置所选用形式及其特点110KV由于半高型户外配电装置的综合技术经济指标（占地、耗钢量和投资等）均优于普通中型和高型布置的配电装置，因此选用半高型。5.2.4（硬母线）屋外配电装置如图所示，母线高度为10米，母线相间距离为1.4米，母线距离开关高度为6.8米。由于母线隔离开关（在第二层）的安装高度，一般不超过7~7.5米，可以在地面上直接进行操作，观察合闸情况，所以不必专设上层操作走廊。此种配电装置布置集中，结构简单，目前得到广泛使用。第六章二次系统继电保护及自动装置配置6.1二次系统继电保护的配置6.1.1主保护的配置(1)差动保护：跳三侧断路器，发动作信号；(2)CT断线：持续时间t，发动作信号；(3)差流越限：持续时间t，发动作信号；(4)启动通风：持续时间t，发动作信号；(5)调压重瓦斯：瞬时出口，跳三侧断路器，发动作信号；(6)本体重瓦斯：瞬时出口，跳三侧断路器，发动作信号；(7)冷却器电源全停：延时出口，跳三侧断路器，发动作信号；(8)压力释放：瞬时出口，跳三侧断路器，发动作信号；59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）（9）调压轻瓦斯及本体轻瓦斯：发动作信号；（10）油位低及油温高：发动作信号；6.1.2后备保护配置6.1.2.1高压侧：(1)复合电压方向过电流保护：一段1时限，跳本侧断路器，发动作信号；2时限，跳三侧断路器，发动作信号；(2)复合电压过电流保护：一段1时限，跳三侧断路器，发动作信号；(3)零序（方向）过电流：一段1时限，跳本侧母联及旁路断路器，发动作信号；2时限，跳本侧断路器，发动作信号；二段1时限，跳本侧断路器，发动作信号；2时限，跳三侧断路器，发动作信号；(4)零序电流电压保护（间隙）：一段1时限，跳三侧断路器，发动作信号；(5)零序电压保护（直接接地）：一段1时限，跳三侧断路器，发动作信号；6.1.2.2中压侧：（1）复合电压方向过电流保护：一段1时限，跳本侧断路器，发动作信号；2时限，跳三侧断路器，发动作信号；复合电压过电流保护：一段1时限，跳三侧断路器，发动作信号；（2）零序（方向）过电流：一段1时限，跳本侧母联及旁路断路器，发动作信号；2时限，跳本侧断路器，发动作信号；二段1时限，跳本侧断路器，发动作信号；2时限，跳三侧断路器，发动作信号；（3）零序电压保护（直接接地）：一段1时限，跳三侧断路器，发动作信号；6.1.2.3低压侧：(1)复合电压过电流保护：一段1时限，跳本侧本段断路器，发动作信号；2时限，跳三侧断路器，发动作信号；(2)低压侧接地（零序过电压）持续时间t，发动作信号；6.1.3告警保护：(1)三侧过负荷：发过负荷动作信号；显示过负荷侧；(2)三侧PT断线：发PT断线信号；显示PT断线侧；(3)三侧CT断线：发CT断线信号；显示PT断线侧；(4)变压器超过整定电流时启动辅助风扇持续时间t发动作信号；59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）(5)后备保护启动总出口时启动失灵保护。6.1.4220KV及110KV母线保护配置1、原则：根据系统的具体情况和有关规程规定，通常在下面几种情况下，应考虑装设专用的母线保护装置。(1)基于系统稳定要求，当母线发生故障必须快速切断时；(2)当残余电压小于（0.5~0.6）Ue时，为保证用户的用电质量，应考虑装设母线保护；（3）对于具有分段断路器的双母线，由于其供电可靠性要求高，若利用供电组件的后备保护作为母线保护，其可能无选择性的切除母线故障，或是切除故障时间长，不能满足运行上的要求。此时应考虑装设母线保护；（4）对于固定联接的母线和组件由双断路器联接的母线，应考虑装设母线保护；（5）在变电所中，为减少短路容量，应考虑装设母线保护；1、对母线保护的要求是：（1）能快速、有选择地切除故障；（2）保护必须具有可靠性和灵敏度；（3）大接地系统母线保护采用三相式接线，小接地系统采用两相接线；（4）根据需要加装重合闸装置。2、母线保护配置：本所220KV及110KV母线保护采用比较母联断路器电流相位差动保护，电流相位比较式母线差动保护，可以克服组件固定联接的双母线差动保护装置缺乏必要的灵活性的缺点。它不受组件联接方式的影响，具有较高的可靠性和动作选择性。6.1.5220KV进线保护配置方案220KV线路设两套不同原理厂家的微机型线路保护装置，以实现对全程电缆的双重快速保护。一、第一套保护1、主保护的配置纵差动保护：差动保护用复合地线光缆实现，对全程电缆实现快速保护，跳断路器，发动作信号；2、后备保护的配置59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）距离保护：由三段式相间距离和三段式接地距离保护构成，跳断路器，发动作信号；零序保护：由全相运行的四段式零序保护和两段式不灵敏零序保护构成，跳断路器，发动作信号；；重合闸：综合重合闸，由纵重、单重、三重、停用位置；PT断线：发PT断线信号；CT断线：发CT断线信号；一、第二套保护1、主保护的配置高频保护：采用高频闭锁方向保护，两段采用相同型号的保护装置和收发信机，对全程电缆实现快速保护，跳断路器，发动作信号；2、后备保护的配置距离保护：由三段式相间距离和三段式接地距离保护构成，跳断路器，发动作信号；零序保护：由全相运行的四段式零序保护和两段式不灵敏零序保护构成，跳断路器，发动作信号；；重合闸：综合重合闸，由纵重、单重、三重、停用位置；两套保护中允许一套重合闸装置投入运行。PT断线：发PT断线信号；CT断线：发CT断线信号；6.1.6110KV出线保护配置方案110KV出线配置常规保护，主要构成：（1）距离保护，跳断路器，发动作信号；（2）零序保护：跳断路器，发动作信号；；（3）重合闸：（4）PT断线：发PT断线信号；（5）CT断线：发CT断线信号；6.1.735KV出线保护配置方案110KV出线配置常规保护，主要构成：（1）过流I段保护（速断保护），无时限动作，不设延时整定，跳断路器，发动作信号；（2）过流II段保护（过流保护），延时动作，可整定延时动作时间，跳断路器，发动作信号；59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）（3）重合闸：普通三相一次重合闸。（4）PT断线：发PT断线信号；（5）CT断线：发CT断线信号；6.2自动装置的配置6.2.1综合自动化变电站的优越性：(1)在线运行的可靠性高。(2)供电质量高。(3)专业综合、易发现隐患，处理事故、恢复供电快。(4)变电站运行管理的自动化水平高。(5)减少控制电缆。(6)维护调试方便。(7)为变电站的无人值班提供了可靠条件。，6.2.2本站综合自动化方案简述本站采用分散分布式结构的综合自动化系统，面向电气间隔的方法进行设计，间隔层中各数据采集、监控单元和保护装置做在一起，设计在同一机箱中，并将这些机箱就地分散安装在一次设备附近和开关柜上。这样各间隔单元的设备相互独立，仅通过光纤或电缆网络由站控机对他们进行管理和交流信息，能在间隔层内完成的功能一般不依赖通信网络。综合自动化系统结构框图根据原始资料的要求，本站综合自动化系统结构框图：59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）致谢本次设计的完成和即将进行的论文答辩，将为我的大学本科函授生活画上一个圆满的句号。本论文设计书的完成，是对我参加工作几年和大学函授三年的一次检阅，感谢本毕业设计中安老师贯彻始终的教导和指点,安老师在论文选题、专业理论、知识库系统的总体设计、材料组织和论文撰写等方面都给予了我关心和指导，并为论文的起草和修改提供了许多有意义的建议和参考资料也对我学术水平高低的一次有力鉴定。最后，特向四年来对我精心栽培的华北电力大学老师表示诚挚的谢意衷心的祝福！59 华北电力大学成人教育毕业设计（论文）参考文献1.《发电厂电气部分课程设计参考资料》,天津大学2.《电气工程设计手册》(1)(3),西北电力设计院3.《发电厂、变电站电气接线布置》，西北电力设计院4.《发电厂电气部分》，华中理工大学5.《短路电流的实用计算》，西安交通大学附录主接线图59'