变电站设计书

'分类号郑州电力高等专科学校毕业设计（论文）题H220kV变电站电气部分初步设计并歹英文题目thepremliminarydesignof220kVsubsataion系部电力工程系专业电气自动化技术姓名王蕾蕾班级电气0702班指导教师胡起宙职称副教授论文报告提交日期郑州电力高等专科学校 摘要本文以22kV地区变电站设计为例，论述了电力系统工程中变电站部分电气设计（一次部分）的全过程。通过对变电站的主接线设计，站用电接线设计，短路电流计算，电气设备动、热稳定校验，主要电气设备型号及参数的确定，运行方式分析，防雷及过电压保护装置的设计，电气总平面及配电装置断面设计和保护配置，较为详细地完成了电力系统中变电站设计。限于毕业设计的具体要求和设计时间的限制，本毕业设计只对变电站电气一次部分做了较为详细的理论设计，而对其电气二次部分只是简单涉及，这有待于在今后的学习和工作中进行研究。关键词：变电站短路电流动稳定热稳定ABSTRACTThestatementaboutthe220kvtransformerareasubstationdesign,discussedsomeelectricaltransformerstationsdesign(onepart)inpowersystemsengineeringoftheentireprocess.Throughthemaintransformerstationswiringdesign,stationswiringdesignstations，shortcircuitcurrentcalculations，checkelectricalequipmentmovingandthermalstability,setthemainelectricalequipmentmodelsandtheparameters,theoperatingmode,designover-voltageprotectionandminedevices,designgeneralelectricgraphicanddistributiondevicesflood,andwithoutpowercompensation.Lastly,completedsubstationdesigninpowersystem.Limitedtothespecificdesignrequirementsanddesigntimeofconstraints,Thedesignonlyisapartoftheelectricaltransformerstations,anditssecondpartdidnotinvolve,whichresearchitinfuturestudyandwork.KEYWORDS:Substation,Shortcircuitcurrents,Movingstability,Thermalstabilityo 目录引言5第一部分说明书6第一章绪论61・1概述61.2本次设计内容71.3本次设计任务7第二章变电站总体分析72.1变电所总体分析72・2主变压器选择9第三章电气主接线选择123.1电气主接线的概念123.2电气主接线设计的基本要求123.3电气主接线基本型式143.4电气主接线设计原则143・5电气主接线选择153・6所用电接线设计1516第四章短路电流计算 4.1短路的基本类型161.2短路电流计算的目的164.3短路电流使用计算的基本假设17 4.4短路电流计算的一般规定和计算步骤17184.5短路点的确定第五章导体和电气设备的选择计算4.1高压断路器及隔离开关的选择185.2敞露硬母线的选择及电力电缆的选择191.3电流互感器的选择235.4电压互感器的选择2426第六章配电装置的选择6.1配电装置的分类及特点2627第七章继电保护配置规划277.1变电所主变保护的配272.2配电装置的确定287.2220kV、IIOkV、IOkV线路保护部分第八章防雷设计说明29&1防雷设计原则29&2接地设计31第二部分计算书32第九章短路计算32第十章导体和电气设备的选择计算36 10.1220KV侧断路器及隔离开关36 10.310KV侧出线断路器及隔离开关3810.410KV母线及其最大一回负荷出线电缆的校验3910.510KV电压互感器及出线电流互感器选择计算42第^一章防雷设计校验45结束语46参考文献47引言根据电力系统规划，需要在河南省偃师市东北郊建设一座220kV降压变电站，名称为安平变电站。本所位于市郊荒地上，所址工程情况良好，处于地区网络枢纽点上，具有220kV、llOkV、及10kV三个电压等级。 通过对原始资料的分析及对系统负荷进行分析，从宏观的角度论证该所主接线的可靠性、经济性，在两种方案的比较中得出，220kV选用双母接线方式，llOkV采用双母接线方式，10kV采用单母分段接线方式，主变用两台SFPS7-120000/220型三相三绕组变压器。虽然本次设计巩固和提高了自己所学的专业知识，但由于水平有限，理论知识乂学得不够扎实，在本次设计中存在着某些错误和缺点,望老师给予指正。第一部分说明书第一章绪论1.1概述220kV变电站属于高压网络，该地区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。选择变电站高低压电气设备,为变电诂平面及剖面图提供依据。 1.2本次设计内容1.2・1电气一次部分设计电气一次部分设计包括：1、选择本变电所主变的台数、容量和类型；2、设计木变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行技术经济比较，确定一个较佳方案；3、进行必要的短路电流计算；4、选择和校验所需的电气设备；5、设计和校验母线系统；6、进行防雷保护规划设计；7、220kV高压配电装置设计。1.2.2电气二次部分设计电气二次部分设计包括：继电保护的规划设计，利用WBZ-500H微机型变压器保护装置对所设计的变电所主变压器进行保护。使变压器安全、稳定的运行。1-3本次设计任务随着国民经济的发展，电力工业的腾飞，人们对能源利用的认识越来越重视。现在根据电力系统的发展规划，拟在河南省偃师市郊北部一片广袤的荒土地上新建一座220KV降压变电所。本次设计是在学完了电机原理、电力系统、电气设备、电力系统继电保护、电气设计、变配电所二次系统、电力安全技术、变电站综合自动化等课程的基础上进行的，通过他我不仅巩固了专业课程的有关内容，而且拓宽了知识面，增强了工程观念，培养了变电站设计的能力，为今后走上工作岗位打下了坚实的基础。第二章变电站总体分析2.1变电所总体分析2.1.1变电站设计依据根据河南省电力公司512号文件规定，需建设本变电所。2.1.2建站必要性党的十六大提出了全面建设小康社会的宏伟目标，从一定意义上讲，实现这个宏伟目标，需耍强有力的电力支撑，需要安全可靠的电力供应，需要优质高效的电力服务。随着偃师市郊经济的快速发展, 用电负荷逐年递增，对电力供给和质量提岀新的要求，因此对市郊的供电网络进行改造和建设十分必要。2.1.3描述建站规模1、待建变电所基本资料设计变电所在河南省偃师市市北郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷，确定本变电所的电压等级为220/110/10kV,220kV是本变电所的电源电压，llOkV和10kV是二次电压。按规划要求,220kV侧出线6回，llOkV侧出线8回,10kV侧出线12回；llOkV侧有两回线路供给远方大型冶炼厂，其容量为40MVA,其他作为一些地区变电所进线，lOkVA侧总负荷为30MVA,I、II类用户占60%,最大一回负荷为3000kVAo2、llOkV和10kV用户负荷统计资料llOkV和10kV主要用户负荷统计资料见表1和表2。表1llOkV主要用户负荷统计资料用户名称最大负荷（kVA）COS0回路数重要负荷百分数（％）冶炼厂400000.85265表210kV主要用户负荷统计资料序号用户名称最大负荷（kVA）COS。回路数重要负荷百分数（％）1矿机厂28000.852602机械厂180023汽车厂270024电机厂300025炼油厂250026饲料厂150027玻璃厂20008鞋厂17009其它12003、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为：220kV狈ljcos（p=0.97；nax=3800小时/年11OkV狈!Jcos（p=0.857；nax=4200小时/年 lOkV侧cos0=0.857；nax=4500小时/年4、系统阻抗220kV侧电源近似为无穷大容量系统归算至本所220kV母线为0.16(Sj二100MVA),llOkV侧电源容量为1000MVA,归算至本所llOkV母线侧阻抗为0.32(Sj=100MVA),10kV侧没有电源。2.1.4变电站站址概况1地理位置该变电所位于偃师市郊北部的荒土地上，地势平坦，交通便利，环境污染小。2其他参数该地区最热月平均温度为28°C,年平均气温16°C,绝对最高温度为40°C,土壤温度为18°C,海拔153m。2.2主变压器选择1.2.1主变容量和台数的选择1、主变台数的确定为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变，对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况，应装设2-4台主变。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中一台停运时，其余容量至少能保证一级负荷或为变电所全部负荷的70%-80%,通常一次变电所采用75%,二次变电所采用60%。本次变电所地址在郊区，供电负荷包括大型冶炼厂，负荷比较重要，故装设两台变压器。2、主变容量的确定(1)为正确的选择主变容量，要绘制变电所的年及日负荷曲线,并从该曲线得出变电所的年、日最高负荷和平均负荷。(2)主变容量的确定除依据传统容量等原始资料外，还应根据电力系统5-10年发展规划，馈线回路数，电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。 (1)变压器最大负荷按下式确定PM^KoSp注：Ko—负荷同时系数工P—按负荷等级统计的综合用电负荷对于两台变压器的变电所，其变压器额定容量可按下式确定：Se=0.7PM总安装容量为工Sc二2X(7PM)=1.4PM如此当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力为40%,则可保证98%的负荷供电。根据要求本次设计所选主变容量为120MVA2.2.2主变压器型式选择依据1、主变压器相数的确定与电力系统相连的110-220KV系统，若不受运输条件限制，一般都应选用三相变压器，如采用单相变压器组，则投资大，占地多，运行损耗也大，同时也使配电结构复杂；如果受到运输条件限制，应选用三台单相变压器或两台小容量的单相变压器，取代一台大容量变压器。本次设计的变电所，位于偃师市郊北部的荒土地上，稻出、丘陵,交通便利，不受运输的条件限制，而应尽量少占用稻田、丘陵，故本次设计的变电所选用三相变压器。2、主变压器绕组数的确定国内电力系统中采用的变压器按绕组数分，有双绕组普通式，三绕组式，自耦式以及低压绕组分裂式等变压器。在220KV-330KV具有三种电压的变电所，若通过主变各侧的功率均达到额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。3、主变压器绕组接线组别的确定变压器三相绕组的接线组别必须与系统电压相位一致，否则，不能并列运行。电力系统常用的绕组连接方式只有星形(Y)和三角形 (A),变压器三相绕组的接线方式应根据具体规程来确定。我国llOkV及以上电压，变压器三相绕组都采用YN连接，中性点直接接地；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地；10kV中性点不接地，绕组多采用△连接。根据以上依据，本次主变绕组接线组别为YN/Yn0/Dllo2.2.3主变压器电压等级的确定按设计任务书要求，本次电压等级为220kV/110kV/10kV2.2.4主变压器调压方式的确定主变压器调压方式的选择，应符合《电力系统设计技术规程》SDJ161的有关规定。为了保证发电厂或变电所的供电质量，电压必须维持在允许范围内。通过变压器的分接头切换开关，可改变变压器高或中压侧的绕组匝数，从而改变其变比，实现电压调整。分接头切换开关有两种切换方式：1、不带电切换，称无激磁调压，调压范围较小，通常在土2X2.5%以内。2、带负荷切换，称有载调压，调压范围可达30%,有载调压变压器结构复杂，价格较贵，在输电系统中至少应选用一级或两级有载调压变压器。本次设计设计到一些重要负荷，不允许断电调压，故选用有载调压方式。2.2.5主变压器冷却方式的确定主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却，一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，本次设计选用强迫油循环风冷却。 2.2.6主变压器型号及技术参数的确定综上所述本次主变采用三相强迫油循环风冷三绕组有载调压便变压器，即SFPSZ7-120000/220,额定电压为22O±8X1.5%/110±3X2.5%/10.5kV,接线组别YN,ynO,Dll技术参数如下:型号SFPSZ7-120000/220额定容量(kVA)120000容量比100/100/100额定电压高压220土8X1.5中压110土3X2.5%低压10.5连接组别YN,ynO,Dll损耗(kW)空载118短路425空载电流(%)0.8阻抗电压(%)高-屮14.0高-低23.0中-低7.0第三章电气主接线选择3.1电气主接线的概念.III在发电厂和变电所中，发电机，变压器，断路器，隔离开关，电抗器，电容器，互感器，避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构成了电能生产，汇集和分配的电气回路，这个回路被称为电气一次系统，又称电气主接线。3.2电气主接线设计的基本要求2.2.1可靠性要求供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线能可靠地工作,以保证对用户不间断供电。评价电气主接线可靠性的标志是：断路器检修时，不宜影响对系统的供电；线路或母线发生故障时应尽量减少线路的停运冋路数和主 变的停运台数，尽量保证对重要用户的供电；尽量避免变电站全部停运的可能性。3.2.2灵活性要求1、满足调度、检修时的灵活性，调度运行中应可以灵活地投入和切除变压器和线路，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，实现变电站的无人值班。检修时，可以方便地停运断路器、母线和继电保护设备，进行安全检修，而不致影响电力网的运行和对用户的供电。2满足扩建时的灵活性，能适应一定时期内没有预计到的负荷水平的变化，满足供电需求，扩建时，可以适应从初期接线过渡到最终接线，在影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入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少。1.2.3经济性要求主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，要求做到经济合理：1、投资省，即变电站的建筑工程费、设备购置费、安装工程费和其他费用应节省，采用不同的接线方式，其投资具有明显的不同;2、占地面积小，主接线设计要为配电装置创造条件，采用不同的接线方式，配电装置占地面积有很大的区别；3、能量损失小。 3.3电气主接线基本型式「简单单母线r单母线彳单母线分段L单母线旁路厂无汇流母线$r简单双母线双母线分段电气主接线J双母线〈双母线旁路3/2断路器J变压器-母线厂单元及扩大单元接线C内桥接线I无汇流母线J桥型接线Y匚外桥接线＜角型接线3.4电气主接线设计原则1、根据发电厂和变电所在系统中的地位和作用确定对主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求。变电所在电力系统中的地位作用是决定电气主接线的主要因素。2、主接线设计除考虑电网安全稳定运行的要求外，还应满足电网出现故障时应急处理的要求。考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对电气主接线的影响。4、近期接线与远期接线相结合，方便接线的过度。要考虑近期和远期的发展规模，变电所电气主接线的设计，应根据5〜10年电力发展规划进行。5、考虑主变台数对电气主接线的影响，变电所主变的台数对电气主接线的选择将产生直接的影响，传输容量不同，对主接线的可靠性、灵活性的要求也不同。6、考虑备用容量的有无和大小对电气主接线的影响，发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。 7、进行必要的技术经济比较。3.5电气主接线选择电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。而本所各电压等级进出线均超过四回，采用有母线连接。本主接线选择方案一选择方案如下表:方案方案一：220kV侧双母接线，llOkV侧双母接线、10kV侧单母分段接线。方案二、220kV侧双母分段路接线，llOkV侧单母分段带旁路接线，10kV侧单母分段带旁路接线。可靠性1.220kV接线简单，设备本身故障率少；2.220kV故障时，停电时间较长。1.可靠性较高；2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高了可靠性。灵活性1.220kV运行方式相对简单，灵活性差；2.各种电压级接线都便于扩建和发展。1・各电压级接线方式灵活性都好；2.220kV电压级接线易于扩建和实现自动化。经济性设备相对少，投资小。1・设备相对多，投资较大；2.母线采用双母分段，占地面增加。3.6所用电接线设计变电站的主要所用电负荷是变压器冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，小型变电站，大多只装1台站用变压器，从变电站低压母线引进，所用变压器的二次侧为380/220V中性点直接接地的三相四线制系统。对于中型变电站或装设有调相机的变电站，通常都装设2台所用变压器，分别接在变电站低压母线的不同分段上，380V所用电母线采用低压断路器进行分段，并以低压成套配电装置供电。因而本设计两台所用变分别接于10KV母线的I段和II段，互为备用，平时运行当一台故障时，另一台能够承担变电所的全部负荷。接线图如下所示： 10kvlOkv第四章短路电流计算4.1短路的基本类型三相短路，两相短路，单相短路，两相接地短路4.2短路电流计算的目的4.2.1、电气主接线比选。4.2.2、选择电气设备。4.2.3、继电保护装置的配置和整定。4.2.4、计算软导线的短路摇摆。4.2.5、确定分裂导线间隔棒的距离。4.2.6、在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的距离。4.2.7、验算接地装置的接触电压和跨步电压4.3短路电流使用计算的基本假设1.3.1短路发生前，电力系统是对称的三相系统2.3.2电力系统中所有发电机电势的相角在短路过程中都相等，频率与正常工作是相等。4.3.3变压器的励磁电流和电阻，架空线的对地电容和电阻均略去，都用纯电抗表示。4.3.4电力系统中各元件的磁路不饱和，即各元件参数不随电流变化，计算中可用叠加原理。4.3.5对负荷只作近似估计，离短路点较远的负荷忽略不计，只考虑接在短路点附近的大容量电动机对短路电流的影响。4.3.6短路故障是金属性短路，即短路点的阻抗为零。4.3.7短路发生在短路电流为最大值的瞬间。 4.3.8元件和参数均取额定值，不考虑参数的误差和调整范围。4.3.9系统中的电动机均为理想电动机。4.3.10电力系统中所有电源均在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上。4.3.11用概率统计法制定短路电流运算曲线。4.4短路电流计算的一般规定和计算步骤4.4.1一般规定1、验算导体和电气设备动稳定和热稳定以及电气设备开断电流所用的短路电流，应按本规程规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工期工程建成后5-10年）。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能遇到的接线方式。2、选择导体和电气设备用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3、选择导体和电气设备时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的点，对带电抗器6-10KV的出线与厂用分支回路，除其母线与母线隔离开关之间隔离板前引线和套管的计算点应选在电抗器前外，其余导体和电气设备是计算短路点一般选在电抗器后。4、导体和电气设备的动稳定和热稳定以及设备的开断电流一般按三相短路验算。其发电机出口的两相电路，或中性点直接接地系统及自耦变压器回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。4、4.2计算步骤1、绘制相应的电力系统图2、确定与短路电流有关的运行方式3、计算各元件的序阻抗4、选择计算短路点5、画等值网络（次暂态网络图）6、求计算电抗7、由运算曲线查出电源供给的短路电流周期分量有效值（运算曲线只做到Xjs=3.5）8、计算无限大容量（Xjs23.5）电源供给的短路电流周期分量9、计算短路电流周期分量的有名值和短路容量10、计算短路电流冲击值 11、绘制短路电流计算结果表4.5短路点的确定短路计算点是指在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。木变电站系统的短路计算点为220kV母线、110kV母线、10kV母线处。第五章导体和电气设备的选择计算5.1高压断路器及隔离开关的选择5.1.1高压断路器的选择1.种类和型式的选择根据环境条件、使用技术条件及各种断路器的不同特点进行选择。由于真空断路器、SF6断路器在技术性能和运行维护方面有明显优势，目前在系统中应用十分广泛，10kV及以下一般选用真空断路器，35kV及以上多选用SF6断路器。2.根拯安装地点选择：户内和户外；Un>UNs3-额定电压选择：4・额定电流选择：Ial--^max2.额定开断电流的选择：JNhr>Ik=//z(M)3.按关合电流选择—iNel—ksh4.热稳定电流//"Qt5.动稳定电流ies"^sh1.1.2隔离开关的选择1.根据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。2.根据安装地点选择：(1)户内(2)户外3.按额定电压选择：UN>UNs4・按额定电流选择：Ial=~^max1.热稳定电流2.动稳定电流ieshh断路器及隔离开关选择表：型号LW6-220LW14-110ZN12-10GW7-220DGW5-110IIGN2-10 额定电压UnKV2201101022011010额定电流InA315020002000100020002000额定开断电流InbrKA5031.550额定关合电流inclKA12580125动稳定电流KA125801258010085热稳定电流KA50(4S)31.5(3S)50(3S)33(4S)40(4S)51(5S)固有分闸时1"可ti(S)0.0360.0250.0655.2敞露硬母线的选择及电力电缆的选择5.2.1敞露母线的选择一母线材料、截面、布置方式的选择1.材料：铝：电阻率低，有一定的机械强度，质量轻价格便宜。铜：电阻率更低，价格较贵，只有特殊场合用。一般情况下采用铝母线，在持续工作电流大，且位置特别狭窄的发电机，变压器出线端部以及对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的场合采用铜母线。 1.截面形状（1）矩形：UN在35kV及以下，Imax在4000A及以下屋内配电装置中，当电流超过最大截面的单条母线允许载流量时，每相可用2-4条并列使用。（2）槽形：UN在3kV及以下，Imax在4000A〜8000A的屋内配电装置中。（3）管形：UN在llOkV及以上，电流在8000A及以上的屋内外配电装置。3布置方式铝绞线、管形母线一般采用三相水平布置，矩形、双槽形有三相水平布置和三相垂直布置二母线截面的选择1.按最大持续工作电流选择主母线及长度在20m以下的母线一般均按Imax选择：5=心上ImaxS厶竺（加加2）2.按经济电流密度选择“（1）选择条件：除配电装置的汇流母线和较短导体及厂用电动机的电缆外，对长度在20m以上的母线（如发电机出口母线），一般按经济电流密度选择。（2）选择原因：导体的电能损耗与负荷电流和导体的截面有关，而负荷电流…定吋，导体截面越大，损耗越小；另一方面，导体截面增大，导致综合投资增加，小修、维护费及折旧费增加。故导体取某一截面时，两方面综合费用最小。这一截面即经济截面。三.电晕电压校验 63KV及以下系统，一般不会出现全面电晕不必校验，对110KV及以上系统的裸导体，应按当地晴天不发生全面电晕的条件校验，使:C——热稳定系数，Af和Ai分别取与短路时母线最高允许发热温度及正常运行时母线最高工作温度相对应的值。在不同的工作温度下，对于不同母线材料，C值可查表求得。五.硬母线的动稳定校验入力Mph矩形母线应力的计算：”皿=页（1）单条导体（只受相间电动另"的作用），当跨数大于2时，导体所受的最大弯距为：Mph=jQ（N-m）/”=1.73><10-7丄九0（N/m）10%导体最大相间计算应力为：设计时，一般L为未知，为满足动稳定，常根据材料的允许应力来确定绝缘子间的最大:Lmax=即令6=C则市上式可得只要选择I.^Lmax,必满足动稳定。母线选择结果如下：220kV侧选用尺寸为030/25,截面为216mm铝猛合金管型母线llOkV侧选用尺寸为050/45,截面为373mm铝钮合金管型母线10RV侧选用尺寸为125*8矩形截面铜导线5.2.2电力电缆的选择1.结构类型的选择首先根据用途、敷设方式和使用条件选择。电缆作为载流导体，目前应用十分广泛，可以直接埋入地下以及敷设在电缆沟或电缆隧道当中，也可以敷设在水中或海底，还可以在空气中敷设。其次根据结构类型选择。电缆芯线有铜芯和铝芯，其芯线一般由多股导线绞合而成，国内工程一般选择铝芯。 1.额定电压的选择UN>UNsU电缆的额定电压，kvUm——电网的额定电压 1.截面的选择(1)截面选择方法与裸导体基本相同，对长度不超越20m的电缆,按回路最大持续工作电流Imax选择，即I刃»"max对7^25000h且长度超过20ni的电缆，可按经济电流密度选择。2.允许电压损失校验△u%W5%A^7%=0.173/max£(rcos+xsin^?)/UNs式中/电缆线路最大持续工作电流，A；maxL线路长度，km；1+欧0-20)1+-20)C=-r>x——电缆单位长度的电阻和电抗，Q；cos。功率因数；g电缆线路额定线电压，kV。电缆的热稳定与裸母线相同，仍用裸母线的校验方法，但其中Ks=l,即：九二应/^XlO"加肿)热稳定系数C的计算：式中〃一一计及电缆芯充填物热容随温度变化以及绝缘散热影响的校正系数。对于3〜6kV厂用回路取0.93,其他情况可取1.0；Q——电缆芯单位体积的热容量,铝芯取2.48,铜芯取3.4,J/cm2-°C；J——热功当量系数，取1.0；K——20°C时电缆芯交流电阻与直流电阻之比，S^100mm2的三芯电缆K=l,S=120〜240mm2的三芯电缆K=1.005〜1.035；P2()——电缆芯在20°C时的电阻系数，铝芯取0.031X10-4,铜芯取0.0184X10—4,Q•cm2/cm;Q—电缆芯在20°C吋的电阻温度系数，铝芯取0.00403,铜芯取0.00393,1/°C；0—短路前电缆的工作温度，°C；◎•—电缆短路时的最高允许温度，对10kV以下普通粘性浸渍绝缘及 交联聚乙烯绝缘电缆，铝芯为200°C,铜芯为250°Co有中间接头的电缆短路时的最高允许温度，锡焊头为120°C,压接接头为150°Co5.3电流互感器的选择1.选型：根据配置地点、安装方式等选型。2.一次回路额定电压、电流选择：（7N»UNsIal-KIn—"max式中电流互感器所在电网的额定电压；Ns5厂电流互感器的一次额定电压和一次额定电流；K—温度修正系数；几ax—装设所选电流互感器的一次回路的最大持续工作电流。3.额定二次电流的选择:一般选用5A,在弱电系统中选用lAo4.按准确度等级选择：供计费电度表用0.5级，保护用：3级；D级5.按二次负荷选择：作出电流互感器回路的接线图，列表统计其二次侧每相仪表和继电器负荷，确定最大相负荷。设最大相总负荷为S2,S2应不大于互感器在该准确度级所规定的额定容量SN2,即：S2"S“2（以）即应满足：Z2/5Zn2（Q）式中Zn2——选定准确度级下的额定二次负荷，Q；Z2/——电流互感器的二次负荷，Q。由于^2/=Rar+Rl+Rc式中Rar——二次侧负荷最大相的测量仪表和继电器电流线圈的串联总电阻；QR1——仪表至互感器连接导线的电阻；QRc——各接头的接触电阻总和，一般取为0.1Q。经计算整理得：S>——也——（mm2）Zn2~J厂Yc式中S——连接导线的截面，mm2；p——连接导线的电阻率，铜为1.75X10-2,铝为2.83X10—2,Q• Lc连接导线的计算长度，m。连接导线的计算长度，决定于从电流互感器到测量仪表（或继电二21器）之间的实际连接距离和电流互感器的接线方式。当采用单相接线％=/;当采用星形接线时，由于中线内电流很小，贝IJ;当两只电流互愈器接成不完全星形时，因为公共导线内的电流为Lc「俑U相电流的相位差为600,按电压方程可得。选择稍大于计算结果的标准截面，根据机械强度要求，求得的铜导线截面不应小于1.5mm2铝导线截面不应小于2.5mm21.热稳定校验：电流互感器得热稳定能力常以Is允许通过热稳定电流或热稳定电流对一次额定电流得倍数表示。『zQk或iKtiNtY"Qk式中ts的热稳定倍数，t=ls；Qk——短路电流的热效应。7・动稳校验：les—^sh或ish5.4电压互感器的选择1、电压互感器的准确级和容量电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数为额定值时，电压误差最大值。由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。2、按一次回路电压选择为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在（1・广0.9）Ve范围内变动，即应满足：1.lVeQVQO.9Ve】3、按二次回路电压选择 电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求，电压互感器二次侧额定电压可按下表选择接线型式电网电压KV型式二次绕组电压（V）接成开口三角形辅助绕组电压IV 一台PT不完全符形接线方式3~35单相式100无此绕组Yo/Yo/D110F500J单相式100/^31003~60单相式100/书100/33~15三相五柱式100100/3（相）4、电压互感器及型式的选择电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在6-35KV屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110-220KV配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。220KV及以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。5、按容量的选择互感器的额定二次容量(对应于所要求的准确级)，Se?应不小于互感器的二次负荷S2,即:SJS252=J(XScos卩尸+(工Ssin卩)?=/工卩尸+门^尸式中S、P、Q——仪表和继电器电压线圈消耗的视在功率、有功功率、无功功率；cos——仪表和继电器电压线圈的功率因数电压电流互感器选择结果表：项口电压互感器电流互感器型号JCC5-220JCC6-110JSJW-10LCW-220LCWDL-110LAJ-10额定电流比———4*300/52*600/5200/5额定电压(KV)初级绕组22（h/3110^310————次级绕组0.1/V30.1/V30.1————辅助绕组0.10.10.1/73———次级绕组额定容量(M)300300120———准确等级0.50.50.50.50.50.5二次负荷（Q）———1.220.4热稳定电流（1S）———4275120动稳定电流倍数———78135210 第六章配电装置的选择6.1配电装置的分类及特点根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、半高型和高型等。1、中型配电装置：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安全地活动，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。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装抢修方面积累了比较丰富的经验。2、半高型配电装置：半高行配电装置是将母线置于高一层的水平面上，与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置。半高型配电装置介于高型和中型之间。具有以下优点：1）占地面积约在中型布置减少30%；2）节省了用地，减少高层检修工作量；3）旁路母线与主母线采用不等高布置实进出线均带旁路很方便。缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。3、高型配电装置：它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%,但其耗钢多，安装检修及运行条件均较差，一般适用下列情况：1）配电装置设在高产农田或地少人多的地区；2）原有配电装置需要扩速，而场地受到限制； 3）场地狭窄或需要大量开挖。6.2配电装置的确定1!本变电所三个电压等级：即220kV、llOkV、10kV根据《电力工程电气设计手配电装置多釆用屋内配电装置，故本所220kV及llOkV采用普通中型屋外配电装置，10kV采用屋内配电装置。设计的变电站位于市郊区，地质条件良好，所用土地工程量不大,且不占良田，所以该变电所220kV及llOkV电压等级册》规定，llOkV及以上多为屋外配电装置，35kV及以下的均采用普通中型配电装置,具有运行维护、检修且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰,运行可靠，不易误操作，各级电业部门无论在运行维护还是安装检修,方面都积累了比较丰富的经验。若釆用半高型配电装置，虽占地而积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性。所以，本次设计的变电所，适用普通中型屋外配电装置，该变电所是最合适的。第七章继电保护配置规划7.1变电所主变保护的配置电力变压器是电力系统的重要电气设备之一，它的安全运行直接关系到电力系统的连续稳定运行，特别是大型电力变压器，由于其造价昂贵，结构复杂，一旦因故障而遭到损坏，其修复难度大，时间也很长，必然造成很大的经济损失。所以，本设计中主变保护配置如下:1.1.1主变压器的主保护1、瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。2、差动保护对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。 7.1.2主变压器的后备保护过流保护：为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。而本次所设计的变电所，电源侧为220kV和llOkV,主要负荷在10kV侧，即可装设两套过电流保护，一套装在中压侧1102侧并装设方向元件，电源侧220kV侧装设一套,并设有两个时限ts和till,时限定原侧为tlll^tll+At,用U切除三侧全部断路器。7.1.3过负荷保护变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。7.1.4变压器的零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。7.2220kV、110kVv10kV线路保护部分7.2.1220kV线路保护220kV线路的安全运行，对整个电力系统有着相当重要的影响，所以，本工程为220KV线路配置的保护如下：1、光纤纵联差动保护2、距离保护3、零序过流保护4、过电流保护7.2.2llOkV线路保护市于llOkV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其他作为一些地区变电所进线，所以稳定性要求较高，所以llOkV线路保护配置如下：1、距离保护 2、零序方向保护3、过电流保护7.2.310kV母线保护对于10kV母线接线方式为单母线分段，可以配置的保护主要有：过流保护，带时限跳分段开关，并利用装在变压器，断路器的后备保护来切除故障。7.2.410kV出线保护1、电流保护：线路故障瞬时跳开所在线路的断路器2、过电流保护3、过负荷保护第八章防雷设计说明8.1防雷设计原则在输电线路上形成的雷闪过电压，会沿输电线路运动至变电所的母线上，并对于母线有连接的电气设备构成威胁。在母线上装设避雷器是限制雷电入侵波过电压的主要措施。三绕组在正常运行时可能存在只有高、中压绕组工作低压绕组开路的情况，这在防雷中带来了需要特别考虑的问题。在三绕组变压器中，若低压绕组开路，则C2很小（仅为其对地电容），静电分量可能危及低压绕组的绝缘，故应采取防雷措施。考虑到静电分量将使低压绕组三相的电位同时升高，故只要在任一相绕组直接出口处装设一个避雷器即可。8.1.1、避雷针的配置原则:1、电压11OKV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000的地区，宜装设独立的避雷针。2、独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10Q。3、35KV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。4、在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在装置中距离很难达到不小于15m的要求。 在对较大面积的变电所进行保护时，采用等高避雷针联合保护要比单针保护范围大。因此，为了对本站覆盖，采用四支避雷针，被保护变电所总长120m,宽90叫查手册，门型构架高20m,避雷针高度42m.&1・2、避雷器的配置原则1)配电装置的每组母线上，应装设避雷器。2)旁路母线上是否应装设避雷器，应看旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。3)220RV以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备木体。4)220RV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。5)三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。6)110kV—220kV线路侧一般不装设避雷器。根据避雷器配置原则，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;110、35kV线路侧一般不装设避雷器。本工程采用220kV、llOkV配电装置构架上设避雷针，10kV配电装置设独立避雷针进行直接保护。为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器，且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程220kV、llOkV、10kV系统中，采用氧化锌避雷器。氧化锌避雷器型号说明HY□□□C□-匸/□□II阳加*W：防污.G：高原"标称歆电电盍下谁大残压KV颔定电压*KV设计序Ss配电电站电容X；S4S&T；铁路D：电机F；封闭电器中0；油中W：无间陳C：串匿间線电电粽KA金廉氧化物遙雷器 夏合总机输型号额定电压kV标称电流下最大残压kV标称放电电流kAYH10WZ-192/50019250010Y1.5W-144/3201403201.5HY5WZ-17/4517455.2接地设计1.2.1接地设计原则：按接地装置内、外发生接地故障时，经接地装置流入地中的最大短路电流所造成的接地电位升高及地面的电位分布不致于危及人员和设备的安全，将变电站范围的接触电位差和跨步电位差限制在安全值之内的原则，进行本变电站接地装置的设计。1、由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中RW2000/I是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到0.5Q,而是允许放宽到5Q,但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用5Q,接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施；考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3-10RV避雷器不应动作或动作后不应损坏;应釆取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求，施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。2、在接地故障电流较大的情况下，为了满足以上要求，还是得把接地电阻值尽量减小。接地电阻的合格值既不是0.5Q,也不是5Q,而应根据工程的具体条件，在满足附加条件要求的情况下，不超过5Q都是合格的。&2.2接地网型式选择及优劣分析：220kv及以下变电站地网网格布置采用长孔网或方孔网，接地带布置按经验设计，水平接地带间距通常为5m~8mo除了在避雷针（线）和避雷器需加强分流处装设垂直接地极外，在地网周边和水平接地带交叉点设置2.5m~3ni的垂直接地极，进所大门口设帽檐式均压带，接地网结构是水平地网与垂直接地极相结合的复合式地网。长孔与方孔地网网格布置尺寸按经验确定，没有辅助的计算程序和对计算结果进行分析，设计简单而粗略。因为接地网边缘部分的导 体散流大约是中心部分的3〜4倍，因此，地网边缘部分的电场强度比中心部分高，电位梯度较大，整个地网的电位分布不均匀。接地钢材用量多，经济性差。在220kV及以下的变电工程中采用长孔网或方孔网，因为入地故障电流相对较小，地网面积不大，缺点不太突出。而在500kV变电站采用，上述缺点的表现会十分明显，建议500kV变电站不采用长孔或方孔地网。第二部分计算书第九章短路计算短路电流计算简化图如下图所示：220kVHOkVXl=0・16X2=0.32X3=0・125X4=0.067X5=—0.008X6=0.125X7=0・067X8=—0.008变压器各个绕组的电抗标幺值：讪%二1/2(人2+山3-％3)二1/2(14.0+23.0-7.0)=15.0%%二1/2(Ukl2+Uk23-Uki3)=l/2(14.0+7.0-23.0)二-1.0%%二1/2OU+IU一UQ二1/2(23.0+7.0-14.0)=8.0设Sb=100MVA,UB=UavXt】f(Uki%/100)X(Sb/Sn)=(15.0/100)X(100/120)=0.125Xt2F(Uk2%/100)X(Sb/Sn)二(T・0/100)X(100/120)—0.008 Xt3尸(Uk3%/100)X(Sb/Sn)二(8.0/100)X(100/120)二0・067(如图右所表示的数值)化简如X9=0.0625X10=-0.004XI1=0.0335c!3Xli220kV狈験计算化简如下:XIsiX10X9进一步化简如下:X16=0.3785转移电抗：X】尸Xi=0・16X2fX16=0.3785计算电抗：Xjs2=X2EXSNE2/SB=0.3785X1000/100=3.785>3.5求短路电流标幺值：查汽轮机的计算曲线，S1为无穷大系统，所以提供的短路电流为I卄才鼎毛25 短路电流有名值：I沪1加盒+Ipt2XSbV^UqvIPt=6.25X+0.2642X1°°?3二i.6353(KA)230*馅*1()3230*V3*103冲击电流：ish=2.55X1.6353=4.1700(KA)短路容量：Sk=l.735X230X4.1700=1.6640(MVA)llOkVfWvf#化简如下:进一步化简如下:X17-0.2185转移电抗：Xlf=Xh二0.2185X2f=X2=0.32计算电抗：Xjs2=X2EXSNE2/SB=0.32X1000/100=3.2求短路电流标幺值：查汽轮机的计算曲线，S1为无穷大系统，所以提供的短路电流为[pu*二丄二二4.5767X盯0.2185IPt2*:时间OS0.8S1.6SIPt2*0.320.310.31 短路电流有名值:+Ipt2Sb希UqvIpt二4.5767X1°°：3+0.32X1°°]°&二3.9044(KA)115*73*10?115*73*10?冲击电流：in二2.55X3.9044-9.9562(KA)短路容量：Sf1・735X115X9.9562二1.9865(MVA)10kV狈!B路计算化简如下图XI1=0.0335XI2=0.2225X13=0.316Y-—△转换得下图Xu二1/2(XH+Xl2+X"x>X|2)=1/2(0.0335+0.2225+0<0335><0-2225X】30.316=0.2976X沪1/2(X11+X13+立竺2)=1/2(0.0335+0.316+0>0335x0316)XI20.2225=0.3971转移电抗：Xlf=X14=0.2976X2f=X15=0.3971计算电抗：肚2二X^fXS^/Sb二0.3971X1000/100=3.971>3.5求短路电流标幺值：查汽轮机的计算曲线，S1为无穷大系统，所以提供的短路电流为IP严+二血赳如2 Ip-i=^T=0-2518短路电流有名值：际Z盒+Ipt2XSbV^Uqv100*106100*1o6,、Ipt=3・3602X—+0.2518X—=19.8614(KA)1O.5*V3*1O310.5*V3*103冲击电流：ish=2.55X19.8614=50.6467(KA)短路容量：Sk=l.735X10.5X19.8614=361.8251(MVA)三个电压等级侧的计算结果如表格所示：短路点基准电压kV短路电流/〃kA冲击电流bkA短路容量SMVAf-12301.63534.17001.6640f-21153.90449.95621.9865f-310.519.86145.6467361.8251第十章导体和电气设备的选择计算10.1220kV侧断路器及隔离开关10.1.1主变断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流1.05*120000/Imax=/22O*V3=330.66(A)貝体选择及校验过程如下：1•额定电压选择：525二220kV2•额定电流选择：lN>Imax二330.66A3•开断电流选择：lNbr>I〃二1.6353kA4.热稳定校验:It2t>QkIt2t=332X4=4356[(kA)2S]后备保护时间匚•二2.IS,全分闸时间tab=0.05S热稳定时间为:tk=2.1+0.05=2.15S查计算电抗并计算短路电流为因为tk>ls,所以不计非周期分量。Qk二Qzi%*(【〃？+l°I%2+Itk2)二竺*12*2二5.7495[(kA)2S] 12所以，It2t=502*4=10000(kA)2S>Qk满足热稳校验。5.动稳定校验：ies二125kA>ich二4.17kA满足校验要求所选断路器满足要求。10.1.2主变侧隔离开关的选择及校验过程如下：1•额定电压选择：UN士UNs二220kV2•额定电流选择：IN>lmax=330.66A3.热稳定校验：It2t>QkIt2t=332X4=4356[(kA)2S]所以，IVt>Qk满足热稳校验。4•动稳定校验：ies二80KA>ich二4.17kA满足校验要求。所选隔离开关各项均满足要求。由于出线侧的断路器及隔离开关的计算与选择与主变侧相同。所以出线侧也选择SW6—220型号的断路器和GW7—220D/1000—80型号的隔离开关。10.2110kV侧断路器及隔离开关10.2.1断路器的选择与校验:流过断路器的最大持续工作电流1.05*120000Imax=110*巧二661.328(A)具体选择及校验过程如下：1•额定电压选择：U&Uns二110kV 2•额定电流选择：IN>lmax=661.328A3•开断电流选择：1旳>1〃二3.9044kA4•热稳定校验:It2t>QkIt2t=31.52X3=2976.75[(kA)2S]因为tk>ls,所以不计非周期分量。Qk二Qz"%2*(I""+101%2+Itk2)二匹*12*3.90442二650.8841[(kA)2S]12所以，I?t>Qk满足热稳校验。5•动稳定校验：ies=80KA>ich二9・9562kA满足校验要求。所选断路器满足要求。10.2.2隔离开关的选择及校验过程如下：1•额定电压选择：U&Uns二110kV2•额定电流选择：IN>Imax=661.328A3.热稳定校验：It2t>QkIt2t=402X4=6400[(kA)2s]所以，It2t>Qk满足热稳校验5.动稳定校验：ies二100kA>ich二3.9044kA满足校验要求所选隔离开关各项均满足要求。llOkV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变中llOkV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用LW14-110/2000型六氟化硫断路器和GW5-110II/2000—100型隔离开关。10.310kV侧出线断路器及隔离开关10.3.1断路器的校验:流过断路器的最大工作电流：Imax=1-05*3322t=173.2012(A)10.5*V3*103具体选择及校验过程如下：1•额定电压选择：U&Uns二10kV2•额定电流选择：L>Imax=173.2012A3•开断电流选择：扁>1〃二19・8614kA 3.热稳定校验It2t=502X3=7500[(kA)2S]后备保护时间。二1・IS,全分闸时间tah=0.05Stk=l.1+0.05=1.15s因为tk>ls,所以不计非周期分量。 Qk二Qp二f%2*(【"”+1°【%2_hItk2)二竺*12*19.8614212=453.6465[(kA)2S]I?t>Qk满足要求。3.动稳定校验：ies=80kA>ich=19.8614A满足校验要求。所选断路器满足要求。10.3.2隔离开关的选择及校验过程如下：1•额定电压选择:U&Uns二10kV2•额定电流选择：Ix>Imax=173.2102A3.热稳定校验：It2t>QkIt2t=512X5=13005[(kA)2s]所以，It2t>Qk二453.6465[(kA)2sL满足热稳校验。5.动稳定校验：ies二85kA>ich二50.6467kA满足校验要求。所选隔离开关各项均满足要求。10KV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与10kV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用ZN12-10型真空断路器和GN2-10型隔离开关。10.410kV母线及其最大一负荷出线电缆的校验10.4.110kV母线校验1.母线材料和截面形状：矩形截面铜导线2.截面选择：Tmax=4500h<5000h,所以按最大持续工作电流选择:1.05*30000Imax=10・5盯二1732.1016A 按最大持续工作电流选择：1条b*h=125mmX8mm矩形铜导线平放基准温度为25°C,最高温度为0〃二70°C。长期允许载流量为3二2210A.Ks二1.4,相间距离为250mm,绝缘子跨距1=0.64mm最高室温为％二40°C时，校正系数K=0.81Ial=K.IN=0.81*2210二1790.l>Imax二1732.1016(A) 1.热稳定校验:正常运行导体温度年4。+(7。-4。)*(附必68°C查6-3表，取0二70°C时的热稳定系数087Si125*8二运=返亟倉疋=244.8158C87所以满足热稳定要求。4动稳定校验10KV母线是短路冲击电流is/=50.6467(kA)中间相母线所受最大电动力：F⑶=1.73[^]2+*10"73*50.64672*10“*罟*10一7=1136.02(N)最大弯矩:F⑶I1136.02*0.64a0.25-2908.2273(N.m)母线截面抗弯矩为宀学叫玄皿X心访母线的计算应力：M2908.2273A6产帚二环市二1旳・8X106(Pa)二140X106Pa>139.8X106Pa所以满足动稳定要求。10.4.210kV最大一回负荷出线电缆的校验10KV侧某一用户由10KV双回路电缆供电，双回电缆分别接于变电所10KV母线不同分段上，正常工作时双回路同时投入，一条电缆故障时，另一条电缆能供全部负荷，用户的最大负荷S=3000KVA,COS0=O.85,最大负荷利用小时数7；ax=4500小时/年，每条电缆长度/二2km,该线路承受的短路电流/〃二19.8614KA。电缆采用直埋地下敷设方式，土壤温度为18°C,土壤热阻系数80°Ccm/Wo后备保护时间⑺二1・1S,全分闸时间^=0.05S 1、结构类型的选择10KV交联聚乙烯绝缘(铝)电力电缆Tmax=4500h<5000h,所以按最大持续工作电流选择：考虑到一条电缆故障时符合的转移，则每条电缆的最大持续工作电流：Imax二二203.7767A10.5*73*0.85由产品目录查得缆芯截面S=120mm,电缆直埋吋基准环境温度为25°C,长期最高允许温度血=90°C,额定长期允许电流4〃=245A,当土壤温度为20°C,查的温度校正系数为1.04,电缆直埋地下查的校正系数为1。经过校正后S=120mm电缆的长期允许电流：Ia=l.04*1*245二254.8>203.77672.热稳定校验短路时最高允许温度按200°C计，短路持续时间：tk二1.15s因为tk>ls,所以不计非周期分量：0二/z?t二(19.8614*103)2*1.15=453.6465X106(A25)电缆短路前的工作温度◎二佥=90°C,计算的热稳定系数：C=1]JQ]nl+"0_2。)77Kp2{)a°1+G(&厂20)]1.0*2.48]J+0・00403(200-20)=#1.005*0.031*10"*0.00403°1+0.00403(90-20)=189.13Xio2热稳定最小允许截面S加辱*10-搐寫孔1072.6155mm2)热稳定满足要求。3•按电压损失校验截面△U%=卩*103*SJcos0*1000.85*100巧203.力67*0.035*2000 10・5*103*120=1.67%<5%故满足要求10.510kV电压互感器及出线电流互感器选择计算10.5.110kV电压互感器选择计算1、型号选择：JSJW-10型三相油浸五柱三绕组电压互感器2、一次电压：1・1(/御>0・9/川1.1*10>10>0.9*103、二次电压：根据下表选择二次额定电压为10/0.1/—(kV)绕组主二次绕组附加二次绕阻高压侧接线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用于中性点不接地或经消弧线圈接地系统中二次额定电压(V)100100/V3100100/34、准确度等级选0.5级5、二次负荷S?WS®注：Sn-测量仪表所要求的最高准确等级下，电压互感器的额定容量S?-二次负荷，与测量仪表的类型、数量、接入电压互感器的接线方式有关，在计算S?时，首先应确定所有测量仪表和继电器线圈的接入电压互感器的接线图。10KV母线有12回岀线，主变2台，母线电压互感器所供测量仪表:有功无功有功无功母线绝缘监察电能表电能表功率表功率表电压表频率表用电压表12只8只4只2只1只1只3只所有测量仪表和继电器线圈的接入电压互感器的接线图如下: r—l$T1电压互感器各相负荷统计表仪表名称及型号每个线圈消耗功率(VA)仪表电压线圈仪表数HUV相VW相COS(Psin(pPu.Pu.Qu.有功功率表46D1-W0.6142.42.4无功功率表46D1—var0.51211有功电度表DSI1.50.380.925126.8416.656.8416.65无功电度表DX11.50.380.92584.5611.14.5611.1频率表16L1-HZ0.5110.5电压表16L1-V0.2110.2总计15.327.751527.75每相尚应加入一只绝缘检查表，(几=0.2,2o=°)S艸=y/puv2+Quv2+a/15.32+27.752=31.69(K4)S“v=2+Qy”2+Ji52+27.75彳二31.54(VA)p15qcos(puv=———=:=0.48,(puv=61.30片“S“31.69“p]5cos(pvw=-^—="=0.476g=61.6°故u相负荷：1V3X31.69*sin(61.3°-30°)=9.5(var)x31.69*cos(61.3°-30°)+0.2=15・8(W)pu-秸suvcos((puv-30°)+7^=Qu=咅^uvsin((puv-30°)=~^=故 V相负荷： Pv=~^Suvcos((puv+30°)+cos(处丫一30°)+花=15.29(W)Qv貴［S艸sin((puv+30°)+S州sin(^nv-30°)=27.83(var)显然U相负荷最大，(Sy二+Q「=31・75E4v120E410.5.210KV主变出线回路CT的选择：1•型式选择：LAJ-10型环氧树脂浇注绝缘结构型号额定电流比准确等级二次负荷1S热稳定倍数LAJ-10200/50.50.51202100.42、一次回路电压：%ni2%NS=10kv3、一次冋路电流：Ial^Imax=L05：!：30：!：10?=173.2012A10.5*75*10，4、选择0.5级侧的二次连接导线的截面电流互感器供测量仪表的二次负荷统计仪表名称U相V相电流线圈数消耗功率电流线圈数消耗功率电流表(TT1-A)13———电压表(DS1)10.510.5总计23.510.5可见U相负荷最大，U相所接各仪表电流线圈总电阻工Rdl=工f=-TF=0.14(Q)IN2D二次导线采用铜导线，电流互感器为不完全星形接线，连接导线的计算长度lc=Zl，故导线截面：=0.95(mm2…pl.1.75*10_2*V3*5s>=Zn2一工Rdl_R(0.4-0.14-0.12根据机械强度要求，选择二次连接导线截面为1.5mm5、热稳定校验：QK<(KtINyt(t二Is)短路持续时间1=1.1+0.05=1.15(s)(K」n])2/二(120*200)2*1二576x1()6>Qk二453.6465x1()6[(A)冬]满足 热稳定性要求。6、动稳定校验：Kes近1冋=210*72*0.2=5942ich=50.6467(KA)综上所述，所选的电流互感器满足动稳定性要求。第■—章防雷设计校验避雷器的选择及校验11.2.1220kV侧：选用YH10WZ—192/500型(1)额定电压：UN>kUT,在10s内切除故障k=l・0对于110-220kV直接接地系统，UT=lAUm/y/3故5»1.0x1・4x220/V3=177.83故满足条件。(2)持续运行电压：直接接地Uc>Um/^/3Uc=(0.76-0.8)(/^=220*0.8=176V16kV>220/V3=127.0212,・••满足条件。1.2.2110kV侧:选用Yl.5W-144/320型校验：(1)额定电压：UN>kUT,在10s内切除故障k二1.0对于110-220kV直接接地系统，UT=1AUm/V3故Un>1.0x1.4x110/73=88.9UV故满足条件。(2)持续运行电压：直接接地Uc>Um/^[/c=(0.76-0.8)^=110*0.8=8888Z:V>11O/V3=63.5UV,所以满足条件。4.2.310KV侧选用HY5WZ-17/45型校验：(D额定电压：UN>kUT,在10s内切除故障k二1.0对于3-10kV非直接接地系统，UT=lAUm故£/斗>1.1X1O=11Z:V故满足条件。(2)持续运行电压：非直接接地，10s内切除故障Uc>Um/43Uc=(0.76—0.8从=10*0.8=808(W>10/巧=5.773,所以满足条件。 结束语随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法有点太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而但也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明口了自己原来知识还比较欠缺。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。在此要感谢我的指导老师胡起宙对我悉心的指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对口己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。参考文献[1]陈光会.《电力系统基础》北京中国水利水电出版社2004[2]于长顺、郭琳.《发电厂及电器设备》北京中国电力出版社第二版2008[3]水利电力部西北电力设计院.《电力工程设计手册》北京水利电力出版社1989[4]电力工业部华东电力设计院•《火力发电厂设计技术规定》北京中国电力出版社1995 [1]电力工业部.《导体和电器选择设计规定》北京电力工业出版社198016J中华人民共和国水利电力部.《电力设备过电压保护设计技术规定》北京水利电力出版社197917J郭琳.《发电厂电气部分课程设计》北京中国电力出版社2009[8]中国电器工业协会.《输配电设备手册》北京机械工业出版社2000[9]范锡普.《发电厂电气部分》中国电力出版社・1987[10]中国电机工程协会.《供用电实用手册》辽宁科学技术出版社1998[11]解广润.《电力系统过电压》水利电力出版社1985[12]张炜.《电力系统分析》中国水利水电出版社1999[13]焦留成.《供配电设计手册》中国计划出版社1999[14]戈以草.《电工技能手册》上海交通大学出版社2001[15]张仁豫.《高电压实验技术》清华大学出版社1992[16]刘炳尧.《高电压绝缘基础》湖南大学出版社1986[17]赵智大.《电力系统中性点接地问题》中国工业出版社1983[18]贺家李.宋从矩《电力系统继电保护原理》第三版中国电力出版社1994[19]郑忠.《新编工厂电气设备手册》兵器工业出版社1994[20]朴在林.《变电所电气部分》中国水利水电出版社2002[21]王锡凡.《电力工程基础》西安交通大学出版社1998[22]刘介才.《工厂供电设计指导》机械工业出版社2000[23]刘介才《工厂供电》第一版机械工业出版社1999[24]胡庄朔.《汉英电力工程手册》中国电力出版社1998[25]赵智大.《高电压技术》中国电力出版社1999[26]马长贵.《高电网继电保护原理》水利电力出版社1987'