220kv变电所毕业设计参考文献

题目： 220KV变电站设计 专业：电气工程及其自动化年级： 2008级（泉州站） 学生姓名：张海全学号： 170803062 指导教师： 涂轶昀 2010年9月13日54220KV变电站设计摘要： 本设计主要介绍了220KV变电站的出线保护设计的过程、原则、方法等，利用现在广泛采用的微机保护原理和整定的新方法进行配置.关于主接线部分的内容是基础部分，主要介绍了主接线的形式，综合比较各种接线方式的特点、各自的优缺点及变压器的选择原则等，根据任务书要求最终选择满足设计任务的主接线方案。短路电流是非常重要的部分，它主要介绍了不同运行方式下的对称短路与不对称短路计算的目的、原则、方法和具体的数据信息等，为设计中需要的高压电气设备的选择、整定、校验等方面做准备，电气设备的选择及校验主要是利用对称短路的计算结果进行高压电气设备（断路器、隔离开关）的校验。设计的专题部分，也是利用短路计算的结果，详细阐述了继电保护中配置的选择、整定和校验的原则、方法等，具体有反映相间短路的电流电压保护的整定计算与校验；反映接地故障的零序电流保护的整定与校验。关键词： 综合自动化 微机保护 继电保护 整定与校验目录引言II第1章 概述11.1 设计依据11.2 接入电力系统概况11.3 本变电所负荷情况分析21.4 变电所自然条件3第2章 电气主接线42.1 电气主接线设计的基本要求和基本原则42.2 变电所主变压器台数、容量、形式的选择52.3 电气主接线方案拟定及技术经济比较72.4 变电所电气主接线特点13第3章 所用电设计143.1 变电所所用电电压等级确定143.2 变电所所用接线方式的确定143.3 变电所所用电源的引接153.4 变电所所用变压器台数、容量选择153.5 所用电接线说明16第4章 短路电流计算164.1 短路电流计算的目的和条件164.2 短路电流计算的方法及步骤174.3 变电所短路电流计算18第5章 电气设备选择与校验265.1 电气设备选择的原则及条件265.2 10kV配电装置电气设备选择26第6章 电气系统继电保护346.1继电保护整定计算346.2相间短路电流、电压保护376.3零序电流保护426.4断路器失灵保护46第7章 变电站电气布置477.1 电气设备总平面布置要求477.2 变电所总平面布置477.3变电所10kV配电装置的布置48第8章主要材料汇总表498.1材料汇总表49总结52谢辞52参看文献53引言电力系统是电能的生产，变换，输送，分配和使用的各种电力设备按照一定的技术与经济的要求有机的组成的一个联合系统。一般将电能通过的设备称为电力系统到的一次设备，如发电机、变压器、断路器、母线、输电线路、补偿电容器、电动机及其他用电设备等。对一次设备的运行状态进行监视、测量、控制和保护的设备，称为电力系统的二次设备。当前电能一般还不能大容量的存储、生产、输送和消费是在同一时间完成的。因此电能是能量的一种形式。与其他形式的能源相比，电能具有明显的优越性，它适宜于大量生产，集中管理，远距离传输和自动控制。故电能在工农业及人类生活中获得广泛的应用。作为电能的生产，传输和应用有关的变电所，在电力工业中起到了至关重要的作用。本次毕业设计，目的在于巩固自己的专业知识，因为我们的设计同专业知识联系非常紧密，这就是我在进行毕业设计的同时，又对电力系统、继电保护、电气设备、电能计量等专业课进行了复习，提高了自己的专业基础水平，通过设计，使我熟悉设计过程，掌握基本的设计知识，熟悉相关的设计手册，辅导资料和国家有关规章制度。本设计叙述了220KV变电站电气一次部分初步设计，主要包括：说明书、及相关图纸。其中说明书的内容有：主接线的选择，主变压器及厂用变压器的选择，电气设备选择。计算书的内容有：短路电流计算（即电气设备选择的相关计算）。这次设计的参考资料主要有：电力工程设计手册、变电所及电网设计与应用、电力系统继电保护、发电厂变电所电气部分等。由于现在自己的能力有限，时间仓促，可供查阅的资料有较大的局限性，故设计中难免存在不周之处，敬请审阅老师批评指正。在毕业设计过程中，老师给予了耐心而细致的指导，在此表示衷心谢意。第1章 概 述1.1 设计依据根据电网规划和某市建设负荷发展的需要，决定在某市新建一座2180MVA 220/110/10kV降压变电所，简称变电所。 当前主要设备价格：变压器750万元/台， 220KV SF6断路器60万元/台，220KV高压隔离开关7万元/台，220KV配电装置：单母线分段带旁路1864万元，双母线带简旁1920万元1.2 接入电力系统概况图1-1 变电站系统接线图1.2.1电力系统部分1.2.1.1 与电力系统联结的接线图如图1-11.2.1.2 本变电所远期描述通过4回路220kV线路与系统相连，本期2回路与某变电所220kV电压级侧相连，并由其供电。1.2.1.3 系统参数如图1-1所示。1.2.2 系统对本变电所技术要求1.2.2.1 变电所建设规模（1）远期规模a.主变台数及容量 2180MVAb.电压等级 220/110/10kVc各电压等级进出线回路220kV线路：出线两回路，备用两回，计四回110kV线路：出线五回路，备用七回，计十二回10kV线路：20回d.无功补偿：并联电力电容器60Mvar （2）本期规模a.主变台数及容量 1180MVAb各电压等级进出线回路220kV线路：出线两回路，计二回110kV线路：出线五回路，备用一回，计六回10kV线路：10回c.无功补偿：并联电力电容器30Mvar1.2.2.2 主变型式：三相三绕组有载调压电力变压器，有载调压范围 220+81.25/121/10.5kV1.2.2.3 主变中性点直接接地1.3 本变电所负荷情况分析1.3.1 负荷情况1.3.1.1 220kV母线穿越功率：800MVA1.3.1.2 220KV线路最大输送容量：320MVA1.3.1.3 110kV母线穿越功率：200MVA1.3.1.4 110KV线路：每回线最大输送容量：40000KVA1.3.1.5 10KV线路：每回线最大输送容量：4000KVA1.3.1.6 负荷同时率取0.8，考虑有无功补偿设备取cos=0.95，最大年利用小时数Tmax=4000小时/年。1.3.1.7 所用电率为0.12%1.3.1.8 某市负荷预测见表1。某市负荷预测表 单位：万千瓦、亿千瓦时 年份 项目1994199520002005全市最高负荷34.343.694.7157其中：岛内23.927.747.475 岛外10.415.947.382全市年供电量19.14245182 岛内13.3815.226.539 岛外5.768.824.5431.3.2 负荷分析由于220KV变电所位于某市，用电负荷是高新技术企业。对供电可靠性要求较高，属于一类或二类负荷。1.4 变电所自然条件1.4.1 变电所位置拟建的某市220KV变电所位于某铁路的东面，某公路的西面，场地好，没有种植作物，地形比较开阔， 220KV线路可以就近开断后接入变电站，由于本址紧靠公路边，交通非常方便。1.4.2 气象条件极端最高气温：38.5极端最低气温：2月平均最高气温：28.3月平均最低气温：12.5强风向风速：28m/s多年平均风速：3.2m/s雷暴日：40日/年本变电所污秽等级：3级第2章 电气主接线2.1 电气主接线设计的基本要求和基本原则2.1.1 电气主接线设计的基本要求2.1.1.1 保证必要的供电可靠性和电能质量：2.1.1.2 具有一定的供电灵活性方便性：（1）灵活性：不仅在正常安全地供电，并且能满足系统在事故，检修及特殊运行方式下的调度和要求，能灵活地进行运行方式的转换。（2）方便性：力求接线简单、清晰、明了，使运行人员操作，检修方便，以避免误操作。2.1.1.3 具有经济性：（1）投资省：节约一次设备的投资；节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以便选择轻型，价格合理的电器设备。（2）站地面积小：电气主接线设计要节约用地和节省架构、导线、绝缘子及安装费用；在运输条件许可的地方采用三相变压器。（3）电能损耗少、经济合理地选择主变压器的型式，容量和台数。2.1.1.4、具有扩建和发展性：不仅要考虑近期建设的需要，而且要考虑远景规划。主接线设计要留有余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到分期过渡接线的可能。在扩建过渡时，一次和二次设备等所需的改造最少。2.1.2 电气主接线设计的基本原则2.1.2.1 设计原则应以设计任务书为依据；2.1.2.2 以国家经济建设方针、政策及及有关技术规范、规程为准则；2.1.2.3 结合工程具体特点，准确地掌握原始资料，全面综合分析，以确定建所标准和主要技术指标，做到既技术先进，又经济实用。变电所主接线选择的主要原则有以下几点：1、变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式。2、在具有两台主变压器的变电所中，当35220kV线路为双回路时，若无特殊要求，该电站主接线均采用桥形接线。3、在35、60kV配电装置中，当线路为3回及以上时，一般采用单母线或单母线分段接线。若连接电源较多或出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。4、在110、220kV配电装置中，当线路为3-4回时，一般采用单母线分段接线，若为枢纽变电所，线路在4回及以上时，一般采用双母线接线。5、如果断路器不允许断电检修，则应增加相应的旁路设施，其原则基本同前。当需旁路的断路器较少时，首先考虑以母联或分段断路器兼作旁路断路器。在35、60kV配电装置中，若接线方式为单母线分段，可增设旁路母线和隔离开关，用分段断路器兼作旁路断路器；若为双母线时，可不设旁路母线，仅增设旁路开关，用母联断路器兼作旁路断路器。在110、220kV配电装置中，若最终出现回路较少时，亦可采用这种旁路方式。6、变电所主变压器的110、220kV侧断路器常接入旁路母线。7、当采用六氟化硫（SF6）等性能可靠、检修周期长的断路器以及更迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。8、在6、10kV配电装置中，线路回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式；线路在6回及以上时，一般采用单母线分段的接线方式。当短路电流较大、出线回路数多、功率较大等情况时，可采用双母线接线方式，通常不设旁路母线。2.2 变电所主变压器台数、容量、形式的选择2.2.1 主变压器选择的原则：2.2.1.1 主变压器台数（1）在有一、二级负荷的变电所，为保证供电的可靠性，变电所宜装设两台主变压器。（2）当只有一个电源或变电所可由低压电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。（3）对于大型枢纽变电所，根据工程具体情况，可安装24台变压器。2.2.1.2 主变压器容量（1）主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行选择，并考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。（2）对装有二台的变压器的变电所中，当一台断开时，另一台变压器的容量一般保证60%全部负荷的供电但应保证一级负荷和大部分二级负荷。（3）主变压器容量选择还应考虑周围环境温度的影响。2.2.2 主变台数及容量选择2.2.2.1 变压器台数确定：按规程规定在变电所中一般装设两台主变压器。为了保证供电的可靠性，本变电所装设两台主变压器。2.2.2.2 变压器容量确定：（1）总负荷计算：SM=640+104280MVASN=KSM =0.8280=224MVA（2）主变容量选择： 所以选SN=180MVA（3）校验：SN0.6KSM =0.6224=134.4MVA 满足要求 SN=180MVA134.94MVA 所以满足要求。2.2.2.3 主变压器形式选择选取二台型号为SFPSZ7-180000/220/121/10.5三相强迫油循环制冷、有载调压、节能型电力变压器。技术参数如下：额定容量（KVA）容量分配联结组标号Ud%I0%高-低高-中中-低180000100/100/100YN0，yn0,d112514.78.70.84额定电压（KV）损耗（KW）重量（t）外形尺寸（mm）长宽高高压中压低压P0P油重总重220+8 1.2512110.519570051.5217.614860550074002.3 电气主接线方案拟定及技术经济比较2.3.1 各级电压接线方案的拟定原则2.3.1.1 610KV线路宜采用单母线接线或单母线分段接线，当采用单母线分段接线时，每段容量应小于25MW。对于610KV屋内配电装置一般不设旁路母线。2.3.1.2 35220KV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或单母线分段接线。3563KV线路为8回及以上宜可采用双母线。110KV线路为6回以上，220KV线路为4回以上时，宜采用双母线接线。当不允许停电检修设备时，可设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用母联断路器兼作旁路断路器的接线。2.3.2 各级电压接线方案的拟定 根据电气主接线设计的基本要求和原则，依据变电所设计规程规定，对变电所电能资料进行分析，拟订以下接线方案：2.3.2.1 220KV电压母线接线方案拟定（1）双母线带简旁接线见图2-1（2）单母线分段带旁路接线见图2-22.3.2.2 110kV电压母线接线方案拟定（1）双母线带旁路接线见图2-3（2）双母线带简旁接线见图2-42.3.2.3 10kV电压母线接线方案拟定。10kV侧馈线较多，一般采用单母线分段接线方式。2.3.2.4 主变压器台数：2台表2-1本变电所可能电气主接线方案拟定 方 案电压等级方案一方案二方案三方案四220kV变压器2222110kV10kV2.3.4 本变电所可能电气主接线方案技术比较2.3.4.1 双母线带旁路接线：优点：接线清晰；每一进出线各自接一组断路器，互不影响；一组母线及所连接设备故障，不影响另一组母线供电，运行灵活可靠；两组母线可根据各线路负荷情况，通过切换，达到两组母线的负荷大致平衡；任一组母线及所联设备检修，不影响供电；扩建方便；断路器检修时，可切换到旁路母线运行，线路可不停电，两组母线也无需解列运行。缺点：隔离开关数量多，切换母线操作过程比较复杂，容易造成误操作，继电保护复杂不利于实现自动化和远动化；增加设备和投资，增大布置面积；母联断路器故障时，需短时全厂停电，检修时两组母线解列或按单母线运行。2.3.4.2 双母线带简旁接线（母联断路器兼作旁路短路器）：优点：具有双母带旁路接线优点；断路器检修时，可切换到旁路母线运行，线路可不停电，供电可靠性高；比双母线带旁路接线少一断路器，节省投资和布置面积。缺点：具有双母带旁路接线缺点；母联兼旁路共用一组断路器，增加母联断路器的负担和隔离开关工作量，相应增加故障率和检修次数；在作旁路运行时，两组母线需解列运行，负荷平衡受限制。2.3.4.3 单母线分段接线：优点：接线简单清晰；每一进出线回路各自连接一组断路器，互不影响；正常运行操作由断路器进行，便于实现自动化远动化，隔离开关只作为断路器或线路及母线检修时隔离用，减少误操作的可能性，进出线回路可不相对应，电能由母线集中分别向各出线回路供电，配置灵活。母线及所连接设备检修或故障，只影响一段母线及所联设备的回路停电。缺点：断路器检修，所连接回路需停电；分段断路器故障，暂时全厂停电，拉开隔离开关后，解列运行。2.3.4.4 单母线分段带旁路接线：优点：具有单母线分段接线优点，又具备旁路母线和专门的旁路断路器，在出线断路器检修时，由旁路代替，满足供电连续性的要求，增加了供电可靠性和灵活性缺点：母线及所连接设备检修或故障，一段母线停电，分段断路器故障，暂时全厂停电，拉开隔离开关后，两段母线解列运行，检修时也可解列运行。隔离开关切换工作量大，继电保护复杂不利于实现自动化，同时增加设备和投资，增大布置面。2.3.4.5 主变压器台数：2台优点：供电可靠性高，缺点：增加投资，扩大占地面积。2.3.4.6 根据规范以及变电所设计要求，从以上分析中选出方案2和方案4两种技术上较好的方案。2.3.5 待选电气主接线方案经济比较2.3.5.1 电气设备数目及配电装置比较：方 案项 目方案2方案4变压器台数2210KV侧接线单母线分段单母线分段110KV侧接线双母线带简旁双母线带简旁220KV侧接线双母线带简旁单母线分段带旁路220KV进线回路数44高压断路器数（220KV）78高压隔离开关（220KV）2519综合投资（万元）6825.56760.92.3.5.2 综合投资计算综合总投资 （万元）根据现在的市场价格：变压器750万元/台， 220KV SF6断路器60万元/台220KV高压隔离开关7万元/台，220KV配电装置：单母线分段带旁路1864万元 双母线带简旁1920万元方案2：主变： ZB=2750=1500万元断路器: ZDL=760=420万元隔离开关: ZGK=257=175万元配电装置：Z配=1920万元主体设备投资Z0 =1500+420+175+1920=4015万元不明显的附加比例系数(a):220KV取70综合投资：方案4：主变： ZB=2750=1500万元断路器: ZDL=860=480万元隔离开关: ZGK=197=133万元配电装置：Z配=1864万元主体设备投资Z0=1500+480+133+1864=3977万元不明显的附加比例系数(a):220KV取70综合投资：2.3.5.3年运行费用计算年运行费 电价a=0.4元/KWH 检修维护费 U1=（0.220.042）Z折旧费 U2=0.058Z取U1+U2=0.1Z； K=0.10电能损耗：查SFPSZ7180000/220/121/10.5 参数得：P0=195KW P=700KW I0%=0.84UdI-II%=14.7 UdI-III%=25 UdII-III%=8.7台数n=2 年利用小时数 t=4000h 单位无功损耗引起的有功损耗系数 K=0.1S1=1/23200000.8=128000KVAS2=1/22400000.8=96000KVAS3=1/2400000.8=16000KVASe1=180000KVA, Se3=180000KVA=2(195+0.11512)+2(700+0.143560)0.798 4000=876240002.3.5.4 方案2年运行费用计算U=aA+U1+U2=0.43504.8+0.16825.5=2084.47万元b、方案4年运行费用计算U=aA+U1+U2=0.43504.8+0.16760.9=2078.01万元2.3.5.6.5 经济比较Z方案二Z方案四 U方案二 U方案四方案二与方案四不论是综合总投资Z，还是年运行费用U都相差不大。由于C变电所负荷为一类或二类负荷，对供电可靠性要求较高，应选用技术比较好的可靠性较高的方案，故选择方案二。2.4 变电所电气主接线特点2.4.1 变电所电气主接线图2.4.2 .变电所电气主接线特点2.4.2.1 220KV侧采用双母线带简旁接线：优点：接线清晰；每一进出线各自接一组断路器，互不影响；一组母线及所连接设备故障，不影响另一组母线供电，运行灵活可靠；两组母线可根据各线路负荷情况，通过切换，达到两组母线的负荷大致平衡；任一组母线及所联设备检修，不影响供电；扩建方便；断路器检修时，可切换到旁路母线运行，线路可不停电，供电可靠性高。缺点：具有双母带旁路接线缺点；母联兼旁路共用一组断路器，增加母联断路器的负担和隔离开关工作量，相应增加故障率和检修次数；在作旁路运行时，两组母线需解列运行，负荷平衡受限制。2.4.2.2 110KV侧采用双母线带简旁接线：（同上）2.4.2.3 10KV侧采用单母线分段接线：优点：接线简单清晰；每一进出线回路各自连接一组断路器，互不影响；正常运行操作由断路器进行，便于实现自动化远动化，隔离开关只作为断路器或线路及母线检修时隔离用，减少误操作的可能性，进出线回路可不相对应，电能由母线集中分别向各出线回路供电，配置灵活。母线及所连接设备检修或故障，只影响一段母线及所联设备的回路停电。缺点：断路器检修，所连接回路需停电；分段断路器故障，暂时全厂停电，拉开隔离开关后，解列运行第3章 所用电接线的设计3.1 变电所所用电电压等级确定3.1.1 所用电电压等级的确定变电所的所用电负荷，一般都比较小，其可靠性要求不如发电厂那样高。变电所的主要所用电负荷是变压器冷却装置（包括风扇、油泵、水泵）、直流系统中的充放电装置和硅整流设备、空气压缩机、油处理设备、检修工具及采暖、通风、照明及供水等。根据规程规定，本变电所的所用电压等级确定为380/220V,采用动力和照明混合供电方式。3.2 变电所所用电接线方式3.2.1 所用电接线基本要求：1、所用电接线应满足正常运行的安全、可靠、灵活、经济和检修、维护方便等一般要求。2、应尽量缩小所用电系统的故障影响范围，并应尽量避免引起全所停电事故。3、充分考虑变电所正常、事故、检修等运行方式下的供电要求。4、应便于分期扩建或连续施工，要结合远景规模统筹安排。3.2.2 所用电接线根据规程规定，本变电所应采用两台所用变压器，采用单母线分段接线方式，宜同时供电分列运行，以限制故障的范围，提高供电可靠性。3.3 变电所所用电源的引接3.3.1 所用电源的引接方式1、工作电源根据规程规定，本所采用两台所用变，工作电源引自主变低压侧10KV I、II段母线上，低压侧采用单母线分段。2、备用电源两台工作电源同时供电，分裂运行，互为备用（暗备用）。3.4 变电所所用变压器台数、容量选择3.4.1 所用变压器台数选择根据规程规定，为保证供电可靠性，应设置两台所用变压器，互为备用。二、所用变压器容量，型号选择。所用电率为:Ky=1.2%主变压器容量:为Se=2180=360MVA所用电负荷为：Sj=KySe=1.2%360=4.32MVA选所用变容量为：Sn=22500KVA 校验：2 满足要求所用变压器选用2台，型号为SC9-2500/10三相树脂浇注式干式变压器。技术参数如下：表3-1 主变压器技术参数额定容量（KVA）分接电压（%）联结组标号外形尺寸（mm）长宽高250022.5%Yyn0232014402400额定电压（KV）损耗（W）重量（kg）Ud%I0%高压低压P0P总重100.4285015880682060.63.5 所用电接线说明：变电所，设置两台所用变压器，采用型号为SC9-2500/10三相干式变压器。所用电源分别从10kV侧I段、II段母线上引接，低压侧采用单母线分段，电压等级确定为380/220V,采用动力和照明混合供电方式。重要负荷分别接在两段母线上，以保证供电可靠性。两台厂变正常时同时供电分列运行，互为备用（暗备用）。第4章 短路电流的计算4.1 短路电流计算的目的和条件4.1.1 短路电流计算的目的在发电厂和变电所电气设计中，短路电流计算是其中一个重要环节。其计算和目的主要有以下几点：1、在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一线路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、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。3、在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路的短路电流为依据。4、接地装置的设计，也需要用短路电流。4.1.2 短路电流计算的一般规定验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。1、计算的基本情况（1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。（2）短路发生在短路电流为最大值的瞬间。（3）所有电源的电动势相位角相同。（4）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。2、接线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是尽可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能仅用在切换过程中可能并列运行接线方式。3、计算容量应按工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。4、短路种类一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况的进行校验。5、短路计算点在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。对于带电抗器的6-10KV出线与厂用分支线回路，在选择母线至母线隔离开关之间的引线、套管时，短路计算点应取在电抗器前。选择其余的导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。4.2 短路电流计算的方法及步骤在工程设计中，短路电流计算通常采用运算曲线法。其计算步骤如下：1、选择短路点；2、画出等值网络（次暂态网络）图；3、化简等值网络图；4、求计算电抗Xjs；5、由计算电抗值从适当的运算曲线中查处各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到Xjs=3.45）6、计算无限大容量（Xjs3）的电源供给的短路电流周期分量；7、计算短路电流周期分量有名值和短路容量；8、计算短路电流冲击值。9、计算异步电动机供给的短路电流；10、绘制短路电流计算结果表。4.3 变电所短路电流计算4.3.1 电力系统与变电所接线图图4-1电力系统与变电所接线图4.3.2 绘制等值电路图图4-2等值电路图4.3.3 选取Sj=100MVA, Uj=UP=1.05Ue, 已知：电抗器Ie=3000A, XK%=104.3.4 网络各元件阻抗标幺值计算4.3.5 化简等值电路图4-3 10KV不装限流电抗器，且并行运行 图4-4 10KV不装限流电抗器，且分裂运行图4-5 10KV装设限流电抗器，且并列运行图4-6 10KV装设限流电抗器，且分裂运行4.3.6 计算三相短路电流1、220KV侧母线短路（d-1）：取 由于无限大容量系统的短路电流周期分量是不衰减的，所以：2、110KV侧母线短路（d-2）：取 由于无限大容量系统的短路电流周期分量是不衰减的，所以：3、10KV侧母线短路，不设电抗器，并列运行时（d-3）：取 由于无限大容量系统的短路电流周期分量是不衰减的，所以：4、10KV侧母线短路，不设电抗器，分裂运行时（d-4）：取 由于无限大容量系统的短路电流周期分量是不衰减的，所以：5、10KV侧母线短路，装设电抗器，并列运行时（d-5）：取 由于无限大容量系统的短路电流周期分量是不衰减的，所以：6、10KV侧母线短路，装设电抗器，分裂运行时（d-6）：取 由于无限大容量系统的短路电流周期分量是不衰减的，所以：4.3.7 短路电流计算结果表短路点UP(KV)Ij(KA)I”(KA)I(KA)ich(KA)Sd(MVA)d-1(220kV母线短路)2300.25124.13424.13461.5429615d-2(110kV母线短路)1150.5029.4019.40123.9731872.7d-3（10Kv母线并列运行不带电抗器短路）10.55.49968.82568.825175.5041251.6d-4（10kV分裂运行不带电抗器短路）10.55.49951.68051.680131.784939.8d-5（10kV并列运行带电抗器短路）10.55.49932.85132.85183.770597.4d-6（10kV分裂运行带电抗器短路）10.55.49919.54319.54349.835355.4第5章 电气设备选择5.1 电气设备选择的原则及条件5.1.1 电气设备选择的原则1、应满足正常运行检修、短路和过电压的要求，并考虑远景的发展。2、应力求技术先进及经济合理。3、应按当地环境条件校验。4、同类设备应尽可能地减少品种。5、与整个工程的建设标准应协调一致。5.1.2 电气设备选择的条件1、按正常工作条件选择1）按Ue选择：UeUew2）按Ie选择：IeIgmax，(导体)IyIgmax3）按环境来选型：4）海拔修正2、按短路电流情况来校验1）热稳定校验：I2tdz Ir2t导体： 2）动稳定校验：ich idw , max=xj+tjy , LLmax3、特殊条件1）断路器DL： 开断电流IekdI” 关合电流iecich 2）熔断器RD：无限流作用：IekdIcj有限流作用：IekdI”保证前后两级熔丝之间的选择性：应进行熔丝选择性校验5.2 10kV配电装置电气设备选择5.2.1 10kV汇流母线选型1、按长期允许电流选择查变电站设计手册选择双槽型铝母线，水平竖放；其技术参数如下表5-1：截面尺寸（mm）截面积Sc（mm2）允许电流Iy（A）集肤效应系数Kf断面系数Wy(cm3)惯性矩Jy(cm4)铝导体共振最大允许跨距（cm）hbcr17580812488066001.02525144147考虑环境温度的修正系数K 所选铝母线满足长期工作发热要求。2、热稳固校验1）短路计算时间即等效发热时间tdz=tb+ tkd= tb+ td +tgf=1S查变电站设计手册，铝导体长期允许工作温度为70时，C=87(热稳定系数)。2）热稳定最小截面为： 满足热稳固要求。3、动稳定校验1) 计算条间应力： 取衬垫距离Lt=0.5m,条间应力:2)相间允许应力:3)单位长度上相间电动力（=1）取母线相间距a=35cm, 4）母线布置方式为水平布置，则截面系数W=2Wy=225=50cm3 绝缘子间最大允许跨距:5）母线共振校验 已知铝导体共振最大允许跨距为Lman=1.47（m）绝缘子间距不得超过1.47m。取1.00m即满足动稳固性要求。5.2.2 主变低压侧10kV支母线选型（同上）5.2.3 10kV馈线电缆选型1、按经济电流密度选择10kV馈线电缆 T max=4000h 查表得经济电流密度为2.25所以选择型电缆可满足要求，其技术参数如下5-2：导体截面（mm2）允许载流量导体工作最高允许温度c（）温度校正系数多根并列敷设系数K5150320901.0412、按长期允许电流校验K=1.04 K5=1 K=KK5=1.04 IXU(34)= kIe(34)=1.04320=332.8Ig 所选电缆满足长期工作发热要求3、热稳定校验1）短路计算时间即等效发热时间 tdz=0.25S2) 电缆热稳定系数则热稳定系数为: 3）热稳定最小截面为： 满足热稳定要求。4、电压降校验 r查表的0.152结果表明所选10KV电缆馈线选择型电缆满足要求5.2.4 10kV高压断路器、隔离开关选型1、主变10kV侧进线断路器和隔离开关的选型短路电流的热效应： 选择断路器型号为:ZN-10/3150-40，隔离开关型号为：GN30-10-3150断路器和隔离开关选择结果表5-3计 算 数 据额 定 参 数ZN-10/3150-40GN30-10-3150U 10kV额定电压 Ue10kVUe10kVIgmax 2309.4A额定电流Ie3150AIe3150AI” 9.401kA额定短路开断电流Iekd40kAIekdich 23.973KA额定短路关合电流Ieg100KAIegQZT 22.095KA2.S断路器允许热效应It2t4024KA2SIt2t4024KA2S ich 23.973KA动稳定电流idw100KAidw100KA满足要求2、10KV馈线断路器的选型选择断路器型号为:ZN-10/1250-31.5断路器选择结果表5-4计 算 数 据额 定 参 数ZN-10/1250-31.5U 10kV额定电压 Ue10kVIgmax 231.52A额定电流Ie1250AI” 19.543kA额定开短路断电流Iekd31.5kAich 49.835KA额定关合短路电流Ieg80KAQZT 95.482KA2.S断路器允许热效应It2t31.524KA2Sich 49.835KA动稳定电流idw80KA满足要求3、10KV母线分段断路器的选型 选择断路器型号为:ZN-10/3150-40计 算 数 据额 定 参 数ZN-10/3150-40U 10kV额定电压 Ue10kVIgmax 2309.4A额定电流Ie31.50KAI” 19.543kA额定开断短路电流Iekd40kAich 49.835KA额定关合短路电流Ieg100KAQZT 95.482KA2.S断路器允许热效应It2t4024KA2Sich 49.835KA动稳定电流idw100KA断路器选择结果表5-5满足要求5.2.5 #1、#2所用变高压侧断路器的选型U=10 (KV) Igmax=144.3(A) I =19.543(KA) 选择断路器型号为:ZN-10/1250-31.5断路器选择结果表5-6计 算 数 据额 定 参 数ZN-10/1250-31.5U 10kV额定电压 Ue10kVIgmax 144.3A额定电流Ie1250AI” 19.543kA额定开短路断电流Iekd31.5kAich 49.835KA额定关合短路电流Ieg80KAQZT 95.482KA2.S断路器允许热效应It2t31.524KA2Sich 49.835KA动稳定电流idw80KA满足要求。5.2.6 10kV高压开关柜的选型选用“铠装式金属封闭高压开关柜”选用KYN28-12(Z)/T3150-31.5方案03为馈线开关柜 选用KYN28-12(Z)/T3150-40方案45为#1主变进线开关柜 选用KYN28-12(Z)/T3150-40方案45为#2主变进线开关柜 选用KYN28-12(Z)/T3150-40方案42为10#母线分段开关柜选用KYN28-12(Z)/T3150-40方案43为11#母线分段开关柜选用KYN28-12(Z)/T3150 方案19为10KV段母线PT柜 选用KYN28-12(Z)/T3150 方案19为10KV段母线PT柜 选用KYN28-12(Z)/T3150-31.5方案01为#1所用变联络柜选用KYN28-12(Z)/T3150-31.5方案01为#2所用变联络柜5.2.7 高压开关柜配电设备的选型1、10KV母线电压互感器（PT）及高压熔断器的选型1) 选择电压互感器的型式因为每段母线上接有馈线5回，所用变1台，主变1台，电容器组1组。共有有功电度表8只，有功功率表3只，无功功率表1只，母线电压表1只，绝缘监察电压3只。故选用JDZJ-10，Y/Y/型电压互感器。2)准确度等级和额定二次容量的选择因电压互感器需供电度表，故选择准确度等级为0.5级。相应的额定二次容量Se2=120VA3）保护电压互感器的高压熔断器的选择 选择RN2-10/0.5 计 算 数 据额 定 参 数RN2-10/0.5U 10kV额定电压 Ue10kVIgmax 0.00693A熔丝额定电流Ie20.5AI” 19.543kA最大切断电流Ikd50kA熔管额定电流 Ie150kA熔断器选择结果表5-7Ie1 Ie2 Igmax， IkdI所选熔断器符合要求。2、10KV电流互感器（CT）的选型1)10KV馈线CT的选型根据电流互感器安装处的电网电压，最大工作电流等条件选择LZZB-10，300/5，0.5/D型电流互感器。技术参数如下表5-8：型号额定变比准 确级 次额定二次负荷（VA）额定短时热电流（KA-S）额定动稳定电流（KA）LZZB-10300/50.51531-2802)主变低压侧CT的选型根据电流互感器安装处的电网电压，最大工作电流等条件选择LMZB-10，3000/5，0.5/D型电流互感器。技术参数如下表5-9：型号额定变比准 确级 次额定二次负荷（VA）额定短时热电流（KA-S）额定动稳定电流（KA）LMZB-103000/50.5503)母线分段开关CT的选型根据电流互感器安装处的电网电压，最大工作电流等条件选择LMZB-10，3000/5，0.5/D型电流互感器。技术参数如下表5-10：型号额定变比准 确级 次额定二次负荷（VA）额定短时热电流（KA-S）额定动稳定电流（KA）LMZB-103000/50.5503、10KV避雷器（BL）的选型根据系统电压Uew =10.5kV，选用FZ2-10型避雷器，技术参数如下表5-11：型号额定电压（KV）灭弧电压（KV）工频放电电压（KV）冲击放电电压（1.520s）（KV）残压（KV）FZ2-101012.726-3145505.2.8 限流电抗器的选型1、，根据：和选择XZK-10-3000-10型电抗器。Ie=3000A, Xk%=10， 2、电压损失校验： 满足要求3、母线残压校验： 满足要求4、动稳校验： 满足要求5、热稳定校验： 满足要求,故选择XZK-10-3000-10型电抗器满足要求。第6章电气系统继电保护6.1继电保护整定计算6.1.1基本任务继电保护整定计算的基本任务，就是要对各种继电保护给出整定值；而对电力系统中的全部继电保护来说，则需编制出一个整定方案。整定计算方案通常可按电力系统的电压等级或设备来编制。还可按继电保护的功能划分方案分别进行。各种继电保护适应电力系统运行变化的能力都是有限的，因而，继电保护方案也不是一成不变的。随着电力系统运行情况的变化(包括建设发展和运行方式变化)，当超出预定的适应范围时，就需要对全部或部分继电保护重新进行整定，以满足新的运行需要。必须注意，任何一种保护装置的性能都是有限的，即任何一种保护装置对电力系统的适应能力都是有限的。当电力系统的要求超出该种保护装置所能承担的最大变化限度时，该保护装置便不能完成保护任务。当继电保护的配置和选型均难以满足电力系统的特殊需要时，必须考虑暂时改变电力系统的需要或采取某些临时措施加以解决。继电保护整定计算即有自身的整定问题，又有继电保护的配置与选型问题，还有电力系统的结构和运行问题。因此，整定计算要综合、辩证、统一的运用。 整定计算的具体任务有以下几点： (1)绘制电力系统接线图； (2)绘制电力系统阻抗图； (3)建立电力系统设备参数表； (4)建立电流、电压互感器参数表； (5)确定继电保护整定需要满足的电力系统规模及运行方式变化限度； (6)电力系统各点短路计算结果列表； (7)建立各种继电保护整定计算表； (8)按继电