220KV110KV10KV变电所电气一次部分设计

220kV 降压变电所设计（说明书） 1毕业设计论文毕业设计论文 题目：题目：220KV/110KV/10KV 变电所电气一次部分设计变电所电气一次部分设计 班级：班级： 姓名：姓名： 指导老师签字：指导老师签字： 年年 月月 日日 220kV 降压变电所设计（说明书） 2目录目录（仅供参考）（仅供参考）目录目录 .1 1第一篇第一篇 设计说设计说明明书书 .3 3第一章第一章 原始资料分析原始资料分析 .3 31.1 设计依据1.2 变电所在系统中的作用及负荷分析1.3 环境分析第二章第二章 主接线方案的拟定主接线方案的拟定 .4 42.1 主接线方式的拟定原则42.2 各电压等级的接线 5第三章第三章 主变的选择与确定主变的选择与确定 .6 63.1 容量的确定63.2 型式的确定7第四章第四章 短路电流的计算短路电流的计算 .11114.1 短路电流计算的一般规定 114.2 阻抗图11第五章第五章 电气设备的选择电气设备的选择 .13135.1 断路器和隔离开关的选择 135.2 电压互感器的选择 135.3 电流互感器的选择 145.4 接地开关的选择155.5 母线的选择165.6 避雷器的选择 165.7 支柱绝缘子和绝缘套管的选择5.8 高压熔断器的选择第六章第六章 配电装置的规划配电装置的规划 .18186.1 配电装置的设计原则186.2 不同电亚等级配电装置的选择 18第七章第七章 防雷保护规划设计防雷保护规划设计 .20207.1 变电所的保护对象 207.2 电工装置的防雷保护207.3 防雷设计要求和所需资料 20第八章第八章 继电保护和自动装置的规划设计继电保护和自动装置的规划设计 .22228.1 继电保护的配置228.2 自动装置的配置24 自我评价 220kV 降压变电所设计（说明书） 3第一篇第一篇 设计说明书设计说明书第一章第一章 原始资料分析原始资料分析1 11 1 设计依据设计依据（1）220KV 降压变电所设计任务书一、题目 220KV 区域变电所设计二、合计原始资料：1、变电所性质：系统枢纽变电所，与水火两大电力系统联系。2、地理位置：本变电所建于机械化工区，直接以 110KV 线路供地区工业拥护负荷为主。3、自然条件：所区地势 较平坦，海拔 800m, 交通 方便 有铁、公路经过本所附近。最高气温+38C 最低气温30C 年平均气温+10C 最大风速 20m/s覆冰厚度 5mm 地震裂度 6 级土壤电阻率500 欧姆.米雷电日 30周围环境较清洁、华工厂对本所影响不大 冻土深度 1.5m 主导风向夏南，冬西北4、负荷资料220KV 侧共 4 回线与电力系统连接110KV 侧共 12 回架空出线，最大综合负荷256MW ，COS=0.85用 户 名 称 最 大 负 荷 MW线 路 长 度 KM回 路 数重型机械厂60202机 床 厂20151军工机器厂60202汽车制造厂40152化工机械厂30101化 工 厂30201化 肥 厂40202市区变电所4010110KV 26MW ，COS=0.85，12 回架空出线用 户 名 称 最 大 负 荷 MW线 路 长 度 KM回 路 数机械厂622汽车厂452化工厂332电机厂322化 肥 厂422染料厂432 220kV 降压变电所设计（说明书） 45、系统情况设计学生： 完成设计日期：（2）变电所设计技术规程变电所180KM150KM150KM4TS900/296-324SSPSL-240/220KV6QFS-300-26SSP-360/220KV 220kV 降压变电所设计（说明书） 51 12 2 变电所在系统中的作用及负荷分析变电所在系统中的作用及负荷分析121 变电所分析本所最大综合负荷为：110KV 侧 256（远期 400MW） cos=0.8510KV 55MVar 本所以 110kV 及 10kV 电压向地方负荷供电，属地区变电所，在系统中处于较重要的地位，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电，本所还联系着水、火两系统，构成环网，使系统能够更加安全、可靠运行。122 系统情况系统共有 3 台 TS900/296-32 型水轮发电机，4 台 QFS-300-2 型汽轮发电机和 3 台SSPSL-240/220kV 及 4 台 SSP-360/220kV 型双绕组变压器。123 负荷情况分析本所供负荷主要是新兴工业城市的重要工业用户，停电后会造成很大的经济损失，因此，要求本所具有较高的供电可靠性。1 13 3 环境分析环境分析1.3.1 地理位置本所建在沿海城市地区，所区地势较平坦，交通方便，有铁路、公路经过本所附近，故可考虑，选择俗价廉、较笨重的设备。空气清洁，可采用屋外配电装置，考虑到土地的经济性，地表裂度，台风的影响，屋外配电装置拟采用半高型布置。1.3.2 气象分析本所所在地区主导风向夏季为东南风，冬季为西北风，所以变电所间隔及母线布置应为东南，西北走向，最大风速 20m/s，小于 35m/s。因此，对屋外配电装置可不考虑风速对布置形成的影响。地区最高温度+40，最低气温-25，在此温度范围内，普通变压器即可正常运行，无需做特殊考虑。本地的土壤电阻率大于 1000m，故应采取措施，降低其接地电阻，可考虑，采用填充电阻率较低的物质，填充方法采用人工接地坑（沟） 。 220kV 降压变电所设计（说明书） 6第二章第二章 主接线方案的拟定主接线方案的拟定2.12.1 主接方案拟定的原则主接方案拟定的原则主接线的确定对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定有较大影响。根据变电所在电力系统中的地位、回路数，设备特点及负荷性质等条件确定，并在满足运行可靠简单灵活、操作方便和节约投资等要求，有扩建需要的，还应在布置上为过渡到最终接线准备条件。2.22.2 各电压等级的接线各电压等级的接线规格要求：枢纽变电所中，当 110kV220kV 出线在四回及以上时，一般采用双母线接线。 （22）110kV220kV 配电装置中，当出线为 2 回线时，一般采用桥形接线，当出线不超过 4 回时，一般采用分段母线接线。221 220kV 电压等级本所特点：（1）联系水、火两系统，属区域型变电所。 （2）供电给地区一类负荷。 （3）220kV 为本所唯一的电源进线。根据规程，拟选单母线分段接线或单母线分段带旁路的接线。方案 1.单母线分段接线优点：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。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供 220kV 降压变电所设计（说明书） 7电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回线都要检修期内停电。当出线为双回线时，常使架空线出现交叉跨越。扩建时需向两个方向均衡扩建。方案 2.单母线分段带旁路： 在单母线分段优缺点的基础上，有了新的优缺点：优点：提高了供电可靠性，可不停电检修断路器。缺点：检修段母线时该母线进线停电。综上所述，经综合比较，选方案 2，即单母线分段带旁路。222 110kV 电压等级规程规定：在变电所中，当 110kV220kV 出线在 4 回及以上时，一般采用双母线接线。 （22）方案 1. 双母线接线： 220kV 降压变电所设计（说明书） 8优点：1） 供电可靠；2） 调度灵活； 3） 扩建方便； 4）便于试验缺点：增加一组母线和使每回路就需一组母线隔离开关。方案 2. 双母线带旁路（母联兼旁路）：优点：节约专用旁路断路器和配电装置空间。缺点：当进出线断路器检修时，就要用母联断路器代替旁路断路器，双母线变单母线，破坏了双母线固定连接的运行方式，增加了进出线回路母线隔离开关的倒闸操作。方案 3. 双母线带旁路（专用旁路断路器）： 220kV 降压变电所设计（说明书） 9优点：1）检修任一出线不需停电。2）运行调度灵活。缺点：增加专用旁路断路器和配电装置空间。评价：当 110kV 出线为 7 回路以上时，一般采用装设专用旁路断路器。此电压等级共 12 回线出线，均为地区重要工业用户及市区变电所，其中有钢厂、冶炼厂、煤矿等重要负荷。从可靠性考虑，拟用双母带旁路接线形式，并且 110kV 母线间隔大，发生故障的机率小，所以不易分段，而且设旁路断路器，这样，不仅节省投资，同时也减少了占地面积，由于出线回路多，设专用旁路断路器。所以选方案 3，即双母线带旁路（专用旁路断路器）223 10 kV 电压等级规程规定：6kVt10kV 配电装置中，一般采用分段单母线或单母线接线。 （23）方案 1.单母线接线优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线、母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电。方案 2. 单母线分段接线： 220kV 降压变电所设计（说明书） 10优点：1）用断路器把母线分段后，对重要用户可能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，分段断路器自动将故障段切除，保证正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：1）当一段母线或母线隔离开关检修，该母线的回路都要在检修期内停电。2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。3）扩建时需向两个方向均衡扩建。评价：10kV 侧除造纸厂、化纤厂、化肥厂中有 1 类负荷外，其余均为一般负荷，按规程第 24 条，拟选用单母线或单母线分段，虽然单母分段造价高，但为确保一类负荷供电的可靠性，宜选单母分段。重要负荷从不同段引双回线，每段断路器正常时应断开，以限制短路电流。第三章第三章 主变的选择与确定主变的选择与确定3 31 1 容量的确定容量的确定规程规定：变电所中主变压器一般采用三相式变压器，其容量应根据电力系统510 年的发展规划进行选择。装有两台及以上变压器的变电所中，当一台断开时，其余主变压器的容量一般承担 60%的全部负荷，但应保护保证用户的一有负荷和大部分二级负荷。规程规定：变电所（两个电源）中一般装设两台主变压器。SN0.6PMPM ：变电所最大负荷S0.6（160+40）/0.85+24/0.8159MVA3.23.2 型式的确定型式的确定本所特点：1）220kV、110kV、10 kV 三种电压等级。 2） 110 kV、10 kV 侧有部分重要负荷。规程规定：有两电压等级 110 kV 及以上中性点直接接地的电力网连接的变电所，如技术经济合理，一般采用自耦变压器。所以，选两台 OSFPSL180000 变压器。 220kV 降压变电所设计（说明书） 11主接线布置如下： 220kV 降压变电所设计（说明书） 12第四章第四章 短路电流的计算短路电流的计算4 41 1 短路计算一般规定短路计算一般规定4.1.1 一般规定（1）验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程的设计容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划。 （一般为工程建成后 510 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并列运行的接线方式。（2）选择导体和电器时，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地方点。对带电抗器的 610kV 出线负荷回路，除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点应选在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选在电抗器后。（3）导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般 按三相适中计算，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）选择导体和电器的短路电流，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。4.1.2 结果表短路电流计算结果表：短路点平均电压（kV）支路点（kA2.0（kA）4.0（kA）ish（kA）11.571.571.573.82525.486.677.113.974d1230故障点6.988.248.6717.814.034.554.5510.28213.5514.315.2134.56d2115故障点17.5818.8519.7644.84111.2311.2311.2328.64d310.5238.7638.8038.8098.84 220kV 降压变电所设计（说明书） 13故障点49.995050127.474.24.2 阻抗图阻抗图4.2.1 系统简图：4.2.2 系统阻抗图：4.2.2.1 等值阻抗图 220kV 降压变电所设计（说明书） 144.2.2.2 简化阻抗图4.2.2.3 系统阻抗的计算系统阻抗标么值：TS900/29632 型发电机参数 Xd1=0.2QFS3002 型发电机参数 Xd2=0.0474SSPSL3002 型发电机参数 XT1=0.059SSP360 型发电机参数 XT2=0.0393OSFPSL180000 型发电机参数 XT1-2=0.141 XT2-3=0.141XT1-3=0.086线路参数： XL1XL20.165XL3XL40.05XL50.207X0.086X0.0217XL0.0207XL0.083XL0.025 220kV 降压变电所设计（说明书） 15第五章第五章 电气设备的选择电气设备的选择5.15.1 断路器、隔离开关的选择断路器、隔离开关的选择5.1.1 断路器的选择断路器的选择断路器形式的选择，除满足各项技术条件和环境要求的基础上，还应考虑便于安装调度和运行维护，并经技术、经济比较后确定。根据我国当前生产制造情况，电压 6220kV 的电网一般选用少油断路器，电压11kV330kV 的电网，当少油断路器技术条件不能满足要求时，可选用六氟化硫或空气断路器；大容量机组采用封闭母线的，如果需断路器选择的具体技术条件简述如下：（1）电压 Ug（电网工作电压）Un（2）电流 Igmas （最大持续工作电流）n（3）Nbr (额定开断电流)（4）shNcl (额定关合电流)校验：（5）热稳定校验 QK2it（6）动稳定校验 ishes5.1.2 隔离开关的选择隔离开关选择的具体技术条件简述如下：（1）电压 Ug（电网工作电压）Un（2）电流 Igmas（最大持续工作电流）Unn校验：（3）热稳定校验 QK2it5.1.3 断路器、隔离开关计算选择结果表1、220kV 侧按额定电压、电大工作电流选 SW2220 GW6220G断路器隔离开关设备名称、型号计算数据SW2220GW6220GUns220kVUN220kVUN220kVImas496AIN1000AIN1000AI6.98kAInbr15.8kAIsh17.8kAInc59kAQk1896kA2SI2tt1764kA2SI2tt2205 kA2S 220kV 降压变电所设计（说明书） 16ish17.8kAies59kAies50kA经动稳、热稳校验均满足要求2、110kV 侧据额定电压、最大工作电流选 SW2110 GWs110GK断路器隔离开关设备名称、型号计算数据SW2110GW5110GUns110kVUN110kVUN110kVImas992AIN1200AIN1000AI15.78kAInbr18.4kAIsh44.84kAInc59kAQk1417.6kA2SI2tt1764kA2SI2tt2500kA2Sish44.84kAies59kAies83kA经动稳、热稳校验均满足要求经动稳、热稳校验均满足要求3、 10kV 侧据额定电压、最大工作电流选 SN410G GN1010T断路器隔离开关设备名称、型号计算数据SW410GGN1010TUns10kVUN10kVUN10kVImas5196AIN6000AIN6000AI49.99.kAInbr105 kAIsh124.47kAInc300 kAQk10011kA2SI2tt72000kA2SI2tt50000kA2Sish124047 kAies300kAies200kA以动稳、热稳校验均满足要求5.25.2 电压互感器的选择电压互感器的选择电压互感器的型式应根据使用条件选择。620kV 屋内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器。 220kV 降压变电所设计（说明书） 1735110kV 配电装置，一般采用油浸绝缘结构的电压互感器。220kV 及以上配电装置，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。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器，或具有第三绕组的单相电压互感器组。型号电压等级额定变比YDR220220kV220000 100/10033YDR110110kV110000 100/10033JDZJ1010kV10000 100 100/3335.35.3 电流互感器的选择电流互感器的选择电流互感器的选择：互感器一次回路额定电压和电流应满足：UNUSN UN 电流互感器一次额定电压INImax IN 电流互感器一次额定电流热稳、动稳校验：I2tt Qk 或（KtIN1）2Qk (t=1)Kt:热稳定倍数内部动稳 iesish或 IN1kesish2 Kes:动稳定倍数外部动稳 Fal0.51.7810-7i2sh型号电压等级额定电流比热稳定倍数（Kt）动稳定倍数（Kt）LCW-220220KV4300/56060LCWD-110110KV2600/53460LMC-1010KV500/575 220kV 降压变电所设计（说明书） 185.45.4 接地开关的选择接地开关的选择35 KV 及以下电力系统中必须设置接地开关，选择如下：220KV：JW1-220110KV：JW1-1105.55.5 母线的选择母线的选择5.5.1 选择原则载流导体一般采用铝质材料。回路正常工作电流在 4000A 及以下时，一般采用矩形导体，在 40008000A 时，一般选用槽型导体。110 KV 及以上高压配电装置，一般采用软导线。5.5.2 选择型式（1）按导体长期发热允许电流选择ImaxKIalK=0alal(2)按经济电流密度选择SImax/J(3)电晕校验UcrUmax(4)热稳定校验Smin=/ksQ KC(5)硬导体的动稳校验（6）导体共振校验max1fINElfm5.5.3 选择结果1、220kv 侧据 Imax=496A,选 LGJQ400 型钢芯铝绞线钢芯铝绞线设备名称型号计算数据LGJQ400 220kV 降压变电所设计（说明书） 19计算参数载流量496A613A508.8热稳定（Smin）164mm2400mm22、 110kV 侧据 Imax=992A,选 LGJQ700钢芯铝绞线设备名称型号计算参数计算数据2（175808）载流量（A）51966600热稳定（Smin）1228.94800动稳定合格3、10kV 侧据 Imax=5196A,选双槽型 2（175808）轻型钢芯铝绞线设备名称数据参 数计算数据2（175808）载流量（A）51966600热稳定（mm2）1228.94800动稳定合格5.65.6 避雷器的选择避雷器的选择5.6.1 型式选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点。FZ（电站用普通阀型）5.6.2 额定电压避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。5.6.3 灭弧电压按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大的导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压。在中性点非直接接地的电网中应不低于设备最高运行线电压，在中性点直接接地的电网中应取设备最高运行线电压的 80%。5.6.4 工频放电电压工频放电电压应大于最大运行相电压的 3.5（3）倍，工频放电电压应大于灭弧电压的 1.8 倍。 220kV 降压变电所设计（说明书） 20电压等级型号灭弧电压工频放电电压220FZ-220J220488536110 KvFZ-110J10022426810 KvFZ-10J12.726315.6.5 变压器中性点避雷器电压等级型号形式220FZ-110J分级绝缘110 KvFZ-40J分级绝缘5.75.7 支柱绝缘子与穿墙套管的选择支柱绝缘子与穿墙套管的选择支柱绝缘子应按额定电压和类型选择，并进行短路时动稳定校验，软导线不用动稳定校验；穿墙套管应按额定电压、额定电流和类型选择，按短路条件校验动、热稳定。户外式不用校验热稳支柱绝缘子：型号电压等级机械破坏负荷 备注ZS220220 kVXP16 型盘型悬式瓷绝缘子ZS220110 kVZD10（户内）10kV19600NZPD ZS10（户外）10 kV19600N穿墙套管型号额定电压额定电流机械破坏负荷CMWF22020 kV8000A39200N5.85.8 高压熔断器的选择高压熔断器的选择 220kV 降压变电所设计（说明书） 215.8.1 选择的技术条件选择的技术条件：（1） 电压：UgUn限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中，以免因过电压而使电网中的电器损坏，故应为 Ug=Un(2) 电流：IgmaxIf2nIflnIf2n:熔体的额定电流Ifln ：熔断器的额定电流 (3)根据保护选择性的要求校验熔体额定电流应保证前后两级迷断器之间，或熔断器与电源侧断电保护之间，以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性。(4)断流容量：Ich(I)IKclIKcl:熔断器的开断电流Ich ：三相短路冲击电流的有效值保护电压互感器的熔断器，只需按额定电压和断流容量选择。5.8.2 选择结果选择结果如下：型号额定电压最大切断电流备用RN210kV50KA保护屋内 TV第六章第六章 配电装置的规划配电装置的规划6.16.1 配电装置的设计原则配电装置的设计原则高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济条件遵循上级颁发的有关规程、规范及技术规定，并根据电力系统条件、自然环境特点和运行、检修、施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备；积极谨慎地采用新布置、新设备、新材料、新结构，使配电装置设计不断创新，做到技术先进，经济合理，运行可靠，维护方面。变电的配电装置形式选择，应考虑所在地区的合理地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过制定技术经济比较予以确定。在选择配电装置形式时，必须满足下列四点要求：（1）节约用地（2）运行安全和操作巡视方便（3）便于检修和安装（4）节约材料，降低造价 220kV 降压变电所设计（说明书） 226.26.2 不同电压等级配电装置的选择不同电压等级配电装置的选择6.2.16.2.1 220kV220kV 侧侧现有 220kV 配电装置分普通中型布置和分相中型布置两种：对于普通中型布置，其母线下不布置任何电气设备，而分相中型布置的特点是将纬线隔离开关直接安装在各相母线的下面。普通中型配电装置，其电气设备都安装在地面支架上，施工、运行和检修都比较方便。所以使用广泛，各方面的经济较为丰富；但占地面积过大。从 70 年代以来，通过配电装置布置的不断革新，普通中型布置已逐渐被其它各型占地较少的配电装置所取代，从而大大限制了它的使用范围。图 21 示单母线分段带旁路母线普通中型配电装置单列布置典型设计，该型布置以 8 个间隔计，占地面积为 13.1 亩，适于在主变压器不能停运，要求带旁路的变电工程中使用。6.2.26.2.2 110kV110kV 侧侧110kV 侧多采用半高型配电装置半高型配电装置是将母线及母线隔离开关抬高，将断路器、电流互感器等电气设备布置在母线的下面。该型配电装置具有布置紧凑清晰、占地少、钢材消耗与普通中型接近等特点，且除上方有带电母线外，其余布置情况均与中型布置相似，能适应运行、检修人员的习惯与需要。因此，自 60 年代开始出现以来，各地区采用较多，并在工程中提出了多种布置方式，使半高型配电装置的设计日趋完善，且具备了一定的运行检修经验。双母线带旁路母线的半高型配电装置有田字形，品字形和管形母线三咱布置。110kV 选用软导线，且本所震性大，故不用管形母线布置；田字型耗钢大，从经济性角度考虑，不采用田字型布置；因此，选择品字型布置。该布置将一组主母线及母线隔离开关抬高，另一组主母线与旁路母线分别设在升高主母线的两侧，两者高度有等高及不等高两种。由于品字型构架的结构比较简单，可以节省钢材，且有一组母线的全部隔离开关为中型布置，所以安装检修和运行、巡视都比田字形方便。但因一组主母线降压后，设备搬运道路要移出架构，占地面积略有增加。图 22 示出变电所品字型半高型配电装置布置。高位隔离开关横梁上未设检修平台，进出线门型架采用单杆打拉线结线。该布置占地面积为普通中型的 51%，耗钢量为普通中型的 85%。6.2.36.2.3 10kV10kV 侧侧10kV 配电装置一般均为屋内布置，当出线不带电抗器时，一般采用成套开关柜单层布置，由于受国产开关柜规格的限制，这种布置仅用于中小型变电所及单机容量为12MW 及以下的小型发电厂，当出线带电抗器时，一般采用三层或二层装配式布置。图 23 为采用 GG1A 型固定式开关柜的单层单母线分段单列布置 10kV 屋内配电装置。 220kV 降压变电所设计（说明书） 23第七章第七章 防雷保护规划设计防雷保护规划设计7.17.1 变电所的保护对象变电所的保护对象A 类：电工装置B 类：需要采取防雷措施的建筑物和构筑物7.27.2 电工装置的防雷保护电工装置的防雷保护（1）电压为 110KV 以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置的构架上，对于35-60KV 的配电装置，为防止雷击时引起反击闪络的可能，一般采用独立避雷针保护。（2）电压为 110KV 及以上的屋外配电装置，可将保护线路的避雷线连接在配电装置的出线门型构架上。（3）在选择独立避雷针的装设地点时，应尽量利用照明灯塔，在其上装设避雷针。（4）主控室及屋内配电装置对直击雷的防雷措施如下：若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地。若屋顶为钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地。若结构为非导体的屋顶时，采用避雷带保护，该避雷带的网格为 8-10m。每隔10-20 设引下线接地。7.37.3 防雷设计要求和所需资料防雷设计要求和所需资料7.3.1 雷电过电压保护主要的情况（1）防止雷电直击于电气设备上，一般采用避雷针，避雷线进行保护。（2）对于 60KV 及以下的电气设备，应尽量减小感应过电压， 一般电气设备应远离可能遭到直击雷的设备或物体，增大电气设备对地电容或采用阀型避雷器保护。（3）防止从线路侵入的雷电波过电压对电器设备的危害，一般采用避雷器、间隙、电容器和相应的进线保护段进行保护。 220kV 降压变电所设计（说明书） 247.3.2 防雷保护设计所需资料（1）要求变电所附近气象资料（2）要求变电所主接线图及电器设备布置图（3）其它需要保护的设备和设施（4）变压器入口电容7.4 防雷保护措施（1）在变电所的四角分别安装一支 15 高的避雷针。（2）在 60KV 连接跨条上安装一组避雷器。（3）在 10 KVI、段母线分别安装一组避雷器。（4）在主变中性点安装一台避雷器。（5）在 60KV 电源进线，采用避雷线保护。第八章第八章 继电保护和自动装置的规划设计继电保护和自动装置的规划设计继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求。当确定其配置和构成方案时，应综合考虑以下几个方面：1、电力设备和电力网的结构特点和运行特点。2、故障出现的概率和可能造成的后果。3、电力系统的近期发展情况。4、经济上的合理性。5、国内和国外的经验8.18.1 继电保护的配置继电保护的配置8.1.1 变压器的保护（1）配置原则a.反映变压器内部故障的油面降低的瓦斯保护b.相间短路保护 220kV 降压变电所设计（说明书） 25反映变压器绕组和引出线的相间短路的纵差保护或速断保护，对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路，以及绕组间适中中能起保护作用，如果变压器的纵差动保护对单相接地适中的灵敏性不符合要求，可增设零序差动保护。c.后备保护d.中性点直接接地电网中，降压变电所的变压器两侧应装设零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。e.过负荷保护（2）待设变电所主变保护配置主保护：纵联差动保护，瓦斯保护。 后备保护：复合电压闭锁过流保护，过负荷保护。8.1.2 母线保护（1）配置原则a.35-60KV 电力网中，主要变电所的 35-60KV 双母线或分段单母线需快速而有选择地切除一段或一组母线上故障，以保证系统安全稳定运行和可靠供电。b.对于双母线并联运行的发电厂或变电所，当线路保护在某些情况下，可能失去选择时，母线保护应保证先跳开母联断路器，但不能影响系统稳定运行。c.对 3-10KV 分段母线，宜采用不完全电流差动式母线保护，保护仅接入有电源支路的电流，保护由两段组成：其第一段采用无时限或带时限的电流速断保护，当灵敏系数不符合要求时，可采用电流闭锁，电压速断保护，第二段采用过电流保护，当灵敏系数不符合要求时，可将一部分负荷较大的配电线路接入差动回路，以降低保护的起动电流。（2）待设变电所母线保护配置a.10KV 母线分段断路器第一段采用带时限的电流速断保护，第二段采用过电流保护。8.1.3 线路保护（1）配置原则a.单侧电源线路，可装设一段或两段式电流电压速断保护和过电流保护。b.复杂网络的单回线路，可装设一段或两段式电流，电压速断保护和过电流保护，必要时，保护应具有方向性宜采用距离保护。电缆及架空短线路，如采用电流电压保 220kV 降压变电所设计（说明书） 26护不满足选择性、灵敏性和速动性要求时，宜采用导引线或光纤通道等纵联保护作为全保护，以带方向或不带方向的电流保护作为后备保护。（2）待设变电所线路保护配置a.10KV 线路采用两段式电流速断保护。b.60KV 线路采用两段式电流速断保护和过电流保护。8.1.4 电力电容器的保护（1）配置原则：对 3KV 及以上的并联补偿电容器组的下列故障及异常运行方式应按规定装设相应的保护。a.电容器组和断路器之间连接线短路。b.电容器内部故障及其引出线短路c.电容器组中，某一故障电容器切除后所引起的过电压d.电容器组的单相接地故障e.电容器组过电压f.所联接的母线失压（2）待设变电所电力电容器保护配置限时速断过电流，相间过电压，相间低压保护，零序过电压保护。8.28.2 自动装置的配置自动装置的配置8.2.1 配置原则（1）3KV 及以上的架空线路和电缆与架空混合线路，在具有断路器的条件下，如用电设备允许且无备用电源自动投入时，应装设自动重合闸装置。（2）低压侧不带电源的降压变压器，可装设自动重合闸。8.2.2 自动重合闸的作用（1）提高供电可靠性，对单侧电源尤为显著。（2）高压输电线路上采用自动重合闸，可提高并列运行的稳定性。（3）可暂缓或不架双回线路，节约投资。（4）可纠正断路器或继电保护引起的误动。8.2.3 自动重合闸装置应符合的基本要求（1） 自动重合闸一般由控制开关位置与断路器位置不对应的原理启动，或用保护装置启动。（2）用控制开关或通过遥控器将断路器断开时，自动重合闸均不应动作。 220kV 降压变电所设计（说明书） 27（3）自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。（4）自动重合闸装置动作后应自动复归。（5）自动重合闸装置应能实现重合闸后加速继电保护动作。当断路器不处于正常状态，不允许实现自动重合闸，应将自动重合闸闭锁。8.2.4 待设变电所自动装置配置（1）10KV 线路因是全线电缆线路不设自动重合闸装置。（2）60KV 线路配置三相一次自动重合闸装置。（3）主变压器配置三相一次自动重合闸与复合电压闭锁保护。8.2.5 备用电源和备用设备自动投入备用电源和备用设备自动投入装置是当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将备用电源或备用设备投入工作，使用户不至于停电的一种装置。备自投装置应满足以下要求：（1）有当工作电源断开以后，备用电源才能投入。（2）工作母线上无论何种原因失去电压时，备自投均应投入。（3）备用电源自动投入装置只允许将备用电源投入一次。（4）当备用电源自投于故障母线时，应使其保护装置加速动作，以防扩大事故。本变电所的设计，为了确保不间断供电，变电所的电源均应装设备自投装置。表 81 本变电所的继电保护和自动装置规划 主保护纵联差动保护、瓦斯保护 变压器后备保护复合电压闭锁过流保护、过负荷保护、三相一次自动重合闸母线10KV第一段采用带时限的电流速断保护第二段采用过电流保护60KV采用两段式电流速断保护、三相一次自动重合闸装置线路10KV采用两段式电流速断保护和过电流保护电力电容器限时速断过电流、相间过电压、相间低压保护、零序过电压保护 220kV 降压变电所设计（说明书） 28自我评价自我评价通过对 220kV 降压变电所的设计，使自己对以前所学知识有了一个更新的认识和理解，同时，又接触到了一些以前未接触到的东西，大大拓宽了自己的知识面。各门功课的大联合，既增强了自己的自学能力和综合能力，又大大开阔了视野，使自己从狭隘的独立功课中走出来。为提高自己在本岗位上的工作能力奠定了良好的基础。本次设计共计 7 周，在这 7 周里，先后搞了原始资料分析；主接线及主变压器的选择；短路电流的计算；电气设备的选择；配电装置的选择等五个课题，其中既有发电厂的知识，又有电力系统分析等知识。在本次设计中，自己认真对待，严格要求自己，对不懂的知识除了认真查阅有关资料外，还找指导老师进行答疑，力争使自己的设计更完善。 220kV 降压变电所设计（说明书） 29目录（仅供参考）第二篇第二篇 设计计算书设计计算书 .第一章第一章 主变压器的选择计算部分主变压器的选择计算部分 .1.1 变压器容量的确定第二章第二章 短路电流计算过程短路电流计算过程 .2.1 系统参数计算2.2 系统在系统在 d1 点短路点短路2.3系统在 d2 点短路 2.4 系统在 d3 点短路第三章第三章 电气设备的选择计算及校验电气设备的选择计算及校验 .3.1 断路器与隔离开关的选择与校验断路器与隔离开关的选择与校验3.2 隔离开关的选择及校验3.3电流互感器的选择及校验 3.4 接地开关的选择3.5 母线的选择与校验3.6 避雷器的选择3.7 支柱绝缘子及穿墙套管的选择3.8 高压熔断器的选择 220kV 降压变电所设计（说明书） 30第一章第一章 主变压器的选择计算部分主变压器的选择计算部分1.1 变压器容量的确定1. 在选用两台主变压器时，一台容量应满足全部负荷的 70%.%.S ST=P Pmax(1+ K Ke)* KT/cos=(10+10+20+20+20+10+10+5+3+3+3+4+2+2+3+4)*0.9*(1+10% %)*70% %/0.85=105.17(mw)2.在选用两台主变压器时，一台容量应满足全部一级负荷和大部分二级负荷（0.7）.S ST=( P1P1max+0.7 P2P2max)*KO(1+ K Ke)/cos=(45+0.7*84)*0.9*(1+10% %)/0.85=120.9(mw)所以现容量位 125MW 的变压器.1.2.6 60KV 侧容量计算S SN1= P Pmax(1+ K Ke)* KT/cos =100*0.9(1+10% %)*70%/%/0.85 =81.5(mw)S SN1=(P1P1max+0.7P2P2max)* KO(1+ K Ke)/cos =(40+0.7*60)*0.9*(1+10%)%)/0.85 =95.5(mw) S SN1=94.34mw15%*125%*125mw=18.75mw. 1.3 10KV 测容量计算S SN2= P Pmax(1+ K Ke)* KT/cos =29*0.9（1+10% %）*70%/%/0.8 =29*0.9（1+10% %）*70% %/0.8 =25.12（mw）SSN2=(P1P1max+0.7P2P2max)* KO(1+ K Ke)/cos =(5+0.7*24)*0.9(1+10% %)/0.8=27(mw)S SN2=25.12MW15% %*125=18.75MW 220kV 降压变电所设计（说明书） 31第二章第二章 短路电流的计算过程短路电流的计算过程2.1 系统参数计算系统阻抗标么值：141. 01Tx059. 02401001415. 02Tx0393. 0360100254. 021Tx141. 0180100155. 031Tx086. 01801000792. 032Tx044. 0180100线路：2004 . 021LLxx165. 02301002604 . 043LLxx05. 023010022504 . 05Lx207. 023010022.2 系统在系统在 d1 点短路点短路其结果如下：086. 03 12 . 0059. 03111XdXxxdT 220kV 降压变电所设计（说明书） 320217. 0400393. 00474. 0422dTIIXxx207. 051LLxx083. 0221LLLIIxxx025. 0243LLLIIIxxx经Y 转换：550 . 00.0250.0830.2070.0830.207 IIIIIII1LLLILLIxxxxxx160 . 00.0250.0830.2070.0250.207 IIIIIIII2LLLILLIxxxxxx070 . 00.0250.0830.2070.0250.083 IIIIIIIIII3LLLILLxxxxxx0.1410.086550 . 0I14xxx0.03770.0162170 . 0II25xxx经Y 转换938. 00.0070.03770.1410.03770.141 35453436xxxxxxxx174. 00.03770.0070.1410.0070.141 35453547xxxxxxxx0466. 00.1410.03770.0070.03770.007 45354438xxxxxxxx 220kV 降压变电所设计（说明书） 33求计算电抗：2 . 1100200/0.87530.174B1N7jS1SSxx7 . 0100300/0.840.0466B2N8jS2SSxx查运算曲线：t=0时，I1*0.87；I2*1.52I1I1*kAUS5 . 1230300/0.875230.873nav1nI2I2*kAUS48. 523030/0.83041.523nav1nII1+ I21.5+5.486.98 kAt=2时，I1*0.91；I21.82I1I1*kAUS57. 1230300/0.875230.913nav1nI2I2*kAUS67. 623030/0.853041.853nav1nI2.0I1+ I21.57+6.678.24 kAt=4时，I1*0.91；I2*1.97 I1I1*kAUS57. 1230300/0.875230.913nav1nI2I2*kAUS1 . 723030/0.83041.973nav1nI4.0I1+ I21.57+7.18.67 kA 220kV 降压变电所设计（说明书） 342.3 系统在系统在 d2 点短路点短路其结果如下：其中 X3、X4、X5同 d1点短路时的情况，X10.141X50.0377X30.0070915. 0180100100(%)(%)(%)21100(%)323121Bk1T1ukukukSSuN0495. 0) (213-T13-T22-T1T2=0T30705. 020495. 00915. 02T21T0775. 00705. 0007. 0T736 220kV 降压变电所设计（说明书） 35转移电抗：51. 00377. 00775. 0141. 00775. 0141. 056464714. 0141. 00775. 00377. 00775. 00377. 0465658计算电抗：88. 0100200/0.87530.51B1N7jS1SSxx5 . 0100300/0.840.14B2N8jS2SSxx查运算曲线：t=0时，I1*1.17；I2*1.8I1I1*kAUS03. 4115300/0.875231.173nav1nI2I2*kAUS55.1311530/0.83041.83nav1nII1+ I24.03+13.5517.58 kAt=2时，I1*1.38；I21.9I1I1*kAUS55. 4115300/0.875231.383nav1nI2I2*kAUS3 .1411530/0.83041.93nav1nI2.0I1+ I24.55+14.318.85 kAt=4时，I1*1.38；I2*2.02I1I1*kAUS55. 4115300/0.875231.383nav1n 220kV 降压变电所设计（说明书） 36I2I2*kAUS21.1511530/0.83042.023nav1nI4.0I1+ I24.55+15.2119.76kA2.4 系统在系统在 d3点短路点短路其结果如下：其中 X3、X4、X5同 d2点短路时的情况，141. 040377. 05086. 00915. 0/)0915. 00495. 02(/)2(T1TIITI3086. 0T336 220kV 降压变电所设计（说明书） 37转移电抗：55. 00377. 0086. 0141. 0086. 0141. 0564647147. 0141. 0086. 00377. 0086. 00377. 0465658计算电抗：45. 3100200/0.87530.55B1N7jS1SSxx21. 2100300/0.840.147B2N8jS2SSxx查运算曲线：t=0时，I1*0.298；I2*0.46I1I1*kAUS23.115 .10300/0.875230.983nav1nI2I2*kAUS76.3810.530/0.83040.463nav1nII1+ I211.23+38.7649.99 kAt=2时，I1*0.298；I20.47I1I1*kAUS23.1110.5300/0.875230.2983nav1nI2I2*kAUS8 .3810.530/0.83040.473nav1nI2.0I1+ I211.23+38.850 kAt=4时，I1*0.298；I2*0.47I1I1*kAUS23.1110.5300/0.875230.2983nav1n 220kV 降压变电所设计（说明书） 38I2I2*kAUS8 .3010.530/0.83040.473nav1nI4.0I1+ I211.23+30.850kA第三章第三章 电气设备的选择与校验电气设备的选择与校验3.1 断路器与隔离开关的选择与校验断路器与隔离开关的选择与校验3.1.1 220kV 电压等级Sn=180最大工作电流A4962203Sn1.05Imax一、选 SW2220 型断路器型号额定电压额定电流额定断开电流极限通过电流热稳定电流断开容量固有分闸时间SW2220kV1000A15.8A59kA21kA5000MVA0.05假定主保护动作时间 0.05” ，后备保护 3.9” ，则短路计算时间：tk=0.05”+3.9”+0.05”=4短路点选在主变压器与断路器之间，流经该断路器的短路电流为最大。1、热稳定校验kAI98. 6 kAI67. 60 . 2kAI67. 80 . 4SkAIIItQtktkPk222222226 .18967. 867. 61098. 612410 2由于 tk1,故不计nPQ 220kV 降压变电所设计（说明书） 39SkAQQPk26 .189I2tt=2124=17642kAkQtIt2热稳定满足2、动稳定校验kAIIkishsh8 .1798. 655. 2 55. 2 2kAies59esshii动稳定满足3、校验I6.98INbr=15.8kAkAiNcl=59kAish8 .17kA所以选 SW2220 型断路器二、选 GW6220G型号额定电压额定电流热稳定电流动稳定电流GW6-220G220kV1000A21kA50kA1、热稳定校验SkAQk26 .189I2tt=2125=2205.s2kAkQtIt2热稳定满足2、动稳定校验 220kV 降压变电所设计（说明书） 40kAish8 .17kAies50shiesi动稳定满足所以选GW6-220G 满足要求3.1.2 110kV 电压等级Sn=180MVA最大工作电流一、选 SW4110 型断路器型号额定电压额定电流额定断开电流极限通过电流热稳定电流SW4110kV100A18.4kA55kA21kA1、热稳定校验短路计算时间：tK=4.0SkAIIItQkP22220 . 4220 . 226 .141776.1985.181058.1712410 2由于 tk1，故不计nPQSkAQQPk26 .1417I2tt=2124=998.s2kAI2ttnPQ热稳定满足Aun99111031801.0531.05SnImax 220kV 降压变电所设计（说明书） 412、动稳定校验kAIIkishsh8 .4458.1755. 2 55. 2 2kAies55shiesi动稳定满足选 GW5110GK 满足要求3.1.3 10kV 电压等级电压等级母线分断断路器，最大工作电流为一组变压器的持续工作电流。因此，母线分段设备同三相变压器回路。Sn180/290MVA最大工作电流I4.050kA一、选 SN410G 型断路器：型号额定电压额定电流额定断开电流极限通过电流热稳定电流SW410G10kV600A105kA300kA120kA1、热稳定校验1、热稳定校验kAI50 kAI500 . 2kAI03.500 . 4Aun51965 .103901.0531.05SnImax 220kV 降压变电所设计（说明书） 42SkAIIItQkP22220 . 4220 . 221001103.5050105012410 2由于 tk1,故不计nPQSkAQQPk210011I2tt=12025=720002kAkQtIt2热稳定满足2、动稳定校验kAIIkishsh5 .1275055. 2 55. 2 2kAies300shiesi动稳定满足3、校验I50INbr=105kAkAiNcl=300kAish5 .127kA所以选 SW410G 满足要求二、隔离开关选 GN1010T型号额定电压额定电流热稳定电流动稳定电流GN1010T10kV5000A200kA100kA1、热稳定校验SkAQk210011I2tt=10025=50000.s2kAkQtIt2 220kV 降压变电所设计（说明书） 43热稳定满足2、动稳定校验kAish5 .127kAies200shiesi动稳定满足所以选GN610T 满足要求3.2 电压互感器的选择电压互感器的选择220kV 以上配电装置，当容量准确度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。35kV 及到 110kV 配电装置，一般采用油浸绝缘结构的电压互感器。620kV 屋内配电装置，一般采用油绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的 YH。在需要检查，监视一次回路单项式相接地时，应选用三相五柱式 YH。据以上要求选择如下：型 号电压等级额定变化YDR220220kV100/3100/3220000YDR220110kV100/3100/3110000 220kV 降压变电所设计（说明书） 44JDZJ1010.5kV100/3100/3100003.3电流互感器的选择电流互感器的选择3.3.1 220kV 电压等级电压等级UN220kVImax=496A选 LCW220