220kV降壓變電站電氣部分初步設計

1、220kV 降壓變電站電氣部分初步設計一、待設變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用等分析（一）電力系統(tǒng)規(guī)劃設計的主要容在作電力系統(tǒng)規(guī)劃設計時，首先應對規(guī)劃地區(qū)的近期與遠景負荷進行調查研確定出電力 負荷的樹枝及發(fā)展水平，以作為系統(tǒng)規(guī)劃、變電所布局、電源選點等的依據(jù)。根據(jù)已確定的 電力系統(tǒng)負荷及發(fā)展水平，來進行電力、電量的平衡與電源的規(guī)劃等工作。通常采用的步驟 是：1. 根據(jù)電力負荷發(fā)展的需要及電力系統(tǒng)中現(xiàn)有發(fā)電廠可供電的能力，進行初步電力平衡，計 算出規(guī)劃年限需要增加發(fā)電設備的總容量。2. 根據(jù)國家能源政策與規(guī)劃地區(qū)動力資源的情況， 以及負荷特點與發(fā)布情況， 進行調查研究， 提出幾種電源布點方案；再經(jīng)

2、技術經(jīng)濟比較，選擇一個相對合理的電源布點方案。3. 國家推薦的電源規(guī)模和布點方案，再進行電力、電量平行，確定出規(guī)劃地區(qū)各電廠的建設 規(guī)模與進度。（二）待建變電所的規(guī)劃設計 待建變電所在城市近郊，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，在變電所附近還有地區(qū)負荷， 220KV 有7回線路；110KV送出2回線路；在低壓側10KV有12回線路。可知，該所為樞紐變電所。 另外變電所的所址，地勢平坦，交通方便。二、主變壓器臺數(shù)、類型、容量分析及確定、過負荷能力校驗一）主變壓器容量和臺數(shù)的確定原則5-10 年的主變壓器的容量、臺數(shù)，除依據(jù)輸送容量等原始數(shù)據(jù)外，還應考慮電力系統(tǒng) 發(fā)展規(guī)劃。如果容量選得過大，不僅增加投資，而且

3、也增加了運行時電能損耗；若容量選得 過小，將滿足不了變電所負荷增長的需要，技術上不合理，經(jīng)濟上也不合算。1. 變電所豬變壓器容量的確定原則按變電所建成后 5-10 年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 10-20 年的負荷發(fā)展。 對重要變電所，應考慮一臺主變壓器停運，其余變壓器在計及過負荷能力及允許時間， 滿足I類、II類負荷的供電；對一般性變電所，一臺主變壓器停運，其余變壓器應能滿足全 部時間供電負荷的 70%-80%。2. 主變壓器臺數(shù)的確定原則 與系統(tǒng)有強聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變電所，在一種電壓等級下，主變壓器應不小 于2臺。與系統(tǒng)聯(lián)系較弱的中、小型電廠和低壓側電壓為 6-10KV的變電

4、所或與系統(tǒng)聯(lián)系只是備 用性質時，可知裝 1 臺主變壓器。對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所，可設 3 臺主變壓器。 (二)主變壓器的選擇根據(jù)電力工程電氣設計手冊的要求，并結合變電所的具體情況和可靠性的要求，選 用兩臺統(tǒng)一型號的無勵磁調壓三繞組自耦變壓器。變壓器的最大負荷為pM=Ko" P(2-1)式中 Ko同時率對具有兩臺主變的變電所，其中一臺主變額容量大于等于70%的全部負荷或全部重要負荷。兩者中，取最大值作為確定主變的容量依據(jù)。考慮到變壓器每天的負荷不是均衡的，計及欠負荷期間節(jié)省的使用壽命，可用于在過負荷期間中消耗，故可先選較小容量的主變作過 負荷能力計算，以節(jié)省主變投

5、資。H/iSe=0.7 cos(2-2)由式(2-1)、式(2-2)及表1-1和表1-2可得：Pm=0.9*(42000+1800+900+2100+2400+2000+600)KW=46620KWSe=0.7*46620/ 0.95KW=34352KW經(jīng)計算，一臺主變壓器應接的負荷為 34352KV，先選用兩臺31500KVA勺變壓器進行正常 過負荷能力校驗?？紤]到今后的發(fā)展，故選用兩臺 OSFP60000/220三繞組變壓器。三、220KV 110KV 10KV側主接線接線方式的確定(一) 電氣主接線的設計原則和要求1. 電氣主接線的設計原則電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家

6、經(jīng)濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求的前 提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性 與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經(jīng)濟、美觀的原則。(1) 接線方式：對于變電所的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側應盡可能采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路一變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。在110kV220kV配電裝置中，當出線為2回時，一般采用橋形接線；當出線不超過4回時，一般采用分段單母線接線。在樞紐變電所中，當110220kV出線在4回及以上 時，一般

7、采用雙母接線在大容量變電所中，為了限制 610kV出線上的短路電流，一般可采用下列措施：變壓器分列運行； 在變壓器回路中裝置分裂電抗器或電抗器； 采用低壓側為分裂繞組的變 壓器。 出線上裝設電抗器。根據(jù)電氣接線方式，每回線路均應設有相應數(shù)量的斷路器，用以完成切、合電路任務。(2) 設計主接線的基本要求在設計電氣主接線時，應使其滿足供電可靠，運行靈活和經(jīng)濟等項基本要求。(1) 可靠性：供電可靠是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，電氣主接線也必須滿足這個要求。 在研究主接線時，應全面地看待以下幾個問題： 可靠性的客觀衡量標準是運行實踐，估價一個主接線的可靠性時，應充分考慮長期積 累的運行經(jīng)驗。我國現(xiàn)行設計

8、技術規(guī)程中的各項規(guī)定，就是對運行實踐經(jīng)驗的總結。設計時 應予遵循。 主接線的可靠性，是由其各組成元件(包括一次設備和二次設備)的可靠性的綜合。 因此主接線設計，要同時考慮一次設備和二次設備的故障率及其對供電的影響。 可靠性并不是絕對的，同樣的主接線對某所是可靠的，而對另一些所則可能還不夠可 靠。因此，評價可靠性時，不能脫離變電所在系統(tǒng)中的地位和作用。通常定性分析和衡量主 接線可靠性時，均從以下幾方面考慮： 斷路器檢修時，能否不影響供電。 線路、斷路器或母線故障時，以及母線檢修時，停運出線回路數(shù)的多少和停電時間的 長短，以及能否保證對重要用戶的供電。 變電所全部停運的可能性。(2) 靈活性：主接

9、線的靈活性要求有以下幾方面。 調度靈活，操作簡便：應能靈活的投入（或切除）某些變壓器或線路，調配電源和負 荷，能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求。 檢修安全：應能方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不影響 電力網(wǎng)的正常運行及對用戶的供電。 擴建方便：應能容易的從初期過渡到最終接線，使在擴建過渡時，在不影響連續(xù)供電 或停電時間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，且一次和二次設備等所需 的改造最少。（3）經(jīng)濟性：在滿足技術要求的前提下，做到經(jīng)濟合理。 投資?。褐鹘泳€應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關等一次設備投資；要使控制、 保護方式不過于復雜，以利于運

10、行并節(jié)約二次設備和電纜投資；要適當限制短路電流，以選 擇價格合理的電器設備；在終端或分支變電所中，應推廣采用直降式（110/610kV）變壓器, 以質量可靠的簡易電器代替高壓斷路器。 占地面積?。弘姎庵鹘泳€設計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省構 架、導線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應采用三相變壓器。 電能損耗 少：在變電所中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器。應經(jīng)濟合理的選擇主變壓器的型 式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。2. 主接線的設計步驟電氣主接線的具體設計步驟如下：（1）分析原始資料 本工程情況變電所類型，設計規(guī)劃容量（近期，遠景），主變臺

11、數(shù)及容量等。 電力系統(tǒng)情況電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃（510年），變電所在電力系統(tǒng)中的位置 和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。 負荷情況負荷的性質及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。 環(huán)境條件當?shù)氐臍鉁亍穸?、覆冰、污穢、風向、水文、地質、海拔高度等因素，對 主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。 設備制造情況為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力 和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設計的先進性、經(jīng)濟性和可行性。(2) 擬定主接線方案 根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定出若干個主接線方案

12、。因為 對出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結構等考慮不同，會出現(xiàn)多種接線方 案。應依據(jù)對主接線的基本要求，結合最新技術，確定最優(yōu)的技術合理、經(jīng)濟可行的主接線(3) 短路電流計算對擬定的主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。(4) 主要電器選擇包括高壓斷路器、隔離開關、母線等電器的選擇。(5) 繪制電氣主接線圖將最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。(二) 中性點直接接地系統(tǒng)接地點的選擇 在中性點直接接地系統(tǒng)中，變壓器的接地臺數(shù)及接地點的選擇應根據(jù)繼電保護和通信干擾等方面的要求確定，但在編制遠景短路電流計算阻抗圖時，可按以下原則考慮：( 1)凡是自耦變壓器，其中性點應

13、直接接地或經(jīng)小阻抗接地。雙母(2)凡是中、低壓側有電源的升壓站和降壓變電站至少有一臺變壓器直接接地。3)選擇接地點時應保證任何故障形式都不應使電網(wǎng)解列成為中性點不接地系統(tǒng) 線接有兩臺及以上主變壓器時，可考慮兩臺主變壓器中性點接地。（4）終端變電所的變壓器中性點一般不接地。（ 5）變壓器中性點接地的數(shù)量應使電網(wǎng)所有短路點的零序電抗與正序電抗之比x0/ x1小于 3，以使單相接地時健全相上工頻過電壓不超過閥型避雷器的滅弧電壓，x0/x1 應大于1-1.5 ，以使單相接地短路電流不超過三相短路電流。（6）所有普通變壓器的中性點都應該經(jīng)隔離開關接地，以便于運行調度靈活選擇地點。 當變壓器中性點可能斷開

14、運行時，若該變壓器中性點絕緣不是按線電壓設計，應在中性點裝 避雷器保護。（三）本變電所電氣主接線設計1. 主接線的基本形式和特點 由母線的主接線形式包括單母線和雙母線接線。單母線又分為單母線無分段、單母線有 分段、單母線分段帶旁路母線等形式；雙母線又分為雙母線無分段、雙母線分段、帶旁路母 線的雙母線和二分之三接線等形式。無母線的主接線主要有單元接線、擴大單元接線、橋式接線和多角形接線等。 出于安全、可靠及繼電保護、通信干擾等因素考慮，本設計采用中性點直接接地系統(tǒng)。2. 主接線設計方案按SDJ2-88220kV500kV變電所設計技術規(guī)程規(guī)定：220kV配電裝置出現(xiàn)回路數(shù)為4 回及以上時，宜采用

15、雙母線及其他接線。故設計中考慮了兩個方案。方案 1 采用雙母線接 線，該接線變壓器接在不同母線上，負荷分配均勻，調度靈活方便，運行可靠性高，任一條 母線或母線上的設備檢修，不需要停掉線路，但出線間隔任一設備檢修，此線路需停電。方 案2采用單母線帶旁路母線，該線路簡單清晰，投資略小，出線及主變間隔斷路器檢修，不 需停電，但母線檢修或故障時，220KV配電裝置全停。3. 方案的經(jīng)濟比較在電力系統(tǒng)的規(guī)劃設計時，必須根據(jù)國家現(xiàn)行的有關方針政策和國民經(jīng)濟發(fā)展計劃，對 電源布局和網(wǎng)絡建設提出若干方案，然后對它們進行全面額技術經(jīng)濟比較。通常的步驟是先 在可能的初步方案中篩選出幾個技術上優(yōu)越而又比較經(jīng)濟的方案

16、，然后再進行經(jīng)濟計算。由 此確定出最佳方案。比較時應考慮以下幾個原則：（1）符合國家有關政策的要求。（2）便于過渡并能適應遠景的發(fā)展。（3）技術條件好，運行靈活可靠，管理方便。（4）投資及年運行費用低，并且有分期投資的可能性。（5）國家短缺的原材料消耗少。（6）建設工期短。經(jīng)以上綜合考慮、評定，可知方案 2 是一個既優(yōu)越又比較經(jīng)濟的方案。4. 主接線設計本工程220KV斷路器采用SF6斷路器。其檢修周期長，可靠性高，故不設旁路母線。由于有兩回線路，一回線路停運時，仍滿足 N-1 原則，本設計采用雙母線接線。對110KV側的接線方式，出線僅為2回，按照規(guī)程要求，宜采用橋式接線。以雙回路向 煉鋼廠

17、供電?？紤]到主變不會經(jīng)常投切，和對 線路操作和檢修的方便性，采用橋式接線。對10KV側的接線方式，按照規(guī)程要求，采用單母線分段接線，對重要回路，均以雙回路供電，保證供電的可靠性。考慮到減小配電裝置的占地和占用空間，消除火災、爆炸的隱患 及環(huán)境保護的要求，主接線不采用帶旁路的接線，且斷路器選用性能比少油斷路器更好的真 空斷路器綜上所述,本變電所主電氣接線如圖 3.4 所示。見附錄四、短路電流計算（一）短路電流計算的目的、規(guī)定和步驟1. 短路電流計算的主要目的：進行電氣主接線的比較與選擇；選擇斷路器等電氣設備， 或對這些設備提出技術要求；為繼電保護的設計以及調試提供依據(jù)；評價并確定網(wǎng)絡方案， 研究

18、限制短路電流的措施；分析計算送電線路對通信設施的影響。2. 短路電流計算一般規(guī)定：（1）計算在如下條件下進行：電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行；所有同步電機 都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁） ；短路發(fā)生在短路斷流為最大值的瞬間；所有電源 的電動勢相位角相同；應考慮對短路電流有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。（2）計算短路電流所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最 大運行方式）。（3）應按工程設計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，一般取工程建成 后的 5-10 年。（ 4）短路計算中一般按三相短路計算。在正常接線方式時，以通過設備的短路電流為

19、最 大的地點為短路計算點。在工程設計中，短路電流計算均采用實用計算法，即是在一定的假 設條件下計算出短路電流的各個分量，而不是用微分方程去求解短路電流的完整表達式。3. 計算步驟本節(jié)介紹了適用于工程實用計算的運算曲線法，其計算步驟如下：（ 1）選擇計算短路點。（ 2）繪出等值網(wǎng)絡（次暫態(tài)網(wǎng)絡圖） ，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。3）化簡等值網(wǎng)絡：將等值網(wǎng)絡化簡為以短路點為中心的輻射形式等值網(wǎng)絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗 XE。（ 4）求計算電抗 Xc。（5）由運算曲線查出各電源供給的短路電流周期分量的標幺值。（6）計算短路電流周期分量有名值和短路容量。（ 7）計算短路電流沖擊值。（

20、 8）繪制短路電流計算結果表。（二）短路電流計算過程及其結果為母根據(jù)本變電所電源側 5-10 年的發(fā)展計劃， 計算出系統(tǒng)最大運行方式下的短路電流， 線系統(tǒng)的設計和電氣設備的選擇做好準備。計算過程如下：系統(tǒng)最大運行方式下的短路電流計算，由圖 1-1 得系統(tǒng)等值網(wǎng)絡：發(fā)電機：Xi=X3=X5=X7= Xco =0.124* 100* 0.8=0.198Pn50100* 0 85 X 9= X11 =0.1423*0.85=0.060200變壓器：X2=X=X=X8=Uk* Sd =0.105* 100 =0.167S63X10=2=0.18* 100 =0.240線路：L1: X 13=4=50*

21、0.4*100=0.0378230*230L2: X 15=6=67*0.4*100=0.0507230* 230L3: X17=8=40*0.4*100=0.0302230*230L4: X19=0=60*0.4*100=0.0454230*230主變?yōu)镺SFP7-40000/220三繞組變壓器，經(jīng)查表得其短路電壓百分數(shù)為：U' K(1-2) (%) = 9 U' K(1-3)(%) = 31 U' K(1-3) (%) = 21,降壓組合 100/100/50因是自耦變壓器，所以需要折算：UK(1-2) (%) = U'k(1-2) (%) = 9%USnK

22、(1-3) (%) = U'K(1-3) (%)() = 62%S3NUS2NK(2-3) (%) = U'K(2-3) (%)()=42%S3N各個繞組電壓百分比：U1心1 9%+62%-42%=14.5%U1k2= 9%+42%-62%=-5.5%Uk3= 42%+62%-9%=47.5%得各元件的標幺值：X23=%4=0.145* 100 =0.362540X25=冷=-0.* 型=-0.1375X27=8=0.475* 100 = 1.1875401.220KV側短路(a)兩條線路同時運行時，此時線路阻抗為原來單條阻抗的一半，化簡等值網(wǎng)絡:X 35=關9+冷=0.110

23、X 36=冷+冷=0.09285進行丫- 變換:X 33 X 350.0151*0.1 10 .X 37=%3+*5+=0.0151+0.365+=0.1430X360.09285X33X360.0151*0.09285.X 38=冷+冷+=0.0151+0.09285+=0.1207X350.110X37,X 38,X 34分別為G-4, G-6, &對短路點的轉移電抗。下面將其轉換成計算電抗。4* 50G-4=0.1430* 4=0.35750.8*1002* 200G、6=0.1207* 2 200 =0.5680.85*100基準電流：Idsc二Sn=0.251J3 * 230

24、| dG1-4=4PN =心cos V3Ud0.8* 朽* 230=0.628,2Pn2*200I dG5、6=cos V3Ud 0.85/3*230= 1.18I.=丄* S =_X k <'3*Ud 0.0267100,3* 230=9.40(b) 條線路運行等效電路圖:X 39=X?9+X3=0.129X 40=対+冷=0.0675+0.0507=0.1182作一個進行丫- 變換：X17X390.0302* 0.129 ,X 41=*7+冷+=0.0302+0.129+=0.192X 400.1 182X17X400.0302* 0.1182 /X 42=X7+%o+=0.

25、0302+0.1182+=0.176X390.129冷/42入27分別為G-4 , G5-6 , &對短路點的轉移電抗。下面將其轉換成計算電抗。G-4 : Xc1=Xm 4Pn =0.192* 4*50 =0.48cos * Sd0.8*1002Pn2* 200G、6: X c2=X42=0.176* 2 200 =0.828cos * Sd0.85*100X - k=X9+X=0.0454+0.004=0.0494基準電流:I d(G1-4)=4Pncos . 3U d4* 500.8* “3* 230=0.6282Pncos . 3Ud2* 2000.85* .3* 230=0.1

26、18I d(G5、6)=X kS 二二 1,3*小 0.0494100,3* 230=5.082.110KV側短路(a)兩臺主變同時運行在原有圖的基礎上化簡電路圖如下:X43=X 23 X252= 0.3625 0.1375= 2=0.113計算各電源對短路點的轉移電抗:Ek用單位電流法：Xk= Ii設 I 1=1Ua=I1X34=4, Ua X34I 2=-X 38 X 38 , Ua X34I 3=-X37 X37I K=I 1+I 2+I 3U<=U + |k*XkX34 X34=X 34+(1+)XkX38 X 37=0.0267+(1+ 0.0267 + 0.0267 )*0.

27、1130.1207 0.1430=0.1861X1k=0.X2k=0.186*0.12070.0267=0.84X3k=0.186*0.14300.0267=1X1k,X2k,X3k分別為S-, G-6, G-4對短路點的轉移電抗F面將其轉換成計算電抗G-4:X c1=X414Pncos * S=1* 4*50 =2.50.8*1002Pn2*200G、6： X C2=X42=0.84*=3.953cos * Sd0.85*100GS: X ak=0.基準電流：I d(G1-4)=4Pn=4*50cos、3Ud 0.8* -3*115= 1.262Pncos 3Ud2* 200.85* 3*1

28、15=0.236I d(G5、6)=X kSn =1*100.3*Ud 0.186, 3*115因為計算電抗Xc2>3.45,表明發(fā)電機離短路點電氣距離很遠，可近似認為短路電流的周期分量不隨時間變化，即：G、6：對短路點的短路電流|k=_l|d(G5、6) Xc21I k=_ *2.363=0.5983.953(b)只有一臺主變運行化簡后的等效電路：X 44=X23+X25=0.3625-0.1375=0.225用單位電流法計算各電源對短路點的轉移電抗:X i X iK=X+(1+)+)Xk=0.395X 2 X 3X ik=0.3950.395 ,X 2k=1.4060.281X 3k

29、= 0395 =1.5370.257X1k,X2k,X3k分別為&, G-6 , G-4對短路點的轉移電抗下面將其轉換成計算電抗。G-4 ： X c1=X3k 4Pn=1.537* 4*50 =3.84cos * Sd0.8*1002Pn2* 200G、6： X c2=Xk=1.406* 2 200 =6.62cos * Sd0.85*100GS: X ak=0.395基準電流:I dG1-4=4PNcos V3Ud4*500.8* . 3*115= 1.262Pncos “ 3Ud2* 2000.85* , 3*115=2.36I dG5、6 =X k,3*Ud10.3951003*

30、115= 1.273.10K V側短路(a)兩臺主變運行時，化簡后的等效電路:45 =X 23 X 27= 0.3625 1.18752=0.775用單位電流法計算各電源對短路點的轉移電抗:X 1 X 1E K=X+(1+)+ ')Xk=1.117X 2 X 3X 1k=1.1171 117X 2k=1.117=5.050.2211.117X 3k= 0.186 =6.01X1k,X2k,X3k分別為S-, G-6 , G-4對短路點的轉移電抗F面將其轉換成計算電抗4Pn4*50G-4 : X ci=X3k=6.01* 4 50 =15.025cos * Sd0.8*1002Pn2*2

31、00G、6： X c2=X2k=5.05*=23.765cos * Sd0.85*100GS: X -k=1.117基準電流:,4PnI dG1-4=cos j3Ud4*500.8* .3*10.5= 13.72Pn2* 200I dG5、6= = =25.88cos j3Ud 0.85* J3* 10.51Sn1dsc =X k . 3*Ud 1.117100.3*10.5=4.92因為各計算電抗 *1大于3.45，表明發(fā)電機離短路點電氣距離很遠，可近似認為短路電流的 周期分量不隨時間而變化1G-4對短路點的短路電流I k1=一 *13.75=0.91515.0251G5、6對短路點的短路電

32、流I k2=*25.88=1.23.765所以總的短路電流為：I k1+|k2+|a =0.915+1.+4.92=6.92KA(b) 10K V側短路單臺主變運行系統(tǒng)等值網(wǎng)絡化簡X 46=X23+冷=0.3625+1.1875=1.55用單位電流法計算各電源對短路點的轉移電抗:X 27 X 27E 心冷+(1+d+d )X46=2.488X42 X41 7X ik=2.488X 2k= 2488 =8.8540.281X 3k= 2488 =8.5210.292Xik,X2k,X3k分別為S°°, G-6, G-4對短路點的轉移電抗下面將其轉換成計算電抗。G-4 : X

33、ci=X3k 4Pn =8.521* $ = 1 100 X k 3*Ud 2.4883*10.5 因為各計算電抗Xc1大于3.5，表明發(fā)電機離短路點電氣距離很遠，可近似認為短路電流的周 期分量不隨時間而變化*50 =21.30cos * Sd0.8* 1002* 2000.85*100=41.672PnG、6: X c2二關k=8.854*cos * SGS: X ak=2.488基準電流：I dG1-4= 4PNcos v jUd4*500.8* .3*10.5= 13.7I dG5、6 =2Pncos “ 3Ud= 2* 2000.85* .3*10.5=25.88I dsc=2.21G

34、-4對短路點的短路電流G5、6對短路點的短路電流1I k1= *13.75=0.646 21.31Ik2= *25.88=0.62141.67G&對短路點的短路電流I k=2.21所以總的短路電流為：I k1+I k2+I ka =0.646+0.621+2.21=3.48KA結果見表3和表4其中高壓斷路器的全分閘時間為0.1s。在這里短路的持續(xù)時間是以最大的過電流保護的動作時間來計算的，顯然，如果用主保護的動作時間或主保護存在死區(qū)時用后備保護的動作時間 一定能滿足要求。表3 系統(tǒng)最大運行方式下的短路電流參考值（KA）短路地點運行方式II 0.5|1I 1.5I 2I 2.5I 3I

35、3.5220KV側兩條線路同時運行13.7212.9212.8512.8512.8412.8312.8312.83一條線路運行7.627.067.057.077.097.117.127.13110KV 側兩臺主變同時運行3.853.853.863.863.863.863.863.86一臺主變運行1.951.951.951.951.951.951.951.9510KV 側兩臺主變同時運行8.458.458.458.458.458.458.458.45一臺主變運行4.534.534.534.534.534.534.534.53表4短路電流的持續(xù)時間的最大值（s）220KV側110KV 側10KV

36、側3.63.12.1五、電氣設備的選擇 (一)電氣設備的選擇原則1. 高壓斷路器的選擇 (1)型式。除滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮安裝調試和運行維護的方便，一般 6-35KV選用真空斷路器，35-500KV選用SFi斷路器。(2) 額定電壓的選擇為UN> UNs(3) 額定電流的選擇I N> | max。(4) 額定開斷電流檢驗條件為I Nbr>| t(或| *)式中 I t 斷路器實際開斷時間 ts 的短路電周期分量。 實際開斷時間，為繼電保護主保護動作時間與斷路器固有分閘時間之和。2(5) 熱穩(wěn)定校驗應滿足I t > Qk。(6) 動穩(wěn)定校驗應滿足i es

37、> i m=2. 隔離開關的選擇隔離開關的型式應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合的技術經(jīng)濟比 較后確定。其選擇的具體項目方法與斷路器的( 1)(2)( 3)(4)( 5)(6)相同，不再重復。根據(jù)對隔離開關操作控制的要求，還應該選擇其配用的操作機構。屋式8000A以下隔離開關一般采用手動操作機構； 220KV 及以上高位布置的隔離開關，宜采用電動機構和液壓機 構。(二)電氣設備的選擇 根據(jù)電氣設備選擇的一般原則，按正常運行情況選擇設備，按短路情況檢驗設備。同時 兼顧今后的發(fā)展，選用性能價格比高，運行經(jīng)驗豐富、技術成熟的設備，盡量減少選用設備 的類型，以減少備品備件，也有利

38、于運行、檢修等工作。本設計220KV 110KV選用SF6斷路器，10KV選用真空斷路器。電氣設備選擇和校驗的過程在上頁如下：(a) 220KV高壓斷路器選擇計算數(shù)據(jù)：額定電壓：UN=220KV1.05Sn 1.04*4000 長期工作取大電流：I gmax=110.23Uni 3*220次暫態(tài)電流：I=13.72KA短路電流沖擊值：i sh=1.8、2 I=34.93KA熱效應：Q=Q+Qp短路持續(xù)時間：=tp+tab(tp為繼電保護動作時間，tab為斷路器全開斷時間)t k=3.5+0.仁3.6stk>is可以不計非周期分量的熱效應。所以 Q=Q=蟲(I2+10I2tk/2+I2tk

39、)12=藝* (13.72 2+10*12.852+12.832)122=601.2KAs校驗：I N>I gmaxI Nbr>I( I Nbr斷路器額定開斷電流)動穩(wěn)校驗：i es>i sh( i es為廠家給出的動穩(wěn)電流的幅值)2熱穩(wěn)校驗：I t t>Qk( It為熱穩(wěn)電流)以上校驗證明所選高壓斷路器滿足要求。(b) 220KV隔離開關的選擇:隔離開關的選擇無開斷短路電流的要求，所以不必校驗開斷電流，其他選擇項目與斷路器相同。（c）110K V高壓斷路器的選擇：選擇方法同220KV高壓斷路器，計算數(shù)據(jù)如下：額定電壓：UN=110KV1.05Sn 1.04* 4000

40、 ,長期工作取大電流：I gmax=220.43Un .3*110次暫態(tài)電流：l=3.86KA短路電流沖擊值：i sh=1.8、2 I=9.83KA熱效應：Q=Q+Qp短路持續(xù)時間：=tp+tab（tp為繼電保護動作時間，tab為斷路器全開斷時間）校驗：t k=3.0+0.1= 3.1stk>1s可以不計非周期分量的熱效應。所以 Q=Q=蟲(I2+10I2tk/2+I2tk) 12=3.1*(3.86 2+10*3.862+3.862)122 =46.2KAsI N>I gmaxI Nbr>I"( I Nbr斷路器額定開斷電流)動穩(wěn)校驗：i es>ish（ie

41、s為廠家給出的動穩(wěn)電流的幅值）2熱穩(wěn)校驗：I t t>Qk（ It為熱穩(wěn)電流）以上校驗證明所選高壓斷路器滿足要求。（d）110k V隔離開關選擇:隔離開關無開斷短路電流的要求，其他選擇項目同110KV斷路器。結果見表5-8表5 220KV高壓斷路器的選擇結果設備選型計算數(shù)據(jù)技術數(shù)據(jù)Un(KV)I gmax(A)I"(KA)I sh(KA)Qk(KA)UN(KV)I N(A)I Nbr(KA)i es(KA)It2t(KA2s)SFMk-220/3150220110.213.7234.93601.22203150501007500備注兼顧長遠需要，選用性價比高：運行經(jīng)驗豐富，技術

42、成熟的設備，盡量減少 選用設備的類型。表6 220KV隔離開關的選擇結果設備選型計算數(shù)據(jù)技術數(shù)據(jù)Un(KV)I gmax(A)I"(KA)I sh(KA)Qk(KA)UN(KV)I N(A)I Nbr(KA)i es(KA)It2t2 (KA s)SFMk-220/3150220110.213.7234.93601.22203150501007500備注兼顧長遠需要，選用性價比高：運行經(jīng)驗豐富，技術成熟的設備，盡量減少 選用設備的類型。表7 110KV高壓斷路器的選擇結果設備選型計算數(shù)據(jù)技術數(shù)據(jù)Un(KV)I gmax(A)I"(KA)I sh(KA)Qk(KA)UN(KV

43、)I N(A)I Nbr(KA)i es(KA)It2t(KA2s)SFMk-220/3150220110.213.7234.93601.22203150501007500備注兼顧長遠需要，選用性價比高：運行經(jīng)驗豐富，技術成熟的設備，盡量減少 選用設備的類型。表8 110KV隔離開關的選擇結果設備選型計算數(shù)據(jù)技術數(shù)據(jù)Un(KV)I gmax(A)I"(KA)I sh(KA)Qk(KA)UN(KV)I N(A)I Nbr(KA)i es(KA)It2t2 (KA s)SFMk-220/3150220110.213.7234.93601.22203150501007500備注兼顧長遠需要

44、，選用性價比高：運行經(jīng)驗豐富，技術成熟的設備，盡量減少 選用設備的類型。六、繼電保護的配置（一）繼電保護及其配置要求1.110-220KV 中性點直接接地電網(wǎng)線路保護配置對220kV線路，當接地電阻不大于100時，保護應能可靠地，有選擇地切除故障。如已 滿足裝設一套或二套全線速動保護的條件，則除裝設全線速動保護外，還應裝設接地后備保 護，宜裝設階段式反時限零序電流保護 ; 也可采用接地距離保護， 并輔以階段式或反時限零序 電流保護。對 110kV 線路，如不裝設全線速動保護，則宜裝設階段式或反時限零序電流保護作為接 地短路的主保護級的后備保護；也可采用接地距離保護作為主保護及后備保護，并輔之以

45、階 段式或反時限零序電流保護。2.35KV 及以下中性點非直接接地電網(wǎng)中線路保護配置35KV （包括60KV及以下中性點非直接接地電網(wǎng)中線路的相間短路保護必須動作于斷路 器跳閘，單相接地時，由于接地電流小，三相電壓仍能保持平衡，對用戶沒有很大影響。因 此，單相接地時，由于接地電流小，三相電壓仍能保持平衡，對用戶沒有很大影響。因此， 單相接地保護一般動作于信號，但單相接地對人身和設備的安全產(chǎn)生危害時，就應動作于斷 路器跳閘。相間短路的電流電壓保護通常是三段式保護。第I段為無時限電流速斷保護或無時限電 流閉鎖電壓速斷保護；第U段為帶時限電流速斷保護或帶時限電流閉鎖電壓速斷保護；第川 段為過電流保護

46、或低電壓閉鎖的過電流保護。但根據(jù)被保護線路在電網(wǎng)中的地位，在能滿足 選擇性、靈敏性和速動性的前提下，也可裝設I、川段，u、川段或只裝設第川段保護。3.變壓器保護配置變壓器設施電力系統(tǒng)普遍使用的重要電氣設備。它的安全運行直接關系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運行，特別是大容量變壓器，一旦因故障而損壞造成的損失就更大。因此必須針對變壓器的故障和異常工作情況，根據(jù)其容量和重要程度，裝設動作可靠、性能良好的繼電保護裝置。一般包括：瓦斯保護、縱聯(lián)差動保護、過電流保護、零序電流保護、過電壓保護、過勵磁保護、過負荷保護、非全相保護等。（二）繼電保護配置1. 主變壓器的保護。按照 BG 14285 93繼電保護和安全自

47、動裝置技術規(guī)程的要求，并考慮到采用微機保護的具體情況，采用雙主雙后的配置方式：差動保護、復合電壓閉鎖的過 電流保護、過負荷保護、零序過電流保護及瓦斯、油溫、油位、繞組溫度、壓力釋放等非電 量保護。主變壓器做機保護可按主、后分開單套配置，主保護與后備保護宜引自不同的電流互感 器二次繞組?；虿捎弥骱笠惑w雙套配置，每套保護分別引自不同的電流互感器二次繞組。主變壓器主保護：二次諧波制動的差動保護、電流速斷保護；高壓側后備保護：包括復 合電壓（方向）過流保護、零序方向過流、零序過流過壓保護、過負荷保護，及間隙零序過 流保護；低壓側后備保護：包括復合電壓（方向）過流保護、零序過電壓保護、過負荷保護； 本體

48、保護有變壓器瓦斯及調壓開關的瓦斯保護 （含重瓦斯和輕瓦斯） ；并裝設專用故障錄波插 件。主變壓器按雙重化配置電氣量保護和一套非電量保護。采用兩套完整、獨立并且是安裝 各自柜的保護裝置，每套保護均配置完整的主、后備保護，選用主后備一體裝置。2.220KV 的保護。裝設高頻保護作為主保護，電流保護作為后備。220kV 配置雙套光纖分相電流差動保護 : 含分相電流差動元件為快速主保護，有三段式相 間和接地距離作為后備保護。220kV母聯(lián)配置過流、速斷及充電保護。每一套 220kV線路保 護均應含重合閘功能，可實現(xiàn)單重、三重、禁止和停用方式。3.110KV 的保護。設置距離保護，以電流保護作為后備。每

49、回 110kV 線路的電源側變電站一般宜配置一套線路保護裝置， 負荷側變電站可以不 配。保護應包括完整的主段相間和接地距離、四段零序方向過流保護。每回 110kV 環(huán)網(wǎng)線及 電廠井網(wǎng)線、長度低于 10km 短線路宜配置一套縱聯(lián)保護。 三相一次重合閘隨線路保護裝置 配置， 重合閘可實現(xiàn) " 三重 " 和停用方式。4.10KV 的保護。設置兩段式電流保護。不接地系統(tǒng)配置微機型三段式相間電流保護及三相一次重合閘架空線路） ；低電阻接地系統(tǒng)還應配置零序電流保護。如果電流保護不能滿足需要應根據(jù)實際選擇配置相間距離保護 或全線速動保護。七、防雷規(guī)劃變電所（特別是高壓大型變電所）是多條輸電線路的交匯點和電力系統(tǒng)的樞紐。輸電線 路的雷害事故相對來說影響面還比較小，而且現(xiàn)代電網(wǎng)大多具有備用供電電源，所以輸電線 路的雷害往往只導致電網(wǎng)工況的短時惡化；變電所的雷害事故就要嚴重得多，往往導致大面 積停電。其次，變電設備（其中最主要的是電力變壓器）的絕緣水平往往低于線路絕緣，而 且不具備自恢復功能，一旦因雷電過電壓發(fā)生擊穿，后果十分嚴重。不過另一方面，變電所 的地域比較集中，不像線路那樣綿綿延伸，因而也比較容易加強集中保護。總之，變電所的 防雷保護與輸電線