220kV變電站設(shè)計[共125頁]

引 言發(fā)電廠及電力系統(tǒng)的畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學生綜合運用所學理論知識,獨立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環(huán)節(jié)。本設(shè)計是根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求, 針對 220/60KV降壓變電所畢業(yè)設(shè)計論文。 本次設(shè)計主要是一次變電所電器部分的設(shè)計,并做出闡述和說明。論文包括選擇變電所的主變壓器的容量、臺數(shù)和形式,選擇待設(shè)計變電所所含有的各種電氣設(shè)備及其各項參數(shù),并且通過計算,詳細的校驗了民眾不同設(shè)備的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定,并對其選擇進行了詳盡的說明。同時經(jīng)過變壓器的選擇和變電所所帶負荷情況,確定本變電所電氣主接線方案和高壓配電裝置及其布置方式,同時根據(jù)變電所的電壓等級及其在電力網(wǎng)中的重要地位進行繼電保護和自動裝置的規(guī)劃設(shè)計,最后通過對主接線形式的確定及所選設(shè)備的型號繪制變電所的斷面圖、平面圖、和繼電保護原理圖,同時根據(jù)所繪制的變電所平面圖計算變電所屋外高壓配電裝置的防雷保護,并繪制屋外高壓配電裝置的防雷保護圖。第一篇 畢業(yè)設(shè)計說明書1 變電所設(shè)計原始資料1.1 設(shè)計的原始資料及依據(jù)(1) 待設(shè)計變電所建成后主要向工業(yè)用戶供電,電源進線為 220KV兩回進線,電壓等級為 220/60KV。(2) 變電所地區(qū)年平均溫度 14,最高溫度 36,最低溫度 -20。(3) 周圍空氣無污染。(4) 出線走廊寬闊,地勢平坦,交通方便。(5) 變電所 60KV負荷表：（重要負荷占總負荷的 80%,負荷同時率為 0.7 ,線損率 5%,Tmax=5600小時）表 1.1 變電所 60kV負荷表序號 負荷名稱 最大負荷（ KW） 功率出線 出線附注近期 遠期因數(shù) 方式 回路數(shù)1 建成機械廠 18000 25000 0.95 架空 2 有重要負荷2 化肥廠 8000 10000 0.95 架空 2 有重要負荷3 重型機械廠 10000 13000 0.95 架空 2 有重要負荷4 拖拉機廠 15000 20000 0.95 架空 2 有重要負荷5 冶煉廠 10000 15000 0.95 架空 2 有重要負荷 6 煉鋼廠 12000 18000 0.95 架空 2 有重要負荷(6) 電力系統(tǒng)接線方式如圖所示：圖 1.1 電力系統(tǒng)接線方式圖系統(tǒng)中所有的發(fā)電機均為汽輪發(fā)電機,送電線路均為架空線,單位長度正序電 抗為 0.4 歐姆/ 公里2 主變壓器的選擇變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備,他利用電磁感應(yīng)原理,把一種電壓等級的交流電能轉(zhuǎn)換成頻率相同的另一種電壓等級的交流電能。在各級電壓等級的變電所中,變壓器是主要電器設(shè)備之一,擔負著變換網(wǎng)絡(luò)電壓、進行電力傳輸?shù)闹匾蝿?wù),確定合理的變壓器容量是變電所安全可靠供電和系統(tǒng)正常進行的保證。2.1 主變?nèi)萘窟x擇的有關(guān)規(guī)定及原則2.1.1 主變?nèi)萘康倪x擇及確定根據(jù)變電所設(shè)計中的有關(guān)規(guī)定(1) 正確的選擇主變?nèi)萘?要繪制變電所的年及日負荷曲線,并以曲線得出的變電所的年、日最高負荷和平均負荷。(2) 一般按變電所建成后 510 年的規(guī)劃負荷進行選擇。(3) 主變?nèi)萘康拇_定：變電所一般裝設(shè)兩臺主變壓器,其中一臺（組）變壓器停運后,其余變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負荷的 70%,在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)應(yīng)保證擁護的一級和二級負荷。即滿足 S N 0.7PZMAX 。（PZMAX為綜合最大負荷）若變電所有其他能源可供保證在主變停運后用戶的一級負荷則可裝設(shè)一臺主變壓器。2.1.2 主變?nèi)萘康倪x擇根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊 電氣一次部分的有關(guān)規(guī)定為保證供電的可靠性,對有重要負荷的依次變電所應(yīng)裝設(shè)兩臺主變壓器最好。2.1.3 主變壓器形式的選擇(1) 根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊電氣一次部分,在不受運輸條件限制的情況下,在 330KV 及以下的變電所均應(yīng)選用三相變壓器,若因制造和運輸條件限制,在220KV 的變電所中,可采用單相變壓器組。當裝設(shè)一組單相變壓器是,應(yīng)考慮裝設(shè)備用相,當主變超過一組,且各組容量滿足全所負荷的 75%時,可不裝設(shè)備用相(2) 當系統(tǒng)有調(diào)壓要求時,應(yīng)采用有載調(diào)壓壓氣,對新建的變電所,從網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟運行的觀點考慮,應(yīng)注意選用無載調(diào)壓變壓器,來節(jié)省工程造價。(3) 與兩個中性點直接接地系統(tǒng)連接的變壓器,除降壓負荷較大或與高、中壓見潮流不定情況外,一般采用自耦變壓器,但仍需做技術(shù)經(jīng)濟比較。2.1.4 主變壓器的冷卻方式主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷,強迫油循環(huán)風冷,強迫油循環(huán)水冷,強迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。小容量變壓器一般采用自然風冷卻,大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷。2.1.5 主變壓器繞組的連接方式變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致,否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有 Y 和,高、中、低三側(cè)繞組的組合要根據(jù)工程具體情況確定。具有直接由高壓降為低壓供電條件的變電所,為簡化電壓等級,減少重復(fù)降壓容量,可采用雙繞組。3 主接線形式的選擇及說明電氣主接線是多種主要電氣設(shè)備（如發(fā)電機、變壓器、開關(guān)、互感器、線路、電容器、電抗器、母線、避雷器等）按一定順序要求連接而成的,是分配和傳送電能的總電路。將電路中各種電器設(shè)備統(tǒng)一規(guī)定的圖形符號和文字符號繪制成的電氣連結(jié)圖,稱為電氣主接線圖。變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要部分。主接線的確定對變電所的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行以及對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護擬定等都有著密切的關(guān)系。由于發(fā)電、變電、輸配電和用電是同時完成的,所以主接線設(shè)計的好壞不僅影響電力系統(tǒng)和變電所本身,同時也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。因此,主接線設(shè)計是一個綜合性問題。3.1 主接線的設(shè)計原則根據(jù)設(shè)計規(guī)程,變電所主界限應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求。同時還應(yīng)考慮以下的因素：1) 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。2) 近期和遠期的發(fā)展規(guī)模。3) 負荷的重要性分級和出現(xiàn)回數(shù)的多少對主接線的影響。4) 主變臺數(shù)對主接線的影響。5) 備用容量的有無和大小對主接線的影響。3.1.1 設(shè)計主接線的設(shè)計原則及基本要求3.1.1.1 可靠性1）應(yīng)重視國內(nèi)外長期運行實踐經(jīng)驗及其可靠性的定性分析2）主接線的可靠性包括一次部分和二次部分在運行中的可靠行的綜合3）主接線的可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的可靠性程度, 采用可靠性能高的電氣設(shè)備可以簡化接線3.1.1.2 可靠性的具體要求：1）斷路器檢修時,不影響對系統(tǒng)的統(tǒng)電2）斷路器或母線故障及母線檢修時, 盡量減少可停運回路數(shù)和停用時間, 并且保證一級負荷及全部或大部分二級負荷供電3）精良避免全部停運的可能性3.1.1.3 靈活性主接線的靈活性有以下幾方面的要求：1) 調(diào)度要求, 可以靈活的投入和切除變壓器、 線路、 調(diào)配電源和負荷, 能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下,檢修方式下以及特殊運行方式下的條度要求。2) 檢修要求,可以方便地停運斷路器, 母線及其繼電保護設(shè)備進行安全檢修且不至于影響對擁護的供電。3.1.1.4 經(jīng)濟性1) 投資省a. 主接線力求簡單,以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器等一次設(shè)備。b. 要能使斷電保護和二次回路不過于復(fù)雜,以節(jié)省二次設(shè)備和控制電路。c. 要能限制短路電流,以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器。2) 占地面積小主接線設(shè)計要為配電裝置創(chuàng)造條件,精良使占地面積減少。3) 電能損失小經(jīng)濟合理的選擇主變壓器的種類、容量和數(shù)量,要避免因兩次變壓而增加電能損失。3.2 主接線的選擇根據(jù)規(guī)程知： 110220KV配電裝置中的出現(xiàn)回路數(shù)為 4 回時,一般采用單母線分段的接線形式。對于在系統(tǒng)中居重要地位的配電裝置, 220KV出線為 4 回及以上時,也可裝設(shè)專用旁路短路器。 而雙母線運行方式在 6220KV電壓的配電裝置中,通常是以保證用戶供電,具備必須的可靠性。根據(jù)上述以及本變電所所處系統(tǒng)和負荷性質(zhì)的要求, 初步確定主接線方案： 第一種方案是一次側(cè) （220KV）采用單母線分段的接線形式,二次側(cè)（ 60KV）采用雙母帶旁路的接線形式；第二種方案是一次側(cè)（220KV）采用雙母線分段帶旁路的接線形式,而次側(cè)（ 60KV）采用雙母線分段的接線形式。第一種方案主接線圖：圖 3.1 第一中方案主接線圖此種方案的特點：一次側(cè)（220KV）采用單母線分段的接線形式優(yōu)點：單母分段可進行分段檢修,對于重要負荷可以從不同段引出兩個回路,使重要負荷有兩個電源供電,在這種情況下,但一段母線發(fā)生故障時,由于分段斷路器在繼點保護裝置的作用下能自動將故障切除,因而保證了正常段母線不間斷供電和不致使重要負荷停電。缺點：當出線為雙回路時,常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。二次側(cè)（60KV）采用雙母接線形式雙母線的兩組母線同時工作,并通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器并聯(lián)運行,電源與負荷平均分配在兩組母線上。由于母線繼電保護的要求,一般某一回固定與某一組母線連接,以固定連接方式運行。優(yōu)點：1）供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作,可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷；一組母線故障后,能迅速恢復(fù)供電；檢修任一出線斷路器時,該回路不停電。2 ）調(diào)度靈活。各個電源和各個負荷可以任意分配到某一組母線上,能靈活地適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要。3 ）擴建方便。向雙母線的左右任何一個方向擴建,均不影響兩組母線的電源和負荷均勻分配,不會引起原有回路的停電。當有雙回架空線路時,可以順序布置,以致連接不同的母線段時,不會如單母線分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。4 ）便于試驗。當個別回路需要單獨進行試驗時,可將該回路分開,單獨接至一組母線上。缺點：在倒母線的操作過程中,使用隔離開關(guān)切換有負荷電流的電路,操作過程比較復(fù)雜,容易造成誤操作。其次是雙母線接線平時只有一組母線工作,因此,當工作母線短路時仍要使整個配電裝置短時間停止工作,在檢修任一回路的斷路器時,此回路仍需要停電。另外,增加了母線隔離開關(guān)的數(shù)目和有色金屬的消耗量,并且使配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,故經(jīng)濟性較差。第二種方案主接線圖一次側(cè)（220KV）采用雙母線分段帶旁路接線形式二次側(cè)（60KV）采用雙母線分段接線形式圖 3.2 第二中方案主接線圖此種方案的特點：雙母線接線形式的特點：為了避免單母分段在母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時,連接在該段母線上的回路都要在檢修期間長時間停電,而發(fā)展成雙母線這種接線,每一回路都通過一臺斷路器和兩組隔離開關(guān)連接到兩組母線上,兩組母線同時工作,并通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器并聯(lián)運行。優(yōu)點：a. 可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。b. 檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時,只需停該回路。c. 母線故障后,能迅速恢復(fù)供電。d. 調(diào)度靈活。e. 擴建方便。f. 便于試驗。缺點：增加了母線長度和使每回路增加了一組母線隔離開關(guān),還使配電裝置架構(gòu)增加,占地面積增大,投資增多,由于隔離開關(guān)較多,容易誤操作。3.3 主接線的確定兩種方案進行比較：首先,一次側(cè)兩種接線形式的比較：雙母分段雖然較單母線在可靠性和調(diào)度靈活上優(yōu)越,但單母線分段可以解決這個問題,而且占地面積也較小。雙母線接線形式占地面積較大,投資較高。所以通過以上的比較,最終確定一次側(cè)（ 220KV）采用單母線分段的接線形式。其次,二次側(cè)兩種接線形式的比較：雙母線分段的接線增加了隔離開關(guān)和斷路器的數(shù)量,接線復(fù)雜,其平時只有一組母線運行,所以當工作母線短路時,仍要使整個配電裝置短時間停止工作,擴大了停電時間。而雙母帶旁路的接線不僅經(jīng)濟性要優(yōu)于前者,而且在母線故障后,恢復(fù)供電的速度也高于前者,同時,雙母線接線調(diào)度靈活,擴建方便,所以通過上述的比較,二次側(cè)（ 60KV）最終選定雙母帶旁路接線的接線形式。最后,通過前面對一次側(cè)（ 220KV）和二次側(cè)（ 60KV）接線的經(jīng)濟性,可靠性,靈活性等各方面的綜合比較,同時考慮本所的進線,出線的回數(shù)以及重要負荷的分布等因素,一次側(cè)（ 220KV）采用單母線分段的接線形式,二次側(cè)（ 60KV）采用雙母帶旁路的接線形式。4 短路計算4.1 短路電流計算的目的短路電流計算的主要目的是為了選擇斷路器等電器設(shè)備或?qū)@些設(shè)備提出技術(shù)要求；評價并確定網(wǎng)絡(luò)方案,研究限制短路電流措施；為繼電保護設(shè)計與調(diào)試提供依據(jù)；分析計算送電線路對通訊設(shè)施的影響等。4.2 短路的基本類型三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路,其中三相短路是對稱短路。一般長用的短路電流值有：短路電流的沖擊值,即短路電流最大瞬時值。：超瞬變或次暫態(tài)短路電流的有效值,即第一周期短路電流周期分量有效值。：穩(wěn)態(tài)短路電流有效值。4.3 短路電流計算的基本假定短路電流實用計算中,采用的假設(shè)條件和原則為：1) 正常工作時,三相系統(tǒng)對稱運行。2) 所有電源的電動勢相位角相同。3) 系統(tǒng)中的電機均為理想電機,轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱；定子三相繞組空間位置相差0120電氣角度。4) 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和, 即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化。5) 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行, 其中 50%負荷 接在高壓母線上,50%負荷接在系統(tǒng)側(cè)。6) 同步電機都具有自動調(diào)勵裝置（包括強行勵磁）。7) 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。8) 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。9) 除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡(luò)的短路電流外,元件的電阻忽略不計。10) 元件的計算參數(shù)均取其額定值,不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。11) 輸電線路的電容忽略不計。4.4 短路計算的一般規(guī)定1) 驗算導(dǎo)體和電器的動穩(wěn)定, 熱穩(wěn)定以及電器開斷電流所有的短路電流, 確定短路電流時,應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式,而不應(yīng)按僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。2) 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流, 在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中, 應(yīng)考慮具有反饋作用的異步電動機的影響。3) 選擇導(dǎo)體和電器時, 對不帶電抗器回路的計算, 計算短路點應(yīng)選擇在正常方式時的短路電流為最大的地點。4) 導(dǎo)體和電容的動穩(wěn)定,熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路計算。4.5 計算步驟(1) 畫等值電抗圖1) 首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷開關(guān),線路電容,各元件電阻。2) 選取基準容量和基準電壓。3) 計算各元件的電抗標么值。(2) 選擇計算短路點1) 求各短路點在系統(tǒng)最大運行方式下的各點短路電流。2) 各點三相短路時的最大沖擊電流和短路容量。3) 列出短路電流計算數(shù)據(jù)表。4.6 計算方法標么值：取基準容量 ,基準電壓 計算公式：發(fā)電機：變壓器：附：線路中的每千米線路阻抗取 X=0.4/KM線路：短路電流沖擊值：標么值轉(zhuǎn)為有名值：4.7 短路計算的結(jié)果表 4.1 短路計算結(jié)果表單位 220KV側(cè) 60KV側(cè) 基準容量 MVA 100 100基準電壓 KV 230 66短路電流有名值 KA 4.31 6.52沖擊電流有效值 KA 6.5 9.8沖擊電流 KA 10.99 16.635 主要電氣設(shè)備的選擇5.1 設(shè)計原則(1) 總的原則：按照正常工作條件進行選擇,按照短路條件進行校驗。(2) 一般原則：1）應(yīng)滿足正常工作條件下的電壓和電流的要求2）應(yīng)滿足安裝地點和使用環(huán)境條件要求3）應(yīng)滿足在短路條件下的熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定要求4）應(yīng)考慮操作的頻繁程度和開斷負荷的性質(zhì)5）對電流互感器的選擇應(yīng)計及其負載和準確度級別6）選用的新產(chǎn)品應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù), 并經(jīng)正式鑒定合格。 在特殊情況下,選用未經(jīng)鑒定的新產(chǎn)品時,應(yīng)經(jīng)上級批準。5.2 高壓斷路器的選擇和校驗項目高壓斷路器按下列項目選擇和校驗： (1) 型式和種類； (2)額定電壓； (3)額定電流； (4) 開斷能力校驗； (5)額定關(guān)合電流； (6)動穩(wěn)定校驗； (7)熱穩(wěn)定校驗。1) 按額定電壓選擇高壓斷路器的額定電壓應(yīng)大于或等于所在電網(wǎng)的額定電壓 , 即 。2) 按額定電流選擇高壓斷路器的額定電流應(yīng)大于或等于它的最大持續(xù)工作電流 , 即 。當斷路器使用環(huán)境溫度不等于設(shè)備基準環(huán)境溫度時,應(yīng)對斷路器的額定電流進行修正。3) 按開斷電流選擇在給定的電網(wǎng)電壓下,高壓斷路器的額定開斷電流應(yīng)滿足 。式中 斷路器實際開斷時間秒的短路電流全電流有效值。4) 按額定關(guān)合電流選擇要求斷路器的額定開合電流應(yīng)不小于最大短路電流沖擊值,即 。.5)動穩(wěn)定校驗高壓斷路器的極限通過電流峰值應(yīng)不小于三相短路時通過斷路器的沖擊電流 ,即 6)熱穩(wěn)定校驗高壓斷路器的短時允許發(fā)熱量應(yīng)不小于三相短路電流發(fā)出的熱量 ,即本變電所 220KV側(cè)選用型號為LW 220 的斷路器 ,60KV側(cè)選擇型號為LW663斷路器 ,見表 5.1:表 5.1 斷路器型號選擇表設(shè)備名稱 安裝地點 型號斷路器 220KV側(cè)LW22060KV側(cè)LW6635.3 隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)的選擇, 除了不校驗開斷能力外, 其余與斷路器的選擇相同 ,因為隔離開關(guān)與斷路器串聯(lián)在回路中, 網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)短路故障時 ,對隔離開關(guān)的影響完全取決于斷路器的開斷時間 ,故計算數(shù)據(jù)與斷路器選擇時的計算數(shù)據(jù)完全相同 .a.額定電壓 b 額定電流 c 型式和結(jié)構(gòu) d 動穩(wěn)定校驗 e 熱穩(wěn)定校驗220KV 側(cè)選擇型號為 GW6220的隔離開關(guān)和 GW7220的隔離開關(guān) ,60KV 側(cè)選擇型號為 GW563 的隔離開關(guān) ,見表 5.2:表 5.2 隔離開關(guān)型號選擇表隔離開關(guān) 220KV側(cè)進線 GW6 220220KV側(cè)出線 GW7 22060KV側(cè) GW5 635.4 電壓互感器的選擇1) 按額定電壓選擇式中：U1電網(wǎng)電壓； Ue1電壓互感器一次繞組額定電壓2) 按準確級和容量選用于電度計量的電壓互感器 ,準確度不低于 0.5 級,用于電流、 電壓測量的準確度不應(yīng)低于 1 級,用于繼電保護不應(yīng)低于 3 級.3) 結(jié)構(gòu)種類選擇60KV 及以上可選串級式電壓互感器 .110KV 及以上可選用電容分壓式電壓互感器 .a 220KV 側(cè)選擇型號為 JDCF220 的電壓互感器 .b 60KV 側(cè)選擇型號為 JDCF63 的電壓互感器 .表 5.3 電壓互感器型號選擇表電壓互感器 220KV側(cè) JDCF22060KV側(cè) JDCF635.5電流互感器的選擇選擇電流互感器應(yīng)滿足繼電保護、自動裝置和測量儀表的要求。(1) 按一次額定電壓和額定電流選擇電流互感器的一次額定電壓和額定電流必須滿足：e , 其中： 、 電流互感器一次額定電壓和額定電流 ;、 電流互感器安裝處一次回路工作電壓和一次回路最大工作電流。變壓器中性點引出的電流互感器只取額定電流的 30%。(2) 按準確度級及副邊負荷選擇為了保證測量儀表的準確度,電流互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級。因此,需先要知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準確級的要求,并按準確等級要求最高的表計選擇電流互感器,具體要求如下：1) 裝設(shè)在發(fā)電機、電力變壓器、調(diào)相機、 廠用饋線、 出線等回路中的電度表及所有用于計算電費的電度表用電流互感器,其準確等級應(yīng)為0.5級。2) 供運行、監(jiān)視、估算電能的電度表、 功率表和電流表用電流互感器, 其準確等級應(yīng)為1級。3) 供指示被測數(shù)值是否存在或大致預(yù)計被監(jiān)測數(shù)值的表計用的電流互感器, 其等級為3級和 10級。其二次側(cè)所接負荷 S2,應(yīng)不大于該準確級所規(guī)定的額定容量 Se2,即 Se 2 S2=I e22Z2其中： Z2為二次負荷阻抗； I e2為二次額定電流,由于本次設(shè)計中外接阻抗 Z2未作規(guī)定,因此本項可略去。(3)熱穩(wěn)定校驗電流互感器的熱穩(wěn)定能力,以 1 秒鐘通過的一次額定電流倍數(shù) 表示,熱穩(wěn)定按下式校驗：式中 中允許通過一次額定電流熱穩(wěn)定倍數(shù)。(4)動穩(wěn)定校驗（內(nèi)部） 電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)本變電所 220KV側(cè)選擇型號為LB6220 的電流互感器 ,60KV側(cè)選擇型號為LCWB563 的電流互感器 ,見表 5.4:表 5.4電流互感器型號選擇表電流互感器 220KV側(cè)LB622060KV側(cè)LCWB5 635.6 母線的選擇母線的選擇包括母線材料和母線截面的選擇.a、電流分布均勻； b、機械強度高；c、散熱良好； d、有利于提高電暈起始電壓；e、安裝、檢修簡單、連接方便。(1) 截面選擇說明a、為了保證母線的長期安全運行,母線在額定環(huán)境溫度 0 和導(dǎo)體面正常發(fā)熱 允許最高溫度 e下的允許電流應(yīng)大于或等于流過導(dǎo)體的最大持續(xù)工作電流 即： (K為溫度修正系數(shù) ) 。b、熱穩(wěn)定校驗根據(jù)上述情況選擇的導(dǎo)體截面 S,還應(yīng)校驗其在短路條件下的熱穩(wěn)定。其公式為：2式中： 根據(jù)熱穩(wěn)定決定的導(dǎo)體最小允許截面（ mm） 穩(wěn)定短路電流（ A）； 短路電流等值發(fā)熱時間； 集膚效應(yīng)系數(shù)； C 熱穩(wěn)定系數(shù),其值與材料及發(fā)熱溫度有關(guān)。根據(jù)計算結(jié)果本變電所選用 :1) 220KV側(cè)選擇母線型式為鋼芯鋁母線,型號為LGJ240/30,不需進行動穩(wěn)定校驗.2) 60KV側(cè)選擇母線型式為組合導(dǎo)線,型號為LGJ800/55,不需進行動穩(wěn)定校驗表 5.5 母線型號選擇表 .母線220KV側(cè)LGJ240/3060KV側(cè)LGJ800/555.7 避雷器的選擇(1) 避雷器的設(shè)計原則1) 配電裝置的每組母線上應(yīng)裝設(shè)避雷器 .2) 110220KV線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器 .避雷器也是目前廣泛使用的 ,但它存在著各種電壓作用下的老化問題, 壽命和熱穩(wěn)定問題,在價格上同磁吹閥型避雷器相比沒有明顯的優(yōu)越性 ,在特殊情況下才被使用.管型避雷器由于動作時形成截波對變壓器的縱向絕緣不利 ,所以不被采用 .FZ 避雷器的造價遠遠低于 FC2避雷器,兩者的工作能力相差不大 ,從經(jīng)濟性考慮本設(shè)計全部選用 FZ 避雷器,見表 5.6:表 5.6 避雷器型號選擇表避雷器 220KV側(cè) FZ220J60KV側(cè) FZ60主變中性點 FZ1106 高壓配電裝置的規(guī)劃6.1 高壓配電配置和設(shè)計原則及要求配電裝置是變電所的一個重要組成部分 ,電能的匯集和分配是通過各級電壓的配電一實現(xiàn)的,因此,在設(shè)計配電裝置時應(yīng)滿足以下要求 :1) 保證工作的可靠性和防火性的要求 .保證工作人員的人身安全 .2) 保證工作人員的人參安全。3) 保證操作、維護、檢修的方便 .在配電裝置的具體設(shè)計中,應(yīng)遵循電力工業(yè)管理法則、高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程、 建筑設(shè)計防火規(guī)范等有關(guān)規(guī)定,高壓配電裝置設(shè)計的一般原則 :1) 節(jié)約用電.2) 運行安全和操作巡視方便 .3) 便于檢修和安裝 .4) 節(jié)約材料,降低造價.屋內(nèi)、外配電裝置中各項安全凈距尺寸,在高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)程中被分為 A、B、C、D、E 五項,作為設(shè)計配電裝置時的根據(jù),其中 A 值是基礎(chǔ),其余各值是在 A 值的基礎(chǔ)上,加上運行維護、搬運和檢修工具活動范圍及施工誤差等尺寸而得.各項凈距數(shù)值可查閱有關(guān)規(guī)程 .屋外配電裝置與屋內(nèi)配電裝置的比較,所具有的特點 :1) 屋外配電裝置的土建工程量少,施工時間短 ,接生建筑材料,降低了基建投資。2) 相鄰回路電器之間的距離較大 ,大大減少了事故蔓延的危險性 .3) 巡視檢查清楚,便于擴建和設(shè)備更新 .4) 維護操作不方便 ,以為隔離開關(guān)的操作以及對各種開關(guān)電器的巡視檢查 ,在任何天氣條件都必須在露天進行 .(1) 占地面積大 .屋外配電裝置根據(jù)電器和母線布置的高度可分為中型、高型和半高型等型式 .中型配電裝置是所有開關(guān)電器都安裝在較低的基礎(chǔ)和支架上, 母線一般采用絞線和懸垂絕緣子串組 ,懸掛在門型構(gòu)架上 ,母線水平面高于開關(guān)電器的水平面。高型配電一是指開關(guān)電器分別安裝在幾個水平面內(nèi),斷路器安裝在地面基礎(chǔ)支架上,母線隔離開關(guān)在斷路器之上 ,主母線又在母線隔離開關(guān)之上或兩組母線上下重疊,母線一般采用絞線和懸垂絕緣子串懸掛在構(gòu)架上 .其特點是布置緊湊、 集中,占地面積小,操作維護條件較差兩組母線隔離開關(guān)分層操作 ,路徑較長,容易引起誤操作 .半高型配電裝置指其布置處于中型和高型配電裝置之間 ,即僅將母線與斷路器、電流互感器等重疊布置 .6.2 設(shè)備的配置6.2.1 隔離開關(guān)的配置1) 接在變壓器引處線上或中性點上的逼雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān) .2) 接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān) .3) 斷路器兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān),以便檢修斷路器時隔離電流 .4) 中性點直接接地的普通形變壓宜配置隔離開關(guān)6.2.2 電壓互感器的配置1) 電壓互感器的數(shù)量和配置與主接線有關(guān) ,應(yīng)滿足測量、保護、同期和自動裝置的要求.2) 60220KV 電壓等級的每組主接線的三相應(yīng)裝電壓互感器 .3) 當需監(jiān)視和檢測線路有無電壓時 ,出線側(cè)的一組上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器 .6.2.3 電流互感器的配置1) 凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器 ,其數(shù)量應(yīng)滿足測量儀表、保護和自動化的要求 .2) 在未裝設(shè)斷路器的發(fā)電機和變壓器中性點,應(yīng)裝設(shè)電流互感器 .3) 對直接接地系統(tǒng),一般按三相配置 ,對非直接接地系統(tǒng)依具體要求配置兩相或三相.6.2.4 接地刀閘的配置1) 為保證電器和母線的檢修安全, 35KV 以上每段母線根據(jù)長度宜裝設(shè) 12 組接地刀閘,兩組接地刀閘間距適中,母線的接地刀閘宜裝設(shè)在母線電壓互感器的隔離開關(guān)上和母聯(lián)開關(guān)上,也可裝設(shè)于其它母線回路。2) 63KV 及以上的斷路器兩側(cè)隔離開關(guān)和線路隔離開關(guān)的線路側(cè)宜配接地刀閘,雙母線接線兩組母線隔離開關(guān)的斷路器側(cè)可共用一組接地刀閘。3) 旁路母線一般裝設(shè)一組接地刀閘,裝設(shè)在旁路隔離開關(guān)的旁路母線側(cè)。4) 63KV 及以上主變母線隔離開關(guān)的主變側(cè)宜裝設(shè)一組接地刀閘。6.2.5 避雷器的配置(1) 配殿裝置每組母線上,應(yīng)裝設(shè)避雷器,但進出線都裝設(shè)避雷器的除外。(2) 220KV 及以下變壓器到避雷器的電器距離越過允許值時,應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。(3) 下列情況下的變壓器中性點應(yīng)裝設(shè)避雷器：a 中性點直接接地系統(tǒng)中,變壓器中性點分級絕緣且有隔離開關(guān)時。b 不接地和經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中,多雷區(qū)的單進線變壓器中性點。c 110220KV 線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。6.3 配電裝置的選擇本設(shè)計為 220/60KV 變電所,所以采用屋外配電裝置,所以,本所采用分相中型布置,即隔離開關(guān)是分相直接布置在母線的正下方,此種方法采用 LGJ240/30 型母線配合剪刀式隔離開關(guān),布置清晰、美觀,可省去大量構(gòu)架,較普通中型配電裝置方案節(jié)約用地 1/3 左右,但支柱式絕緣子防污、抗震能力較差,在污穢嚴重或地震烈度較高的地區(qū),不宜采用。同時選擇 220KV 出線和 60KV 出線兩個斷面圖。7 防雷保護的規(guī)劃設(shè)計7.1 防雷保護的必要性雷電引起的大氣過電壓將會對電氣設(shè)備和變電所的建筑物產(chǎn)生嚴重的危害,因此在變電所和高壓輸電線路中, 必須采取有效的防雷措施, 以保證電氣設(shè)備的安全。7.2 發(fā)電廠及變電所的防雷保護內(nèi)容7.2.1 發(fā)電廠及變電所的防雷保護主要是兩個方面1) 對直擊雷的防護。2) 對沿線路侵入的雷電沖擊波的防護。7.2.2 發(fā)電廠及變電所為防護直擊雷,一般用避雷針 ( 線) 加以保護避雷針(線)的主要作用是主動引導(dǎo)雷電電流安全如地,從而保護發(fā)電廠變電所免受直擊雷的損壞。7.3 變電所防雷保護的對象A 類：電工裝置B 類：需要采取防雷措施的建筑物和構(gòu)筑物7.4 裝設(shè)避雷針 ( 線) 的基本原則1) 一方面應(yīng)使所有的被保護物處于避雷針 (線)保護范圍之內(nèi),即要求避雷針 (線)高于被保護物,且兩者之間的距離又不能太遠,以保證雷擊避雷針 (線),而被保護物免遭雷擊。2) 避雷針(線)遭受雷擊時,強大的雷電流流過避雷針 (線)引下線和基地體,其上會產(chǎn)生很高的對地電位,如果它們距離被保護物很近,兩者之間將發(fā)生放電,稱為反擊。使高電位引向被保護物。因此避雷針 (線)和引下線,接地體與被保護物之間還應(yīng)保持足夠的電氣距離。7.5 防雷保護設(shè)計所需資料1) 要求變電所附近氣象資料。2) 要求變電所主接線圖及電器設(shè)備布置圖。3) 其它需要保護的設(shè)備和設(shè)施。4) 變壓器入口電容。7.6 避雷針的保護范圍計算7.6.1 半徑的確定 -當-當其中 避雷針在 水平上的保護半徑 (m)被保護物的高度 避雷針的高度當 時, ; 時, ,7.6.2 保護全面積的條件為其中 D 為通過由三支避雷針所形成的三角形頂點圓的半徑, 或以避雷針為頂點的四角形的對角線。7.7 防雷保護措施1) 在變電所的 220KV 構(gòu)架上、高壓配電裝置的中心位置和 60KV 出線構(gòu)架附近共安裝 9 支 30 米高的避雷針。2) 在變壓器中性點、母線電壓互感器上分別安裝一組避雷器。3) 在 220KV、60KV 進線和出線上分別安裝避雷線。8 繼電保護和自動裝置的規(guī)劃設(shè)計8.1 繼電保護配置的作用和要求為了保證電力系統(tǒng)的安全,穩(wěn)定運行,需要配置繼電保護,而且繼電保護的配置要滿足電氣主接線的要求,確定主接線時也應(yīng)與繼電保護統(tǒng)籌考慮,繼電保護裝置應(yīng)滿足快速性、選擇性、可靠性和靈敏性的要求。8.2 變壓器保護的配置8.2.1 變壓器保護的配置原則變壓器一般應(yīng)裝設(shè)的繼電保護裝置 :(1) 反映變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護,容量為 800KVA 及以上的油浸式變壓器,均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護,當油箱內(nèi)因故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時,保護裝置應(yīng)瞬時動作于信號,當產(chǎn)生大量瓦斯時,瓦斯保護宜動作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。(2) 相間短路保護反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動保護火電流速斷保護,對其中性點直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護作用。容量為 6300KVA 以下并列運行的變壓器,以及 10000KVA 以下單獨運行的變壓器加裝電流速斷保護 (本設(shè)計不加裝電流速斷保護 )容量為 63000KVA 及以上,廠用工作變壓器和并列運行的變壓器,應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護,對所有升壓變壓器及 15000KVA 及以上的降壓變壓器,一般宜采用三相三繼電器式接線。(3) 相間后備保護為了防止外部短路所引起的過電流和作為變壓器的后備保護,在變壓器上可裝設(shè)過電流保護。對于單側(cè)電源的雙卷降壓變壓器,如高壓側(cè)中性點有可能直接接地運行,為了防止高壓側(cè)電網(wǎng)中發(fā)生接地故障時導(dǎo)致保護非選擇性動作,供高壓側(cè)過電流保護用的電流互感器二次線圈可接成三角形。(4) 中性點直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時的零序電流保護。110KV 及以上中性點直接接地電網(wǎng)中,如果變壓器中性點可能接地運行,對于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應(yīng)裝設(shè)零序電流保護,作為變壓器主保護的后備保護,并作為相鄰元件的后備保護。 (110KV 及以上中性點直接接地采用分級劇院 )(5) 過負荷保護對于 400KV 及以上的變壓器, 當數(shù)臺并列運行或單獨運行并且作為其他負荷的后備電源時, 應(yīng)考慮過負荷的情況裝設(shè)過負荷保護, 過負荷保護應(yīng)接于一相電流上,帶有時限動作于信號。(6) 過電流保護過激磁保護適用于 500KV 及以上的大容量的變壓器,本設(shè)計不加此保護。通過以上分析可確定變壓器應(yīng)裝設(shè)的保護及安裝的位置 ,見表 8-1表 8-1 變壓器保護及其安裝位置保護類型 安裝位置瓦斯保護 變壓器油枕和油箱間縱聯(lián)差動保護 變壓器兩側(cè)過電流保護 電源側(cè)零序電流保護 變壓器中性點接地側(cè)過負荷保護 高壓側(cè)8.3 母線保護和斷路器失靈保護8.3.1 母線保護配置原則母線故障是電氣設(shè)備最嚴重的故障之一,它將使連接在母線上的所有元件被迫停電,當未裝設(shè)裝用的母線保護時,如果母線故障,只能依靠相鄰元件保護的后備保護作用切除,這將延長故障切除時間,并往往會擴大停電范圍,對高壓電網(wǎng)安全運行不利,因此, 35500KV 的發(fā)電廠或變電所母線上,在下列情況下,應(yīng)裝設(shè)專用的母線保護裝置。(1) 110KV 及以上雙母線。(2) 110KV 及以上單母線,重要發(fā)電廠或 110KV 及以上重要變電所的 3566KV 母線需要按照裝設(shè)全線速動保護的要求,必須快速切除母線上的故障時,應(yīng)裝設(shè)。專用保護應(yīng)根據(jù)母線的重要程度應(yīng)滿足以下要求：對于雙母線并列,母線保護應(yīng)保證先跳開母聯(lián)斷路器,以防止失去選擇性。對于平行線接于不同的母線,當母線保護動作時,應(yīng)閉鎖橫差保護,一防止誤動作。母線保護不限制母線運行方式,在母線毀壞固定聯(lián)結(jié)時,母線保護裝置能有選擇性的動作。在一組母線或一般母線無電合閘時, 應(yīng)能快速而有選擇性的切除故障母線。在外部不平衡電流的作用下或交流回路斷線時,母線保護不應(yīng)動作。8.3.2 雙母線接地母線保護目前已被使用的母線保護有以下幾種：1) 母線完全差動保護。2) 母線不完全差動保護。3) 雙母線固定連接的完全差動保護。4) 母連電流相位比較式母線保護。目前在 110220KV 電網(wǎng)中應(yīng)用較多的是母連電流相位比較差動保護,這種保護適用于并列運行的雙母線母連斷路器合閘運行, 不限制元件連接方式 (但每一組母線上至少要保留一支電源回路 )具有較高的可靠性與選擇性。 目前已逐漸取代阻抗電流差動保護,較廣泛用于 110220KV 的雙母線系統(tǒng)。本設(shè)計 220KV 側(cè)和 60KV 側(cè)母線均采用母連電流比相式差動保護, 保護選擇見表 8-2 所示表8-2 母線保護選擇表母線保護 220KV側(cè) 母聯(lián)電流比相式差動保護60KV側(cè) 母聯(lián)電流比相式差動保護8.3.3 斷路器失靈保護220KV 及以下電壓的電網(wǎng)中,各發(fā)電廠、變電所相應(yīng)電壓級均應(yīng)該裝設(shè)。在高壓和超高壓電網(wǎng)中,斷路器失靈保護作為一種近后備保護方式得到了普遍的采用,其目的是當發(fā)生故障時斷路器拒動 (包含跳閘回路異常因素所致 )時,快速而有選擇性的切除故障。8.4 線路的保護裝置8.4.1 220KV 側(cè)線路保護(1) 配置原則1) 根據(jù)規(guī)程： 110220KV直接接地電力網(wǎng)的線路,應(yīng)裝設(shè)全線速動保護作為主保護。2) 根據(jù)規(guī)程： 110220KV電網(wǎng)的線路上,應(yīng)裝設(shè)線路快速動作的高頻保護作為主保護,距離保護作為后備保護。(2) 220KV 線路的接地保護1) 宜裝設(shè)帶方向和不帶方向的階段式零序保護。2) 對某出線路,如方向性的接地距離保護可以明顯改善整個電力網(wǎng)接地保護的性能時,可裝設(shè)接地距離保護并輔之以階段式零序電流。3) 正常運行方式下保護安裝處短路, 電流速斷保護有 1.2 以上靈敏度時, 則可裝設(shè)此相保護。4) 高頻保護：采用相差高頻保護相差高頻保護適用于 200KV以內(nèi)的 110220KV輸電線路。主要優(yōu)點：相差高頻保護在非全相運行時不會誤動作, 所以無需加非全相的閉鎖裝置, 簡化接線,同時在系統(tǒng)震蕩過程中,被保護線路內(nèi)部發(fā)生故障時,相差高頻保護瞬時的切除故障。高頻保護工作狀態(tài)不受電壓回路線影響,測量元件均反映電流量無電壓回路。經(jīng)過以上分析確定 220KV線路保護：主保護：高頻保護。后備保護：三段式距離保護。接地保護：零序、段保護。8.4.2 60KV 側(cè)線路保護并列運行的平行線路,可裝設(shè)橫聯(lián)差動方向保護或電流平衡保護作為主保護,距離平衡保護作為后備保護。主保護可以選用橫聯(lián)差動方向保護有相繼動作區(qū)和死區(qū),而電流平衡保護只有相繼動做無死區(qū), 并且相繼動作區(qū)比橫差動保護小, 而且動作迅速, 靈敏度足夠大,并且接線檢點等優(yōu)點,其缺點是只能應(yīng)用于有電源的一側(cè)的雙回路上,在無源的一側(cè)不能采用,這一缺點對本設(shè)計不產(chǎn)生影響,因此主保護采用電流平衡保護。根據(jù)上述分析, 60KV側(cè)線路保護為：主保護：電流平衡保護。后備保護：距離保護。線路保護選擇見表 8-3表 8-3 線路保護選擇表線路保護 220KV側(cè) 主保護高頻差動保護后備保護 三段式距離保護接地保護 零序、段電流保護60KV側(cè) 主保護電流平衡保護后備保護 三段式距離保護8.5 自動裝置的規(guī)劃設(shè)計8.5.1 電力系統(tǒng)自動裝置的設(shè)計根據(jù)運行需要,考慮使用效果和利用率等因素,合理的確定方案。同時還應(yīng)從充分發(fā)揮原有的自動裝置的作用,自動裝置應(yīng)滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性。自動裝置要盡量簡單、可靠、使用元件和觸點盡量少,接線簡單,便于運用維護。8.5.2 合閘裝置裝設(shè)規(guī)定(1) 1KV 及以上的架空線路和電纜與架空的混合線路,當具有斷路器時,應(yīng)裝設(shè)自動重合閘。旁路斷路器和兼作旁路的母線聯(lián)絡(luò)斷路器或分段斷路器。一般裝設(shè)自動重合閘。(2) 電力變壓器和母線,必要時可裝設(shè)自動重合閘。220KV以下單側(cè)電源線路的自動重合閘,按下列規(guī)定裝設(shè)：1) 一般采用三相式一次重合閘。2) 當斷路器斷流允許時,有些線路可采用兩次重合閘。220KV及 330KV線路的自動合閘,按以下規(guī)定裝設(shè)：1) 一般裝設(shè)綜合重合閘, 即當線路上發(fā)生其他故障時, 實現(xiàn)單相重合閘, 發(fā)生其他故障時,實現(xiàn)三相重合閘。2) 根據(jù)電力網(wǎng)結(jié)談判被保護線路的特點, 在某些情況下為了簡化, 采用三相自動重合閘。8.5.3 自動重合閘裝置應(yīng)符合以下要求(1) 自動重合閘一般由控制開關(guān)位置與斷路器位置不對應(yīng)的原理啟動,或用保護裝置啟動。(2) 用控制開關(guān)或通過遙控器將斷路器斷開時,自動重合閘均不應(yīng)動作。(3) 裝置的動作次數(shù)應(yīng)符合預(yù)先的規(guī)定。在任何情況下,均不應(yīng)使斷路器重合次數(shù)超過規(guī)定。(4) 自動重合閘裝置動作后應(yīng)自動復(fù)歸。(5) 自動重合閘裝置應(yīng)能實現(xiàn)重合閘后加速繼電保護動作。(6) 當斷路器不處于正常狀態(tài)時,不允許實現(xiàn)自動重合閘時,應(yīng)將自動重合閘裝置閉鎖。本變電所設(shè)計在 220KV側(cè)線路裝設(shè)綜合重合閘。 60KV側(cè)線路采用三相一次重合閘。8.5.4 備用電源和備用設(shè)備自動投入(1) 根據(jù)電力系統(tǒng)自動裝置書備用電源和備用設(shè)備自動投入裝置是當工作電源因故障被斷開以后,能迅速自動將備用電源或設(shè)備投入工作,使用戶不至于停電的一種裝置。(2) 備自投裝置的接線應(yīng)滿足以下要求1) 只有當工作電源斷開后,備用電源才能投入。2) 工作母線上無論什么原因失去電壓時,備自投應(yīng)投入。3) 備用電源自動投入裝置只允許將備用電源投入一次。(3) 備用電源或備用設(shè)備的自動投入裝置,在下列情況下裝設(shè)1) 發(fā)電廠的廠用電和變電所的所用電。2) 有雙電源供電的變電所,其中一個電源經(jīng)常斷開作為備用。3) 降壓變電所內(nèi)有備用變壓器或有相互為備用的母線段4) 生產(chǎn)過程中某些重要機組有備用機組。(4) 當備用自動投入裝置動作時,如備用電源或設(shè)備投于故障時,必要時使其保護裝置加速動作本變電所設(shè)計,為了確保不間斷供電,變電所的電源均應(yīng)裝設(shè)備自投裝置。第二篇 畢業(yè)設(shè)計計算書1 主變壓器臺數(shù)和容量的確定1.1 主變壓器選擇的要求(1) 和電力系統(tǒng)連接的主變壓器一般不超過兩臺,當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證供電時,可裝設(shè)一臺主變壓器。(2) 變壓器裝設(shè)兩臺及以上主變壓器時,每臺容量的選擇應(yīng)按照其中一臺停用時,其余變壓器容量至少能保證所供電的全部一級負荷或為變電所全部負荷的 6075%。通常一次變電所為 75%,二次變電所為 60%。(3) 變電所的主變壓器一般采用三相變壓器,因制造或運輸條件限制及初期只裝一臺主變壓器的 220KV樞紐變電所中,一般采用單相變壓器組,當裝設(shè)一臺單相變壓器時,應(yīng)設(shè)有備用相,當主變壓器超過一臺,且各臺容量滿足上述要求時,單相變壓器組可不裝設(shè)備用相。(4) 變電所中的變壓器在系統(tǒng)調(diào)壓有要求時,一般采用帶負荷調(diào)壓變壓器,如受設(shè)備制造限制時,可采用獨立的調(diào)壓變壓器或預(yù)留位置。(5) 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致,否則不能并列運行,電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有“ Y”型和“”型,高、中、低三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來確定。1.2 主變壓器的選擇1.2.1 總?cè)萘康拇_定主變壓器的確定應(yīng)根據(jù) 510 年發(fā)展規(guī)劃進行選擇,通過對原始資料的分析,根據(jù)負荷及經(jīng)濟發(fā)展的要求,同時考慮負荷的同時系數(shù)和線損率等因素,可由公式求得。原始資料變電所 60KV用戶負荷如表 1.1 所示：表 1.1 60kV 用戶負荷表序號 負荷名稱 最大負荷(KW) 功率出線 出線 附注近期 遠期 因數(shù) 方式 回路數(shù)1 建成機械廠 18000 25000 0.95 架空 2 有重要負荷2 化肥廠 8000 10000 0.95 架空 2 有重要負荷3 重型機械廠 10000 13000 0.95 架空 2 有重要負荷4 拖拉機廠 15000 20000 0.95 架空 2 有重要負荷5 冶煉廠 10000 15000 0.95 架空 2 有重要負荷6 煉鋼廠 12000 18000 0.95 架空 2 有重要負荷（重要負荷占總負荷的 80%,符合同時率為 0.7 ,線損率 5%, 小時）則：總負荷為：計算容量為：根據(jù)規(guī)程得,選用兩臺有載調(diào)壓變壓器,其型號為 ,電壓為 ,采用 、 連接組,附套管電流互感器,其具體型號和參數(shù)見表 1.2表1.2 所選變壓器的主要參數(shù)額定電壓 (KV) 高壓 空載電流(%) 1.0低壓 66 負載損耗(KW) 245空載損耗 (KW) 73 連接組別 、阻抗電壓 (%) 12.5 軌距 2000/1435主變壓器電抗為：2 短路電流計算2.1 將用到的計算公式(1)1) 變壓器：2) 發(fā)電機：3) 線路 ：(2)1) 星角2) 角星2.2 系統(tǒng)等值計算電路圖圖 2.1 系統(tǒng)等值計算電路圖取 =100MVA, ,求等值電路圖中各阻抗標么值：發(fā)電機 電抗：發(fā)電機 、 、 電抗：變壓 、 、 器電抗：線路 110KM電抗：線路 90KM電抗：線路 80KM電抗：線路 35KM電抗：將系統(tǒng)等值計算電路圖化簡如圖 2.2 所示：圖 2.2 系統(tǒng)等值計算化簡圖經(jīng)Y變換：得如圖 2.3 所示：圖 2.3 經(jīng)星- 角變換的系統(tǒng)等值電路圖經(jīng) Y變換：得如圖 2.4 所示：圖 2.4 經(jīng)角- 星變換的系統(tǒng)等值電路圖2.3 母線上發(fā)生短路時的短路計算220KV 側(cè)化簡后的網(wǎng)絡(luò)圖：圖 2.5 220kV 側(cè)化簡網(wǎng)絡(luò)圖計算電抗：查汽輪發(fā)電機計算曲線數(shù)字表得短路時的短路電流標么值為表 2.1 所示：表2.1 220kV 側(cè)發(fā)生三相短路時的短路電流標么值0s 2s 4s0.14 7.718 2.808 2.5260s 2s 4s1 1.035 1.129 1.129取平均電壓 U=230KV,則 有名值為：取平均電壓 U=230KV,則 有名值為：所以,總的短路電流有名值為：60 側(cè)化簡后的網(wǎng)絡(luò)圖：經(jīng) Y變換得：得：圖 2.6 60kV 側(cè)化簡網(wǎng)絡(luò)圖計算電抗：查汽輪發(fā)電機計算曲線數(shù)字表得短路時的短路電流標么值為表 2.2 所示：表 2.2 60kV 側(cè)發(fā)生三相短路時的短路電流標么值0s 2s 4s0.318 3.368 2.306 2.3160s 2s 4s2.3 0.445 0.448 0.448取平均電壓 U=66KV,則 有名值為：取平均電壓 U=66KV,則 有名值為：所以,總的短路電流有名值為：0s 沖擊電流有效值為：220KV 側(cè)短路點：60KV 側(cè)短路點 ：0s 沖擊電流為：220KV 側(cè)短路點：60KV 側(cè)短路點 ：則短路電流計算結(jié)果如表 2.3 所示：表 2.3 短路電流計算數(shù)據(jù)一覽表單位 220KV側(cè) 60KV側(cè)基準容量 MVA 100 100基準電壓 KV 230 66短路電流有名值 KA 4.31 6.52沖擊電流有效值 KA 6.5 9.8沖擊電流 KA 10.99 16.633 主要電氣設(shè)備選擇3.1 高壓斷路器的選擇3.1.1 220KV 側(cè)斷路器的選擇(1) 按電壓選擇：安裝點斷路器的工作電壓為： 。(2) 按電流選擇：220KV側(cè)斷路器的最大功率應(yīng)是主變壓器的額定容量 80MVA,則進線斷路器的最大工作電流為：根據(jù)工作電壓和工作電流以及戶外條件,應(yīng)選擇戶外 斷路器,其型號為 型。該斷路器最高工作電壓 ,大于 。斷路器容許的長期工作電流為 ,大于回路最大工作電流 ,所以可以滿足要求 . 斷路器的型號及參數(shù)如表 3.1 所示:表 3.1 220kV 側(cè)斷路器型號及參數(shù)表型 額定電流 額定短路開斷 額定短路關(guān)合額定電壓 (KV) 最高工作電號壓(KV) (A) 電流(KA) 電流(KA)220 252 1600 40 100額定耐受峰值電 控制回路電 合閘時間分閘時間(ms) 額定耐受峰值壓 3s(KV) 壓 DC(V) (ms) 電流(KA)40 110 100(3) 熱穩(wěn)定校驗熱穩(wěn)定校驗公式：在驗算電器的短路熱效應(yīng)時,應(yīng)采用后備保護的動作時間,通常取由短路計算得： , ,則周期分量熱效應(yīng)為：斷路器的額定周期分量熱效應(yīng)為：滿足(4) 動穩(wěn)定校驗按額定開斷電流校驗： , ,即按額定關(guān)合電流校驗： , ,即