1、密級：內部道義道義 220/60kV220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步智能變電站電氣一次部分初步設設計計DaoyiDaoyi 220/60kV220/60kV SubstationSubstation ElectricalElectrical onceonce partpart ofof thethe intelligentintelligent preliminarypreliminary designdesign系別名稱： 電力學院專業班級： 電氣工程及其自動化學生姓名： 陳文昊學 號： 2011255122指導教師： 盧穎沈陽工程學院畢業設計(論文)任務書道義道義 220/60

2、kV220/60kV 智能變電站智能變電站電氣一次部分初步設計電氣一次部分初步設計系 別 電力學院 班級 電專本 111 學生姓名 陳文昊 學號 22 指導教師 盧穎 職稱 副教授 畢業設計(論文)進行地點： 校內 任 務 下 達 時 間： 2013 年 3 月 4 日 起止日期：2013 年 3 月 4 日起至 2013 年 6 月 19 日止教研室主任 戴憲濱 2013 年 3 月 2 日批準一、待設計變電所概況1、建設本變電所主要是給工業區的工廠供電。變電所的電壓等級為 220/60KV。2、本變電所 220KV 電源進線 2 回，60KV 出線為 8 回。3、本變電所是屋內無人監守變電

3、站，采用一次變集控方式；設備多采用柜體型式。4、所處城市中心，海拔高度為 250m，最高氣溫 40，最低氣溫 5，年平均溫度 16。二、變電所 60KV 的用戶負荷表三、電力系統接線方式*系統中所有的發電機均為汽輪發電機,送電線路均為架空線，單位長度正序電抗為 0.4 歐姆/公里。四、其他條件1、線損率取 5%。2、負荷的同時系數取 0.82。最大負荷（KW）序號負荷名稱近期遠期功率因數出線出線回數附注1軸承廠8000270000.91架空2有重要負荷2風動工具92架空2有重要負荷3發動機91架空2有重要負荷4汽車配件廠10000250000

4、.90架空2有重要負荷2200MWXd”=0.125CO=0.8550KM2100KM215KM250MWXd”=0.24COS=0.8563MVAUd=10.5電力系統16500MV AX*=0.03（SJ=100MVA）待設計的變 電 所2240MVAUd=142KM3、所帶重要負荷占總負荷的 75%。4、最大負荷利用小時數 Tmax=5200h。五、設計工作任務1、 分析設計任務書中給定的基本條件。2、 選擇本變電所的主變壓器（確定變壓器的型式、臺數、容量、變壓比） 。3、 選擇本變電所的電氣主接線。4、 短路電流計算。5、 選擇電氣設備（母線、開關柜、電壓互感器、避雷器和補償電容器）

5、。6、 繼電保護及自動裝置規劃設計。7、 過電壓保護設計。8、 屋外配電裝置布置設計。六、設計成品1、英文翻譯一份，字數不少于三千字，文獻要求是正規論文出處為準。2、設計說明書、計算書一份。3、圖紙 4 張：變電所電氣主接線圖一張、屋外配電裝置平面圖一張、屋外配電裝置斷面圖一張、防雷保護圖一張七、進度安排順序計 劃 完 成 內 容備注第一周英文翻譯第二周開題第三周原始資料分析，選擇主變和電氣主接線第四周短路電流計算第五周設備選擇第六周設備選擇、過電壓保護設計第七周繼電保護和自動裝置設計第八周高壓配電裝置設計第九周上機繪圖，進行說明書的編寫第十周按照要求進行成品排版第十一周交成品，準備答辯第十二

6、周答辯八、參考文獻1、 電力工程設計手冊2、 發電廠及變電站主接線和布置3、 電氣設備實用手冊4、 繼電保護和安全自動裝置技術規程 SDJ6835、 高壓配電裝置設計技術規程 SDJ5856、 火力發電廠設計技術規程 SDJ1-847、 火力發電廠廠用電設計技術規程 SDGJ17-888、 電力設備過電壓保護設計技術規程 SDJ道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計I摘 要本畢業設計論文是道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計。 全論文除了摘要、畢業設計書之外，還詳細的說明了各種設備選擇的最基本的要求和原則依據。 變壓器的選擇包括：主變壓器的臺數、容量、型號等主

7、要技術數據的確定；電氣主接線主要介紹了電氣主接線的重要性、設計依據、基本要求、各種接線形式的優缺點以及主接線的比較選擇，并制定了適合要求的主接線； 短路電流計算是最重要的環節，本論文詳細的介紹了短路電流計算的目的、假定條件、一般規定、元件參數的計算、網絡變換、以及各短路點的計算等知識； 高壓電氣設備的選擇包括母線、高壓斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器的選擇原則和要求，并對這些設備進行校驗和產品相關介紹 。而根據本論文所介紹的高壓配電裝置的設計原則、要求和 220kV、60kV 的配電裝置，決定此次設計 220 kV 側采用分相中型布置、60kV 側采用普通中型布置。繼電保護和自動裝置的

8、規劃，包括總則、自動裝置、一般規定主變壓器、母線等設備的保護， 而變電所的防雷保護則主要針對避雷針和避雷器的設計。此外，在論文適當的位置還附加了圖紙（主接線、平面布置圖）及表格以方便閱讀、理解和應用。關鍵詞 短路計算，校驗，設備選擇。沈陽工程學院畢業設計（論文）IIAbstractThis graduate design thesis is a certain declining to press to change to give or get an electric shock an electricity parts of first steps design. Whole thesis

9、 besides summary, graduate to design the book outside, returned the expatiation every kind of most basic request that equipments choose with the principle according to. The choice of the transformer includes:The main technique in number, capacity, model number.etc. in set data of the main transforme

10、r really settles;The electricity lord connected the line to introduce primarily the electricity lord connects the linear importance, design according to, the basic request, every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more, combining the lord

11、that established the in keeping with request connect the line; Short、circuit current calculation is calculation, network transformation that the most important link that etc. knowledge, this thesis introduced the calculating purpose, assumption in short、circuit current term, general provision, a par

12、ameter detailedly, and each short circuit order; The choice of the high pressure electric equipment includes the choice principle of the busbar, high pressure circuit、breaker, isolation switch, current transformer, voltage transformer with request, and proceed to these equipmentseses the school chec

13、k with the related introduction in product.But go together with the design principle, request that electricity equip according to this thesis a high pressure for introducing to go together with the electricity device with the 220 kV,60 kV, decide to be this time to design a side adoption the cent th

14、e mutually medium-sized arranging, a side adoption is common medium-sized arranging.Relaying protection with the programming of the automatic device, include the total a protection for, automatic device, generally ruling main transformer, busbar.etc. equipments, but change to give or get an electric

15、 shock a design for defending thunder protection then primarily aiming at lightning rod with surge arrester, lightning arrester.In addition, return in the appropriate position in thesis additional drawing paper( the lord connects the line, plan, topographical plan, cross section drawing and defend t

16、he thunder protection etc.) and tables read, comprehend with the convenience with applied.Key words The short circuit calculation. school checks. the equipments. Choicecalculation. 道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計目 錄摘 要 .IABSTRACT .II第一篇 說明書 .1第 1 章 引 言 .1第 2 章 變電所主變壓器的選擇 .22.1 主變壓器容量選擇的有關規定 .22.1.1 主變選擇

17、的一般原則.2第 3 章 變電所電氣主接線的選擇 .43.1 電氣主接線的設計原則和要求 .43.1.1 電氣主接線的設計原則.43.1.2 電氣主接線的基本要求.53.1.3 電氣主接線的設計程序.63.1.4 主接線的擬定方案及選擇.7第 4 章 短路電流計算 .104.1 短路電流計算的方法 .104.1.1 短路電流計算的目的、規定和步驟.104.1.2 三相短路電流的計算.11第 5 章 變電所電氣設備選擇 .135.1 電氣設備的選擇原則 .135.2 電氣設備的選擇 .155.2.1 高壓斷路器的選擇.155.2.2 隔離開關的選擇.165.2.3 電壓互感器的選擇.165.2.

18、4 電流互感器的選擇.175.2.5 互感器的配置要求.195.3 母線的選擇 .205.4 避雷器的選擇 .21第 6 章 配電裝置設計 .246.1 屋內外配電裝置的安全凈距 .246.1.1 概述.246.1.2 屋內外配電裝置的安全凈距.246.2 屋外配電裝置 .266.2.1 屋外高壓配電裝置的若干問題.26第 7 章 繼電保護及其自動裝置 .287.1 繼電保護設計 .287.1.1 220kV 及中性點直接接地電網線路保護配置 .28沈陽工程學院畢業設計（論文）7.1.2 短線路縱差保護的整定計算.297.1.3 變壓器保護的配置.297.1.4 母線保護及斷路器失靈保護.30

19、7.2 自動裝置設計 .327.2.1 自動重合閘的要求.327.2.2 對 ZCH 的要求.32第 8 章 防雷保護及其配置 .33第二篇 計算書 .35第 1 章 主變壓器選擇的容量計算 .351.1 變電所 60KV 的用戶總容量 .351.2 折算到變壓器的容量.351.3 據主變壓器容量選擇規則.35第 2 章 短路電流計算 .362.1 所用計算公式.362.2 系統計算電路圖和等值電路圖.362.3 220KV 母線上 K1 點發生短路時的短路計算 .39第 3 章 設備的選擇計算 .423.1 斷路器的選擇 .423.1.2 220kV 側選擇 .4210.1.2 60kV 側

20、選擇 .443.2 隔離開關選擇 .463.2.1 220kV 側隔離開關選擇 .4610.2.2 60kV 側隔離開關選擇 .4710.3 電壓互感器選擇 .4810.4 電流互感器的選擇 .4910.4.1 220 kV 側電流互感器選擇 .4910.4.2 60kV 側電流互感器選擇 .504.5 母線的選擇 .5210.6 避雷器的選擇 .54第 5 章 避雷針的保護范圍計算 .565.1 避雷針的定位及針距 .565.2 單根避雷針的保護半徑計算 .565.2.1 220kV 側針高 30 米時 .565.2.2 60kV 側針高 30 米時 .565.3 多根等高避雷針的保護范圍計

21、算.575.3.1 220kV 側針高 30 米時 .575.3.2 60kV 側針高 30 米時 .58結 論 .59致 謝 .60道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計參 考 文 獻 .61附 錄 .62A1.1 變電所電氣主接線圖 .62A1.2 屋外配電裝置布置圖 .62A1.3 屋外配電裝置斷面圖 .62A1.4 防雷保護圖 .62道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計- 1 -第一篇 說明書第 1 章 引 言畢業設計是培養學生綜合運用大學期間所學理論知識，獨立分析和解決工程實際問題的初步能力的一個重要環節。本設計是根據畢業設計的要求，針對 220/6

22、0kV 智能變電站電氣一次部分設計論文。本次設計主要是一次變電所電氣部分的設計，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、臺數和形式，選擇待設計變電所所含有的各種電氣設備及其各項參數，并且通過計算，詳細的校驗了各種不同設備的熱穩定和動穩定，并對其選擇進行了詳盡的說明。同時經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，同時根據變電所的電壓等級及其在電力網中的重要地位進行繼電保護和自動裝置的規劃設計，最后通過對主接線形式的確定及所選設備的型號繪制變電所的主接線圖、平面布置圖，同時根據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。

23、本設計的所有圖紙都是計算機繪制而成，最后按照要求進行畢業設計成品打印。論文包括畢業設計說明書和畢業設計計算書兩部分，并附有兩張設計圖紙（電氣主接線圖一張、平面布置圖一張） ，可為以后的設計做些參考，同時能夠比較直觀的反映本設計變電所的整體全貌。設計書編寫過程中曾遇到過各種各樣的問題和困難，指導老師給予了寶貴的意見的精心指導，在此表示深切的謝意。由于本人水平有限，設計書中難免會有錯誤和不足之處，懇請老師批評指正。沈陽工程學院畢業設計（論文）- 2 -第 2 章 變電所主變壓器的選擇2.1 主變壓器容量選擇的有關規定2.1.1 主變選擇的一般原則1.主變臺數的確定為保證供電的可靠性，變電所一般應裝

24、設兩臺主變，但一般不超主變。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，可裝設一臺主變。對大型樞紐變電所，根據工程的具體情況，應安裝 24 臺主變。當變電所裝設兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇應按照其中任一臺停運時其余容量至少能保證所供一級負荷或為變電所全部負荷的 6075%。通常一次變電所采用 75%，二次變電所采用 60%。2.變壓器形式的選擇（1）主變一般采用三相變壓器，若因制造和運輸條件限制，在 220kV 的邊電所中，可采用單相變壓器組。當裝設一組單相變壓時，應考率裝設備用相，當主變超過一組，且各組容量滿足全所負荷的 75%時，可不裝設備用相；（2）當系統有調壓要求時，應

25、采用有載調壓變壓器。對新建的變電所，從網絡經濟運行的觀點考慮，應注意選用有載調壓變壓器。其所附加的工程造價，通常在短期內是可以回收的；（3）與兩個中性點直接接地系統連接的變壓器，除低壓負荷較大或與高中壓間潮流不定情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需作經濟比較；（4）具有三種電壓的變電所，例如 220kV、110kV、63kV，一般采用三繞組變壓器。3.主變容量的確定（1）為了正確的選擇主變容量，要繪制變電所的年及日負荷曲線，并從該曲線得出變電所的年、日最高負荷和平均負荷。（2）主變容量的確定應根據電力系統 510 年發展規劃進行。（3）變壓器最大負荷按下式確定 PKMP0（2.1）式中 -負荷同

26、時系數；0K -按負荷等級統計的綜合用電負荷。P對于兩臺主變的變電所，其變壓器的額定容量可按下式確定 MePS7 . 0（2.2）總安裝容量為道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計- 3 - MMPPeS4 . 17 . 02（2.3）這樣，當一臺變壓器停運，考慮變壓器的過負荷能力為 40%，則可保證 98%的負荷供電。根據計算，確定變壓器型號為 SFPZ7-90000/220主要參數如下高 壓：UN1=23081.5%kV 低 壓：UN2=69kV額定容量：S=90000kVA 阻抗電壓：Uk%=13.36空載損耗：P0=104KW 空載電流：I0%=0.8負載損耗：Pk=3

27、59KW 連接組標號：YN,d11本次設計的 220kV 降壓變電所采用 2 臺主變并列運行的方式。沈陽工程學院畢業設計（論文）- 4 -第 3 章 變電所電氣主接線的選擇電氣主接線是指變電所的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統相連，從而完成輸配電任務，它是變電所的重要組成部分。采用何種主接線形式，與電力系統原始資料，發電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性的要求等密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬訂都有較大的影響。因此，主接線的設計必須根據電力系統、發電廠或變電所的具體情況，全面分析，正確處理好各方面的關系，通過技術經濟比較，合理的選擇主接線方案。3.1 電

28、氣主接線的設計原則和要求3.1.1 電氣主接線的設計原則設計變電所電氣主接線時，所遵循的總原則：符合設計任務書的要求；符合有關的方針、政策和技術規范、規程；結合具體工程特點，設計出經濟合理的主接線。為此，應考慮下列情況：1. 明確變電所在電力系統中的地位和作用變電所在電力系統中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所是樞紐變電所、地區變電所、終端變電所、企業變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經濟性的要求也不同。2. 考慮近期和遠期的發展規模變電所主接線設計應根據 510 年電力系統發展規劃進行。應根據負荷的大小和分布、負荷增長速度以及地區網

29、絡情況和潮流分布，來確定主接線的形式以及連接電源數和出線回數。3. 考慮負荷的重要性分級和出線回數多少對主接線的影響對一級負荷，必須有兩個獨立的電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級負荷供電。三級負荷一般只需要一個電源供電。4. 考慮主變臺數對主接線的影響變電所主變的容量和臺數，對主接線的選擇將產生直接的影響。通常對大型變電所，由于傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性靈活性要求不是很高。5.考慮備用容量的有無和大小對

30、主接線的影響發、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據備用容量的有無而有所不同，例如，當母線或斷路器檢修時，是否允許變壓器、線路停運；當線路故障時允許切除線路變壓器道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計- 5 -的數量等，都直接影響主接線形式的選擇。3.1.2 電氣主接線的基本要求1.可靠性供電的可靠性是電力生產和分配的首要要求，停電會對國民經濟各部門帶來巨大的損失，往往比少發電的價值大幾十倍，會導致產品報廢、設備損壞、人身傷亡等。因此，主接線的接線形式必須保證供電可靠。因事故被迫中斷供電的機會越小，影響范

31、圍越小，停電時間越短，主接線的可靠程度就越高。研究主接線可靠性應注意的問題如下：（1）考慮變電所在電力系統中的地位和作用。變電所是電力系統的重要組成部分，其可靠性應與系統要求相適應。如：對于一個小型的終端變電所的主接線一般不要求過高的可靠性，而對于一個大型超高壓變電所，由于它在電力系統中的地位很重要，供電容量大、范圍廣，發生事故可能使系統運行受到擾動，甚至失去穩定，造成巨大損失，因此其電氣主接線應采用供電可靠性高的接線方式。（2）變電所接入電力系統的方式。現代化的變電所都接入電力系統運行。其接入方式的選擇與容量大小、電壓等級、負荷性質以及地里位置和輸送電能距離等因素有關。（3）變電所的運行方式

32、及負荷性質。電能生產的特點是發電、變電、輸電、用電同一時刻完成。而負荷的性質按其重要意義又分為類、類、類之分。當變電所設備利用率較高，年利用小時數在 5000h 以上，主要供應類、類負荷用電時，必須采用供電較為可靠的接線形式。（4）設備的可靠程度直接影響著主接線的可靠性。電氣主接線是由電氣設備相互連接而成的，電氣設備本身的質量及可靠程度直接影響著主接線的可靠性。因此，主接線設計必須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。隨著電力工業的不斷發展大容量機組及新型設備投運、自動裝置和先進技術的使用，都有利于提高主接線的可靠性，但不等于設備及其自動化元件使用得越多、越新、接線越復雜就越可靠

33、。相反，不必要的接線設備，使接線復雜、運行不便，將會導致主接線可靠性降低。因此，電氣主接線的可靠性是一次設備和二次設備在運行中可靠性的綜合，采用高質量的元件和設備，不僅可以減小事故率，提高可靠性，而且還可以簡化接線。此外，主接線可靠性還與運行管理水平和運行值班人員的素質有密切的關系。2.靈活性電氣主接線應能適應各種運行狀態，并能靈活的進行運行方式的轉換。不僅正常運行時能安全可靠地供電，而且在系統故障或電氣設備檢修及故障時，也能適應調度的要求，并能靈活、簡便、迅速地倒換運行方式，使停電時間最短，影響范圍最小。同時設計主接線時應留有發展擴建的余地。對靈活性的要求如下：（1）調度時，可以靈活地投入和

34、切除變壓器和線路，調配電源和負荷，滿足系統在事故運行方式、檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統調度要求。（2）檢修時，可以方便的停運斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修而不致影響電力網的運行和對用戶的供電。沈陽工程學院畢業設計（論文）- 6 -（3）擴建時，可以容易地從初期接線過度到最終接線。在不影響連續供電或停電時間最短的情況下，投入變壓器或線路而不互相干擾，并對一次和二次部分的改建工作量最少。3.經濟性在設計主接線時，主要矛盾往往發生在可靠性與經濟性之間。與使主接線可靠、靈活，必然要選高質量的設備和現代化的自動裝置，從而導致投資的增加。因此，主接線的設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下

35、做到經濟合理。一般從以下方面考慮：（1）投資省。主接線應簡單清晰，節省斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器等一次設備；使繼電保護和二次回路不過于復雜，節省二次設備和控制電纜；限制短路電流，以便于選擇價廉的電氣設備或輕型電器；如能滿足系統安全運行及繼電保護要求，110kV 及以下終端或分支變電所可采用簡易電器。（2）占地面積小。主接線設計要為配電裝置布置創造條件，盡量使占地面積減少。（3）電能損失少。在變電所中，正常運行時，電能損耗主要來自變壓器，應經濟合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數，盡量避免兩次變壓器而增加電能損耗。此外，在系統規劃設計中，要避免建立復雜的操作樞紐，為簡化主接線

36、，變電所接入系統的電壓等級一般不超過兩回。3.1.3 電氣主接線的設計程序電氣主接線的設計伴隨著變電所的整體設計，即按照工程基本建設程序，歷經可行性研究階段、初步設計階段、技術設計階段和施工設計階段等四個階段。在各階段中隨要求、任務的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設計思路、方法和驟相同。其具體設計步驟和內容如下（1）對原始資料進行分析，具體內容如下1）本工程情況。主要包括：變電所類型；設計規劃容量；變壓器容量及臺數；運行方式等。2）電力系統情況。電力系統近期及遠期發展規劃（510 年） ；變電所在電力系統中的位置（地理位置和容量位置）和作用；本期工程和遠景與電力系統連接方式以及各級電壓中

37、性點地方式等。3）負荷情況。負荷的性質及地理位置、電壓等級、出線回路數及輸送容量等。電力負荷在原始資料中雖已提供，但設計時尚應予以辨證地分析。因為負荷的發展和增長速度受政治、經濟、工業水平和自然條件等方面影響。如果設計時，只依據負荷計劃數字，而投產時實際負荷小了，就等于積壓資金；否則電量供應不足，就會影響其他工業的發展。4）環境條件。當地的氣溫、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質、海拔、地震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。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應予以重視。對重型設備的運輸條件也應充分考慮。5）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

38、電器的性能、制道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計- 7 -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，經濟性和可靠性。（2）擬定主接線方案。根據設計書任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定若干個主接線方案。因為對電源和出線回路數、電壓等級、變壓器臺數、容量以及母線結構等考慮的不同，會出現多種接線方案（近期和遠期） 。應依據對主接線的基本要求，從技術上論證各方案的優點，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留兩個或三個技術上相當，又都能滿足任務書要求的方案，再進行可靠性定量分析計算比較，最后獲得最優秀的技術合理、經濟可行的主接線方案。（3）主接線經濟比較。（

39、4）短路電流計算。對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。（5）電器設備的選擇。3.1.4 主接線的擬定方案及選擇本變電所的電壓等級為 220kV/60kV，220kV 側有進線 2 回，60kV 側有出線 8 回。根據主接線設計必須滿足供電可靠性，保證電能質量，滿足靈活性和方便性，保證經濟性的原則，初步在兩側各擬定兩個主接線方案，進行選擇：220kV 側主接線采用單母線分段和雙母線接線 2 種接線方案。60kV 側主接線采用雙母線接線和單母線分段接線 2 種接線方案。下面圖及列表比較各種方案的特點，根據設計要求從中選出最佳方案. 沈陽工程學院畢業設計（論文）- 8 -圖

40、3.1 雙母線接線圖 3.2 單母線分段帶旁路母線接線道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計- 9 -圖 3.3 單母線分段接線表 3.1 220kV 側接線比較方案項目單母線分段接線雙母線接線可靠性對重要用戶可以從不同段引出兩個回路。當一段母線發生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電。可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。檢修任一母線的隔離開關時，只停該回路。母線故障后，能迅速恢復供電。靈活性當出線為雙回時，常使架空線路出現交叉跨越。擴建時需向兩個方向均勻擴建。調度靈活。擴建方便。便于試驗。經濟性接線簡單清晰，設備較少。 增加了母線的長度、隔離開關的數量和配電

41、裝置架構，占地面積增大，投資增多。隔離開關容易誤操作，需在隔離開關和短路器之間裝設聯鎖裝置。表 3.2 60kV 側接線比較方案項目雙母線接線單母線分段接線可靠性1.可以輪流檢修母線而不致使供電中斷。2.檢修任一母線的隔離開關時，只停該回路。3.母線故障后，能迅速恢復供電。1.對重要用戶可以從不同段引出兩個回路。2.當一段母線發生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常母線不間斷供電。靈活性1.調度靈活。2.擴建方便。3.便于試驗。1.當出線為雙回時，常使架空線路出現交叉跨越。2.擴建時需向兩個方向均勻擴建。經濟性1.投資較小。1.接線簡單清晰，設備較少根據以上幾種方案的比較以及本次設計變電

42、所的實際情況，一次側為 2 進線，而且根據負荷的不同變化需要經常改變主接線的運行方式，二次側出線，有 8 回出線，并且用戶基本都是有重要負荷的，因此決定主接線的一次側采用雙母線接線；二次側采用雙母線帶旁路接線。沈陽工程學院畢業設計（論文）- 10 -第 4 章 短路電流計算產生短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設備過電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時發現和消除。此外，如輸電線路斷線、線路桿塔也能造成短路事故。所謂短路是指相與相之間通過電弧或其他較小阻抗的一種非正常連接，在中性點直接接地系統中或三相四線制系統中，還指單相和多相接地。4.1 短路電流計算的

43、方法4.1.1 短路電流計算的目的、規定和步驟一、短路電流計算的主要目的1.電氣主接線的比較與選擇；2.選擇斷路器等電器設備，或對這些設備提出技術要求；3.為繼電保護的設計以及調試提供依據；4.評價并確定網絡方案，研究限制短路電流的措施；5.分析計算送電線路對通訊設施的影響。二、短路電流計算一般規定1.接線方式計算短路電流所用的接線方式，應是可能發生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式） ，而不能用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。2.計算容量應按工程設計的規劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃，一般取工程建成后的 510 年。3.一般按三相短路計算4.短路計算點在正常接線方式時

44、，通過設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。5.短路計算方法在工程設計中，短路電流計算均應采用實用計算法。即在一定的假設條件下計算出短路電流的各個分量。三、計算步驟-實用計算法1.選擇計算短路點；2.繪出等值網絡（次暫態網絡圖） ；3.化簡等值網絡：將等值網絡化簡為以短路點為中心的輻射形等值網絡，并求出各道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計- 11 -電源與短路點之間的電抗，即轉移電抗； X4.求計算電抗；jsX5.由運算曲線查出各電源提供給的短路電流周期分量的標幺值；6.計算無限大容量的電源提供給的短路電流周期分量的標幺值；7.計算短路電流周期分量有名值和短路容量；8

45、.計算短路電流沖擊值；9.繪制短路電流計算結果表。4.1.2 三相短路電流的計算一、等值網絡的繪制1.網絡模型的確定計算短路電流所用的網絡模型為簡化模型，即忽略負荷電流；發電機用次暫態電抗表示；認為各發電機電勢模值為 1，相角為 0。2.網絡參數的計算短路電流的計算通常采用標幺值進行近似計算。常取基準容量為一整數 100MW 或BS1000MW 而將各電壓級的平均額定電壓取為基準電壓即=1.05，從而是計算大BUavUNU為簡化。二、化簡等值網絡采用網絡簡化法將等值電路逐步化簡，求出各電源與短路點之間的轉移電抗。在工程計算時，為進一步簡化網絡，減少工作量，長將短路電流變化規律相同或相近的同類型

46、發電機可以合并；直接接于短路點的發電機一般予以單獨考慮，無限大容量的電源應該單獨計算。三、三相短路電流周期分量任意時刻的計算進行網絡簡化時，求出各個等值電源與短路點之間的轉移電抗，再將其換算成以 iX等值電源容量為基準的標幺值，即為該電源的計算電抗。jsiX= jsiXBNiiSSX （4.1）式中 - 第 i 個等值電源的額定容量，MVA；i=1，2，n 。NiS1.無限大容量電源當供電電源為無限大容量或計算電抗3.45 時，則可以認為其周期分量不衰減，jsX此時 jsXXII11 或（4.2）2.有限容量電源沈陽工程學院畢業設計（論文）- 12 -當供電電源為有限容量時，其周期性分量是隨時

47、間衰減的。這時工程上常采用運算曲線法來求得任意時刻短路電流的周期分量。3.總的短路電流周期分量的有名值最后將得到的各電源在某同一時刻供出的短路電流的標幺值換算成有名值，然后相加，便得到短路點某一時刻的三相短路電流周期分量，即 BBBNinititUSIUSII331（4.3）式中 -有限容量供給的短路電流周期分量標幺值；tiI -無限大容量電源供給的短路電流的標幺值；I -短路點 t 秒短路電流周期性分量的有效值，kA 。tI四、三相短路電流沖擊值的計算三相短路電流的最大峰值出現在短路后半個周期，當 f=50Hz 時，發生在短路后0.01s，此峰值被稱為沖擊電流。其計算式為 shi 2IKis

48、sh（4.4）式中 -沖擊系數。 （發電機出口 1.9；其他地點 1.8）sK本次設計所選的短路點取為變電所兩臺主變高壓側的點和低壓側并列運行時的。1d2d計算結果如下表 4.1 短路電流值（短路電流周期分量有效值）短路點0/S2/S4/S1d10.99KA8.84KA8.54KA2d1.15KA1.23KA1.23KA點沖擊電流： .1d1.822.55 10.9928.02shiIKA點沖擊電流： .2d1.822.55 1.152.93shiIKA道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計- 13 -第 5 章 變電所電氣設備選擇電氣裝置中的載流導體和電氣設備，在正常運行和短

49、路狀態時，都必須安全可靠的運行。為了保證電氣裝置的可靠性和經濟性，必須正確地選擇電氣設備和載流導體。各種電氣設備選擇的一般條件程序是：先按正常工作條件選擇出設備，然后按短路條件校驗其動穩定和熱穩定。5.1 電氣設備的選擇原則電氣設備和載流導體的選擇設計，必須執行國家的有關技術經濟政策，并應做到技術先進、經濟合理、安全可靠、運行方便和為今后的發展擴建留有一定的余地。一、電氣設備選擇的一般要求（1）應滿足各種運行、檢修、短路和過電壓情況的運行要求，并考慮遠景發展；（2）應按當地氣候環境校驗；（3）應力求技術先進和經濟合理；（4）與整個工程的建設標準應協調一致；（5）同類設備應盡量減少品種，以減少備

50、品條件，方便運行管理；（6）選用的新產品均應有可靠的技術數據，并經正式簽定合格。二、電氣設備選擇的一般原則1.按正常工作條件選擇（1）類型和形式的選擇。根據設備的安裝地點、使用條件等因素，確定是選用戶內型還是戶外行；選用普通型還是防污性；選用裝配式還是成套式；選用適合有人值班的還是滿足無人值班要求等。（2）額定電壓。按電氣設備和載流導體的額定電壓不小于裝設地點的電網額定NU電壓選擇，即 NSU NSNUU（5.1）但是，限流式熔斷器只能用在與其額定電壓相同的電網中，若降壓使用的話，熔斷時產生的過電壓將對電網和設備的絕緣造成損壞。（3）額定電流。所選擇電氣設備的額定電流，或載流導體的長期允許電流

51、（經NIyI沈陽工程學院畢業設計（論文）- 14 -溫度和其他條件修正后得到的電流值） ，不得小于裝設回路的最大持續工作電流，即 maxIIIyN或（5.2）按交流高壓電器的長期工作時的發熱的規定，斷路器、隔離開關、電抗器等電器設備在環境最高溫度為+40時，允許按額定電流持續工作。當安裝地點的環境溫度高于+40而低于+60時，每增高 1，建議額定電流減少 1.8%；當低于+40時，每降低1，建議額定電流增加 0.5%,但總的增加值不得超過額定電流的 20%。2.按短路狀態進行校驗當電氣設備和載流導體通過短路電流時，會同時產生電動力和發熱兩種效應，一方面使電氣設備和載流導體受到很大的電動力作用，

52、同時又使它們的溫度急劇升高，這可能使電氣設備和載流導體的絕緣受到損壞。為此，在進行電氣設備和載流導體的選擇時，必須對短路電流電動力和發熱計算，以驗算動穩定和熱穩定。為使所選電氣設備和載流導體具有足夠的可靠性、經濟性和合理性，并在一定時期內適應電力系統發展的需要，作驗算用的短路電流應按下列條件確定。（1）容量和接線。按本工程設計最終容量計算，并考慮電力系統遠景發展規劃（工程建成后 510 年） ；其接線應采取可能發生最大短路電流的正常接線方式，但不考慮在切換過程中可能短時并列的接線方式。（2）短路種類。一般按三相短路驗算，若其他種類短路較三相短路嚴重時，則應按最嚴重的情況驗算。（3）計算短路點。

53、選擇通過電器設備的短路電流為最大的那些點為短路點。先考慮分別在電氣設備前后短路時的短路電流，同時要強調的是流過所要校驗設備內部的短路電流，而非流到短路點的總電流。（4）短路時間。校驗電器是熱穩定和開斷能力時，還必須合理地確定短路計算時間。驗算熱穩定的計算時間為繼電保護動作時間和相應斷路器的全開斷時間之和，即 Ktprtabt abprkttt（5.3）式中 -斷路器全開斷時間；abt -后備保護時間。prt驗算電氣設備的熱穩定和動穩定的方法如下：當短路電流通過被選擇的電氣設備和載流導體時，其熱效應不應超過允許值，即 kytQQtI2（5.4）式中 -短路電流的熱效應；kQ-設備給定的 ts 內

54、允許的熱穩定電流有效值。tI當被選擇的電氣設備和載流導體通過可能最大的短路電流值時，電動力效應不會造成其變形或損壞。即應滿足條件 esshii道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計- 15 -（5.5）式中 -短路沖擊電流的幅值；shi -設備允許通過的動穩定電流的峰值。esi3、按環境條件校驗選擇電氣設備和載流導體時，應按當地環境條件校驗。當氣溫濕度污穢海拔地震覆冰等環境條件超出一般電器的基本使用條件時，應通過技術經濟比較后采取相應措施進行處理解決。5.2 電氣設備的選擇5.2.1 高壓斷路器的選擇表 5.1 LW-220/125 斷路器參數計算數據220/1250LW Ns

55、U220 kVNU220 kVmaxI237.216ANI1250AI6.38kANbrI31.5kAshi16.27kA1Nci80kAkQ176.13（）skA 2tIt231.54=3969（2skA 2）shi16.27kAesi80kA表 5.2 LW-63 斷路器參數計算數據63LWNsU60kVNU60kVmaxI866.05ANI2500AI7.99kANbrI31.5kAshi20.4kA1Nci80kA沈陽工程學院畢業設計（論文）- 16 -kQ257.1（）skA 2tIt231.54=3969（2skA 2）shi20.4kAesi80kA（1）型式。除滿足各項技術條件

56、和環境條件外，還應考慮安裝調試和運行維護的方便。一般 635kV 選用真空斷路器，35500kV 選用 SF6斷路器。（2）額定電壓的選擇為。NSNUU（3）額定電流的選擇為maxIIn（4）額定開斷電流的檢驗為)( IIItNbr或式中 -斷路器實際開斷時間ts 的短路電流周期分量。tI實際開斷時間 tk，為繼電保護主保護動作時間與斷路器固有分閘時間之后。（5）熱穩定校驗應滿足KtQtI2（6）動穩定校驗應滿足shesii5.2.2 隔離開關的選擇隔離開關的型式應根據配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合的技術經濟比較后確定。其他選擇的具體項目方法與斷路器的選擇方法基本相同。根據對隔離

57、開關操作控制的要求，還應選擇其配用的操動機構。屋內 8000 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。 （220kV 側隔離開關選擇結果如下表，60kV 側隔離開關選擇結果如下表） 。表 5.3 GW6-220/1250 隔離開關參數計算數據6220/1250GW NsU220kVNU220kVmaxI237.216ANI1250AkQ176.13（）skA 2tIt231.524=3969（skA 2）shi16.27kAesi80kA表 5.4 GW5-63/1250 隔離開關參數計算數據563/1250GW NsU60kVNU63

58、kV道義 220/60kV 智能變電站電氣一次部分初步設計- 17 -maxI866.05ANI1250AkQ257.1（）skA 2tIt231.524=3969（skA 2）shi20.4kAesi80kA5.2.3 電壓互感器的選擇1.型式的選擇根據電壓互感器安裝的場所和使用條件，選擇電壓互感器的絕緣結構和安裝方式。一般 620kV 戶內配電裝置中多采用油侵或樹脂澆注絕緣的電磁式電壓互感器；35kV 配電裝置中宜選用電磁式電壓互感器；110kV 及其以上的配電裝置中盡可能選用電容式電壓互感器。在型式選擇時，還應根據接線和用途的不同，確定單相式、三相式、三相五柱式、一個或多個副繞組的不同型

59、式的電壓互感器。接在 110kV 及以上線路側的電壓互感器，當線路上裝有載波通信時，應盡量與耦合電容器結合，統一選用電容式電壓互感器。2.按額定電壓選擇為保證測量準確性，電壓互感器一次額定電壓應在所安裝電網額定電壓的 90%110%之間。電壓互感器二次額定電壓應滿足測量、繼電保護和自動裝置的要求。通常，一次繞組接于電網線電壓時，二次繞組額定電壓選為 100V；一次繞組接于電網相電壓時，二次繞組額定電壓選為V。當電網為中性點直接接地系統時，互感器輔助副繞組額定3/100電壓選為 100/；當電網為中性點非直接接地系統時，互感器輔助繞組額定電壓選為3100/3V。3.按容量和準確度級選擇電壓互感器

60、按容量和準確度級的原則與電流互感器的選擇相似，要求互感器二次最大一相的負荷，不超過設計要求準確度級的額定二次負荷，而且應該盡量接近2S2S2S，因過小也會使誤差增大。2NS2S統計電壓互感器二次負荷時，首先應根據儀表和繼電器電壓線圈的要求，確定電壓互感器的接線，并盡可能將負荷分配均勻。然后計算各相負荷，取其最大一相負荷與互感器的額定容量比較。在計算各項負荷時，要注意互感器與負荷的接線方式。電壓互感器不校驗動穩定和熱穩定。表 5.5 220kV 側電壓互感器選擇結果表型號額定變比額定容量準確等級最大容量沈陽工程學院畢業設計（論文）- 18 -JDC-220100/3100/32200001 級5