1、目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 摘要 0 - HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 引言 -2 - HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第一篇設計說明書-3 - HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第一節 變電站主接線選定方案 .-3 - HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第二節 變壓器選定方案 -4 -第三節 斷路器與隔離

2、開關選定方案 -5 - HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 第四節 母線選定方案 -6 - HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第二篇 設計計算書 -7 - HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第一節 電氣主接線-7 - HYPERLINK l bookmark61 o Current Document 第二節主變壓器選擇-15 - HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 第三節設備型號選擇-18 - HYP

3、ERLINK l bookmark71 o Current Document 斷路器與隔離開關的選擇 -20 - HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 母線的選擇25 - HYPERLINK l bookmark103 o Current Document 設計心得體會 -28 -摘要由發電、變電、輸電、配電和用電等環節組成的電能生產與消費系統。它的 功能是將自然界的一次能源通過發電動力裝置轉化成電能，再經輸、變電系統及 配電系統 將電能供應到各負荷中心。電氣主接線是發電廠、變電所電氣設計的首要部分，也是構成電力系統的重要環節。主接線的確定對電力系

4、統整體及發電 廠、變電所本身的運行的可靠性、靈活性和經濟性密切相關。并且對電氣設備選 擇、配電裝置配置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。電能的使用已經 滲透到社會、經濟、生活的各個領域，在國民經濟中的地位越來越高。本文是對 220KV電壓等級變電所一次部分的初步設計，主要完成了電氣主接線的設計。包 括電氣主接線的形式的比較、選擇；主變壓器、啟動/備用變壓器和高壓廠用變壓 器容量計算，臺數和型號的選擇；短路電流計算和高壓電氣設備的選擇與校驗。關鍵詞：變電所；電氣部分；變壓器；主接線設計；電氣設備ABSTRACTBy power generation, the substation, tra

5、nsmission and distribution and power consumption of links such as electric power production and consumption system. Its the function of the nature a energy through the power generation power device into electrical energy, then after losing power distribution system and distribution system, electric

6、power supply to the load center. The main electrical wiring is power plants, substation electrical designs first part, also be constitute the important link of the power system. The determination of the wiring in power system and power plants, whole substation of the reliability of the operation its

7、elf, flexibility and economy closely related. And for electrical equipment selection, power distribution equipment configuration, relay protection and control of the recommended way to have a major influence. The use of electricity has penetrated into society, economy, life in all areas, in the posi

8、tion of the national economy is getting higher and higher. This paper is to 220 KV substation voltage level is a part of the preliminary design, the main finished the design of the main electrical wiring. Including the main electrical wiring form of comparison, choice; The main transformer, start/st

9、andby transformers and high pressure factory with the transformer capacity calculation, the Numbers and types of choice; Short circuit current calculation and the high voltage electrical equipment choice and calibration.Key words: converting station, Electrical part, transformer, The Lord wiring des

10、ign, Electrical equipment引言在高速發展的現代社會中，電力工業在國民經濟中有著重要作用，它不僅全 面地影響國民經濟其他部門的發展，同時也極大的影響人民的物質與文化生活水 平的提高。一、設計在工程建設中的作用設計工作是工程建設的關鍵環節。做好設計工作對工程建設的工期、質量、 投資費用和建成投產后的運行安全可靠性和生產的綜合經濟效益，起著決定性作 用。設計是工程建設的靈魂。 設計的基本任務是，在工程建設中貫徹國家的基本 建設方針和技術經濟政策，做出切合實際、安全實用、技術先進、綜合效益好的 設計，有效的為電力建設服務。二、設計工作應遵循的主要原則.遵守國家的法律、法規，貫徹

11、執行國家的經濟建設方針、政策和基本建設 程序，特別應貫徹執行提高綜合經濟效益和促進技術進步的方針。.要運用系統工程的方法從全局出發，正確處理中央與地方、工業與農業、 城市與鄉鎮、近期與遠期、技改與新建、生產與生活、安全與經濟等方面的關系。.要根據國家規范、標準與有關規定，結合工程的不同性質、要求，從實際 情況出發，合理確定設計標準。.要實行資源的綜合利用，節約能源、水源，保護環境，節約用地等。三、設計的基本程序設計要執行國家規定的基本建設程序。工程進入施工階段后，設計工作還要配合 施工、參加工程管理、試運行和驗收，最后進行總結，從而完成設計工作的 全過程第一篇設計說明書第一節變電站主接線選定方

12、案變電站電氣主接線是指變電站的變壓器、輸電線路與電力系統相連接的形 式，從而完成輸配電任務。變電站的主接線是電力系統接線組成中的重要組成部 分。主接線的確定，對電力系統的安全、穩定、靈活、經濟運行以及變電站電氣 設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會產生直接的影響。根據對原始資料的分析，現將各電壓等級可能采用的較佳方案列出。進而， 以優化組合的方式，組成最佳可比方案。電壓等級主接線形式斷路器型號母線型號隔離升關型號220KV雙母線帶旁路LW2-220LW-2GW6-220D/1000-50110KV雙母線帶旁SW3-110G/1200GW4-110/1250路10KV雙母線分

13、段ZN12-10/2500GN2-10/3000第二節變壓器選定方案主變壓器：兩臺220KV無勵磁調壓三繞組變壓器 站用變壓器：兩臺80KW的雙繞組變壓器供給站用變 變壓器技術參數序號型號額定容量(kvA)容量比額定電壓(kv)連接組標號空載損耗(kw)空載 電流(%)阻抗 電壓 (%)1SFPS7-150000/220150000100/100/50220/121/11Yn,d11,yn01781423/72S9-80/108010Y,yn4第三節斷路器與隔離開關選定方案220KV 側計算數據LW2-220型斷路器（S% 型）GW6- 220D/1000-50 隔離開關U NS220kVUn

14、220kVUn220kV1 maxI N2500AI N1000AII NbrItkI Ncl80kA1 tk/2ishies50kAi es50kAQk2(kA) sI2t t2(kA) s12t t2(kA) s110KV 側計算數據SW3-110G/1200 型斷路器（少油型）GW4- 110/1250 隔離開關U NS110kVUn110kVUn110kVI maxI N1200AI N1250AII NbrI tkI Ncl41kAI tk/2ishies41kAi es50kAQk(kA)2 s2I t t(kA)2 s2I t t2000(kA)2 s10KV 側計算數據ZN12

15、-10A500 型斷路器(真空型)GN2-10/3000隔離開關U NS10kVUn10kVUn10kV1 max1995AI N2500AI N3000AII NbrI tkI Ncl80kAI tk/2ish66kAies80kAi es100kAQk27852 (kA)2 s12t t(kA)2 sI2t t125002(kA)2 s第四節母線選定方案220KV 側D/dmm2最局溫度卜 載流量(A截面系數W( cm3)慣性系數(cm)慣性距 (cm4)30/25216565110KV 側D/d2 mm最局溫度卜 載流量(A截面系數W( cm3)慣性系數 (cm)慣性距 (cm4)60/

16、545391072H*b(mm*mm)單條長期存放允許載流 量(A)雙條長期存放允許載流 量(A)三條長期存放允許載流 量(A)平放豎放平放豎放平放豎放80*8124913581858202023552560第二篇 設計計算書第一節電氣主接線一、電氣主接線的意義和要求電氣主接線是發電廠、變電所電氣設計的重要部分，也是構成電力系統的重 要環節。主接線的確定對電力系統整體及發電廠、變電所本身運行的可靠性、靈 活性和經濟性密切相關，并且對電氣設備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制 方式的擬定有較大影響。因此，必須處理好各方面的關系，全面分析有關影響因 素，通過技術經濟比較，合理確定主接線方案，決定于

17、電壓等級和出線回路數。電氣主接線是由高壓電氣設備連成的接收和分配電能的電路，是發電廠和變 電所最重要的組成部分之一，對安全可靠供電至關重要。因此設計的主接線必須 滿足如下要求：(1)滿足對用戶供電必要的可靠性和電能質量的要求；(2)接線簡單、清晰，操作簡便；(3)必要的運行靈活性和檢修方便；(4)投資少，運行費用低；(5)具有擴建的可能性。二、接線方式選擇220KV電壓等級主接線選擇：備選方案：(1)雙母線：雙母線接線有2組母線，并且可以互為備用。它的特點是：供電可 靠，調度靈活，擴建方便，能廣泛用于出線帶電抗器 6-10KV配電裝置；35-60KV 出線數超過8回，或連接電源較大、負荷較大時

18、；110KV-220KV出線為4回及以 上時。AAAA白京白哀(2)母線分段：用于縮小母線故障的停電范圍，分段短路器將母線分為 WI段和WII段，每段工作母線用各自的母線斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均 勻的分布在兩段工作母線上。優點是可靠性比雙母線接線更高，并且具有很高的 靈活性。(3)雙母線帶專用旁路：用旁路斷路器代替檢修中的回路工作，使該回路不致停 電。220KV雙母線分段帶旁路(4)雙母線分段帶專用旁路斷路器：當 110KV出線在6回以上，220KV出線在4 回以上，宜采用帶專用旁路斷路器的旁路母線。分段帶旁路，集合了分段和旁路 的優點。2E0KV歐母級分段帶旁路所以，綜合了可靠

19、性，靈活Tt和經濟性三方面來看，220KV部分的母線接線方式還是選擇雙母線接線方式。110KV電壓等級主接線方案選擇：備選方案：(1)雙母線；雙母線接線有2組母線，并且可以互為備用。它的特點是：供電可靠，調度靈活，擴建方便，能廣泛用于出線帶電抗器6-10KV配電裝置；35-60KV 出線數超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；110KV-220KV出線為4回 及以上時。110KV雙母線(2)雙母線分段；用于縮小母線故障的停電范圍，分段短路器將母線分為 WI段和 WII段，每段工作母線用各自的母線斷路器與備用母線相連，電源和出線回 路均勻的分布在兩段工作母線上。優點是可靠性比雙母線接線更高，并且

20、具 有很高的靈活性。1KKV雙母線分段(3)雙母線帶專用旁路：用旁路斷路器代替檢修中的回路工作，使該回路不致停電。(4)單母線分段帶旁路：出線較多，采用分段形式，帶旁路可以使在檢修時用旁 路斷路器代替出線短路器，使出線工作可靠性提高llOkU單母線分段帶旁路由于110KV的出線回路有8回預留2回，共有10回線路，對用電可靠性 要求比較高，綜合了可靠性，靈活性和經濟性三方面來看，所以決定采用雙母 線帶專用旁路接線方式。10KV電壓等級主接線方案選擇：備選方案：雙母線；雙母線接線有2組母線，并且可以互為備用。它的特點是：供電 可靠，調度靈活，擴建方便，能廣泛用于出線帶電抗器6-10KV配電裝置；3

21、5-60KV 出線數超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；110KV-220KV出線為4回及以 上時。10KV雙母線雙母線分段接線：雙母線分段較雙母線方案運行方式更靈活， 在出現較多 時宜采用。u j H 1 H w y V v v v7 vv v * T10KV母線雙母線分段方案雙母線分段帶旁路，旁路斷路器兼做旁路斷路器：雙母線用于縮小母線故 障的停電范圍，分段短路器將母線分為 WI段和WII段，每段工作母線用各自的 母線斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻的分布在兩段工作母線上。帶 旁路可以在故障時用旁路斷路器代替出線斷路器，提高供電可靠性。分段短路器 兼做旁路斷路器可以節省投資。單母

22、線分段帶旁路；單母線分段接線接線適用于：小容量發電機電壓配電 裝置，一般每段母線上所接發電機容量為 12MW左右，每段母線上出線不多于 5 回；變電站有兩臺主變壓器時的 610kv配電裝置；3563KV配電裝置出線 48回；110220KV配電裝置出線34回。帶旁路后極大提高了供電可 靠性。：OKV單母線分段帶旁路基于10KV的出線回路有12回預留2回，共有14回線路，出線回路數較 多，對用電可靠性要求比較高，綜合了可靠性，靈活性和經濟性三方面來看， 所以決定采用雙母線分段接線方式。第二節主變壓器選擇、主變壓器臺數的選擇根據原始資料，本變電站為220KV降壓變電站，負荷重、出線多，所以考慮 用

23、兩臺主變壓器。有兩臺主變壓器，可保證供電可靠性，避免一臺變壓器故障或 檢修時影響對用戶的供電。二、主變壓器容量的確定1、選擇原則(1)主變壓器容量一般按變電站建成后 510年的規劃負荷選擇，并應考慮變 壓器正常工作和事故時過負荷能力。(2)根據變電站所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有 重要負荷的變電站；應考慮當一臺變壓器停運時，其余變壓器容量在計及過負荷 能力后的允許時間內應保證對一、二級負荷的供電。2、主變容量確定根據選擇原則和已確定選用兩臺主變壓器，主變壓器總容量可取最大負荷 PMAX的倍，且計及每臺變壓器有40%的過負荷能力，當一臺變壓器單獨運行時能 滿足70%的負荷的

24、電力需要。計算所有負荷大小：根據所給資料得出110KV側的負荷Siio =(42+54/+30/+22/+32/+20/ =10KV側負荷Si0=+3+085+3+3+W+4/+5/ =所以總負荷S=S0+S0=站用負荷 Sz=+20+14+23+21+20+1+1+20+10=136KW站用負荷小于總負荷的1%,可忽略不計。選用兩臺三繞組變壓器，連接三個電壓等級，同時互為備用。這樣可以保證供電 的可靠性。按一臺變壓器退出運行時，另一臺至少帶剩余負荷的70%考慮變壓器容量。70%S=144所以選用兩臺額定容量為150MVA的三繞組變壓器。三、變壓器型式的選擇1、主變壓器的選擇(1)相數的選擇變

25、壓器的相數有單相和三相，主變壓器是采用三相還是單相，主要考慮變壓 器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。規程上規定，當不受運輸條件限 制時，在330KV及以下的發電廠用變電站，均選用三相變壓器。同時，因為單相 變壓器組相對來講投資大、占地多、運行損耗也較大，而不作考慮。本變電站為 一個220KV降壓變電站，所以應選用三相變壓器。(2)繞組數繞組的形式主要有雙繞組和三繞組。規程上規定在選擇繞組形式時，一般應 優先考慮三繞組變壓器。因為一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制電器和輔助 設備，比兩臺雙繞組變壓器都較少。同時三繞組變壓器比同容量的雙變壓器價格 要貴40%50%對深入引進負荷中心，具有直

26、接從高壓變為低壓供電條件的變電 站，為簡化電壓等級或減少重復降壓容量，可采用雙繞組變壓器。根據本變電站 的實際條件選擇三繞組變壓器。(3)繞組接線組別變壓器三繞組的接線組別必須與系統秒年電壓相位一直，否則，不能并列運行。電力系統采用的組別接線方式只有星行“ Y”和三角形“ d”兩種。因此，變壓器 三繞組的連接方式應根據具體工程來決定。在發電廠和和變電站中，一般考慮系 統或機組的同步并列要求以及限制三次諧波對電源的影響等因素，根據以上變壓 器繞組連接方式的原則，主變壓器接線組別一般選用YN, d11常規接線。因此選用連接組別為YN, n0, d11的三繞組變壓器。其主變壓器的參數為：220KV無

27、勵磁調壓三繞組變壓器注：1.容量分配升壓組合為100/50/100,降壓組合為100/100/502.表中阻抗電壓為100%額定容量時數值第三節設備型號選擇一、短路電流計算的目的在發電廠和變電站的設計中，短路計算是其中一個重要環節，其計算的目的主要有以下幾個方面：(1)電氣主接線的比較。(2)選擇導體和電氣設備。(3)在設計屋外高型配電裝置時，需要按短路條件校驗軟導線的相間和相對 地的安全距離。(4)在選擇繼電保護方式和進行整定計算時， 需以各種短路是的短路電流為 依據。(5)接地裝置的設計，也需要用到短路電流。二、短路電流計算條件1、基本假定(1)正常工作時，三相系統對稱運行；(2)所有電源

28、的電動勢相位角相同；(3)電力系統中的所有電源都在額定負荷下運行；(4)短路發生在短路電流為最大值的瞬間；(5)不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；(6)除去短路電流的衰減時間常數和低壓網絡的短路電流外，元件的電阻都略去不計；(7)元件的計算參數均取其額定值，不考慮參數的誤差和調整范圍；(8)輸電線路的電容忽略不計。2、一般規定(1)驗算導體和電氣設備動、熱穩定以及電氣開斷電流所用的短路電流， 應 本工程設計規劃容量計算，并考慮遠景的發展計劃；(2)選擇導體和電氣設備用的短路電流， 在電氣連接的網絡中，用考慮具有反饋作用的異步電機的影響和電容補償裝置放電電流的影響;(3)選擇導體和電氣設

29、備時，對不帶電抗器回路的計算短路點應選擇在正常 接線方式時短路電流為最大的地點；(4)導體和電氣設備的動、熱穩定以及電氣設備的開斷電流， 一般按三相短 路驗算。短路電流的計算B3B2B1Ef0.255設 B1 =1 所以 U B = B1 X = B2 =B 0.8680.2938所以 Ibi Ib2 1.868Ua Ub Ib 0.0571 0.362UaIb3 0.8640.419則 Ia Ib Ib3 2.732 所以 Ef1 Ua220kv短路時計算電抗IXf1 0.362Xf2 0.419Xf3 0.419 一一一.一 所以 220KV母線短路時 I 2.975 2.535 2.53

30、1 8.04有名值 I SB3.17KA3Ubi110KV短路時計算電抗Xf1 0.663Xf2 0.764Xf3 0.767貝U 110KV母線短路時有I 3.28KA計算電抗IXf1 0.96Xf2 0.96Xf3 0.96則10KV母線短路時有I 2.98KA斷路器與隔離開關的選擇220kv側斷路器過程.最大持續工作電流：,1.05PN1.05Sb 1.05 220.6I max 606.2,3U N cos 3Un 、.3 220根據母線Uns、Imax及安裝位置重要性，查電力工程電氣設備手冊 上冊（電力工業部西北電力設計院）表 4-47, LW2-220型SF6斷路器, 額定開斷時間

31、tin =.燃弧時間ta =tk tpr2 tin ta 4 0.05 0.03 4.08s由于tk1s,不計非周期熱效應，短路電流熱效應Qk等于周期熱效應Qp。t=0t=t=Xfs1 =X fs2 =Xfs3 =I (2.975 2.531 2,531)1503 2203.17kA1 tk150 (2.25 2,151 2.151) 2.57kAI tk/2(2.109 2.052 2,052),22, 2I 10I tk/2 I tk12tk1502.446kA3 220_2_ 2 _23.1710 2.4462.57, ”4.081226.00(kA)2 s、3 220tk tp1tin

32、0.06 0.05 0.11S 0,1S,故用 I 檢測 Inbr沖擊電流為 Ish 1.9 2I 2.69 3.17 8.53kA計算數據LW2-220型斷路器(SF6 型)GW6- 220D/1000-50 隔離開關U NS220kVUn220kVUn220kVI maxI N2500AI N1000AII NbrI tkI Ncl80kAI tk/2ishies50kAies50kAQk(kA)2 s12t t(kA)2 sI2t t(kA)2 s考慮到變壓器過載運行，過載系數運行也1.47150Imax 606.2 1.47 891.11A 2500 A,可行110kv側斷路器過程.最

33、大持續工作電流:1 max1.05 Pn1.05SB 1.05 186B980.5A.3U N cos 3Un ,3 115根據母線Uns、Imax及安裝位置重要性，查電力工程電氣設備手冊 上冊（電力工業部西北電力設計院）表 4-47SW3-110G/120皿少油斷 路器，額定開斷時間tin=.燃弧時間ta=。tk tpr2 tin ta 4 0.07 0.06 4.13s由于tk 1S,不計非周期熱效應，短路電流熱效應Qk等于周期熱效應Qp。t=0t=t=Xfs1 =X fs2 =Xfs3 =3.28kAI (1.600 1.381 1.380)Itk (1.819 1.596 1.596)

34、Itk/2 (1.621 1.484 1.484)150.3 115150, 3 1151503 1153.77kA3.46kAI 210I2tk/2 I2tk12k 2一 ， _23.2810 3.463.7724.13 15.76( kA) s12tk tpM tin 0.06 0.05 0.11s 0.1s,故用 I 檢測 Ing 沖擊電流為 Ish 1.9 2I 2.69 3.28 8.81 kA計算數據SW3-110G/1200 型斷路器（少油型）GW4- 110/1250 隔離開關U NS110kVUn110kVUn110kVI maxI N1200AI N1250AII NbrI

35、 tkI Ncl41kAI tk/2ishies41kAi es50kAQk(kA)2 sI2t t(kA)2 sI2t t2000(kA)2 s考慮到變壓器過載運行，過載系數運行100Imax 887A 1200A,可行10kv側斷路器過程3.最大持續工作電流：,1.05PN1.05Sb 1.05 34.57 .QQ. .1 MMn A1.86力工程電氣設備手冊ZN12-10G2500型真空斷應Qk等于周期熱效應1 maxr-1-r1 J J J 廠V3U N cosV3Un73 10.5根據母線Uns、Imax及安裝位置重要性，查電 上冊（電力工業部西北電力設計院）表 4-47； 路器，額

36、定開斷時間tin=.燃弧時間ta=。tk tpr2 tin ta 4 0.015 0.06 4.075s由于tk 1s,不計非周期熱效應，短路電流熱效Qp。t=0t=t=Xfs1 =Xfs2 =Xfs3 =150I (1.094 0.945 0.94) - 24.58kAv13 10.5150Itk (1.2 1.01 1.01) r 26.4kA160HZ)Nf E J 二 一滿足條件的跨距范圍（0）和（及以上） f m綜合考慮取L 1.2m 因為 ish 12.481KA（母線可不計共振影響）母線間應力fph 1.73pl7 i210 7 旦 4.4915N/m220KV母線截面系數 導體

37、間最大相間應力 ph 釬 47210waW 1.37 10 6m3_ 5 _ 6 _10 Pa 70 10 Pa絕緣子間最大允許跨距Lmax10 a|W 14.612 1.2f ph因此符合硬導體動穩定校驗要求110KV母線選取過程Imax 980.5A管型母線D/d:60/54r=27mm幾何均距Dm 3 3 3 6取 m1 0.9m2 1.0K=3.781.0I C 1.2876 1072 1380 980.5 a 1.1/ c257.1KVU cr49.3m1m2 r Ig Dmr 變相電壓中間相不會發生電暈實際運行相電壓42 (86 42)980.52行 61.18 13802C 91 取 Kf 1SminQK /C 43.625 539mm：滿足熱穩定要求6 _10 _al70 10 PaE 7 10Pa_22(R2 r2)Pn 1.449kg /m_8421.9 10 (m )Nf3.56bal 70 1 06 Pa取 L 1.5mfph4.5N /mish 1.9 2 3.28 8.81KA7.29 10 6(m3)PhLmaxfph L210W33.67 m1.38 105