220KV变电站一次侧设计毕业论文Word文档下载推荐.docx
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方案二：
单母线分段接线
电气工程设计手册规定，110KV-220KV配电装置出线回路数3-4条，宜采用单母线分段接线。
本设计中有3回，所以宜采用单母线分段接线。
单母线分段接线的优缺点：
优点：
接线简单清晰，操作方便，使用电器少；
配电装置建造费用低；
隔离开关仅在检修时隔离电压用，不用它进行倒闸操作，误操作少。
任一段母线及母线隔离开关发生故障时，要停止该段母线上所有的工作；
任一段母线及母线隔离开关检修时，要停止该段母线上所有电路的工作。
当出线为双回路时,常使架空线路出现交叉跨越。
扩建时需向两个方向均衡扩建。
根据本次设计对主接线的要求，将以上两种方案进行比较：
（一）供电可靠性
方案一：
通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修任一母线，而不致中断供电，一组母线故障后，能迅速恢复供电；
检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路，其他回路仍与系统保持联系，能保证穿越功率的顺利通过，能保证供电可靠性。
一段母线故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。
（二）灵活性
各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应系统各种运行方式和潮流变化的需要。
任一元件发生故障或检修时，该段母线配电装置均需停电，不具备灵活性。
（三）经济性、可靠性
考虑5-10年的发展前景时，母线可以向任一方向扩展，并且不会影响两组母线和负荷的均匀分布，占地面积小，费用少。
考虑5-10年的发展前景时，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。
综合以上比较可知，在本次设计的地区重要变电所中，双母线接线可以适应要求，且较单母线分段更优越。
又因SF6断路器检修周期长，性能好，所以220KV侧选用双母线接线方式。
1.2110KV侧电气主接线的设计
本次设计变电所中,110KV出线共有4回,其中2回为系统联络线，2回为110KV变电所的接线，每回出线输送的容量为50MVA。
主接线的选择与比较
电气工程手册规定，在本地区主要变电所中110KV-220KV配电装置，在系统中居重要地位，出线为4回及以上时，一般采用双母线接线，因本所出线为4回，母线上电源较多，输送功率较大，母线故障后，要迅速恢复供电，母线和母线设备检修时，不影响对用户供电，宜采用双母线接线。
规程规定，在110KV～220KV配电装置中，出线不超过4回时，一般采用单母线分段的接线方式。
方案一二优缺点的比较，在上一节已经论述，在此不再重复。
从任务书可知a、c两变电所有穿越功率通过，同时母线故障时，单回路供电系统中无其它备用电源，方案二不能满足要求，方案一不但克服以上缺点，而且满足了安全可靠性，灵活性，经济性，考虑5～10年的发展远景，所以采用双母线供电。
1.335KV侧主接线方案的设计
35KV侧所带负荷为地方性负荷,需要经常的操作切换,对于主接线的要求不是很高,在力求满足可靠性、灵活性、经济性的情况下，要求接线简单，清晰。
主接线的选择和比较：
《电气设计手册》中规定35～60KV配电装置，出线在4-8条出线时，宜采用单母线分段的接线方式，且一般不设旁路母线，如果出现断路器不允许停电检修时，可以设置其它旁路设施，因此可以采用单母线分段的接线方式。
35KV-60KV配电装置中，当出线在两回及以上时，可采用单母线接线。
下面从三个方面对以上两种方案进行比较：
可靠性：
当任一母线检修时，只须断开该侧的电源，非检修侧正常工作，减少停电围，同时重要用户可采用双电源供电，保证其供电可靠性，任一出线隔离开关检修时，该出线必须停电。
当母线检修或运行故障时，各回路必须停止工作，当出线断路器检修时，该出线必须停止工作。
灵活性：
分段断路器可以分开运行，亦可接通运行，任一母线故障时，可跳开分段断路器，保证非故障母线正常运行；
当分段断路器断开运行时，任一电源故障时，分段DL可自动投入，以保证全部出线的正常运行，同时此运行方式可限制短路电流。
操作维护简单方便，接线清晰，有利于扩建，但运行方式唯一。
经济性：
此接线方式共需12台隔离开关8台断路器，投资少，占地面积小。
此接线方式共需7台断路器，10台隔离开关。
综合以上两种方案，方案一比方案二调条件优越些，符合本次设计的要求，所以选择方案一，采用单母线分段接线。
第二章短路电流计算说明
2.1短路点的确定
短路是电力系统中最严重的故障，短路使电压降低，短路回路电流增大，它能破坏对用户的正常供电和电气设备的正常工作。
为了满足校验和选择电气设备及载流导体以及为了继电保护的整定计算。
因此，发电厂和变电所电气部分的设计及运行，都必须考虑到可能发生的各种故障情况。
短路可分为：
d
（1）单相短路，d
（2）两相短路，d（3）三相短路等，本次设计主要计算以上三种方式短路电流，产生短路的原因是电气设备载流部分绝缘破坏。
绝缘破坏多是由于未及时发现和消除设备缺陷，以及设计、安装、运行维护不良所致。
所以计算短路电流的目的，是为了在电器装置的设计和运行中用来选择电气设备，选择限制短路电流的方式，设计继电保护装置和分析电力系统的故障等。
计算短路电流首先应确定短路点，各个电压等级母线设置短路点，使其通过电气设备和载流导体的短路电流为最大。
本次设计短路点的选择共确定3个，分别在220KV、110KV、35KV侧电压等级的母线上。
本次设计短路电流计算用于各元件阻抗采用标幺值，基准容量SJ=100MVA，基准电压取各级平均额定电压UJ=UP
2.2短路计算
计算短路电流用的计算电路图是一种简化了的单线图，只需画出与计算短路电流有关的元件以及它们之间的连接，并在各元件旁注明它们的参数。
计算电路图还应考虑到发电厂或变电所本身及其所在电力系统的发展情况。
2.2.1短路电流计算
在计算短路电流之前先根据已知条件SN=120MVA；
短路电压百分数：
Ud1-2%=14.0Ud1-3%=23.0Ud2-3%=8.0
Ud1%=0.5×
（Ud1-2%+Ud1-3%-Ud2-3%）=0.5×
（14+23-8）=14.5
Ud2%=0.5×
（Ud1-2%+Ud2-3%-Ud1-3%）=0.5×
（14+8-23）=-0.5
Ud3%=0.5×
（Ud2-3%+Ud1-3%-Ud1-2%）=0.5×
（8+23-14）=8.5
以Sj=100MVAUj=220KV计算变压器的等值阻抗：
X1*=Ud1%×
SB/（100×
SN）=14.5×
100/（100×
150）=0.121
X2*=Ud2%×
SN）=-0.5×
150）=-0.004
X3*=Ud3%×
SN）=8.5×
150）=0.
算出Y型变压器三边的标幺阻抗值X1*=0.121；
X2*=-0.004；
X3*=0.071两台变压器并联后如上图所示。
1）如果220KV母线D1处短路，那么总阻抗标幺值
X1Σ=
I″=1/Xd1*×
=（1/0.0331）×
0.261=7.6KA
短路计算时间tjs=tb+td=3.6+0.04=3.64（S）
根据计算电抗查短路电流计算曲线，并换算成有名值后，所得短路电流有名值I′′=7.6KA；
I1.82=8.5KA；
I3.64=8.6KA；
短电流的热效应Qdt=
tJS=
3.64=259.11KA2.s
冲击电流Ich=1.9×
I′′=2.69×
7.6=19.35KA。
2）如果110KV母线D2处短路，那么总阻抗标幺值
X2Σ=
=（1/0.0521）×
0.523=10.18KA
根据计算电抗查短路电流计算曲线，并换算成有名值后，所得短路电流有名值I′′=10.18KA；
I1.82=11.2KA；
I3.64=11.6KA；
短路电流的热效应Qdt=
3.64=1972KA2.s
10.18=25.9KA。
3）如果35KV母线3处短路，那么总阻抗标幺值
X3Σ=0.+
=（1/0.08518）×
1.561=18.3KA
根据计算电抗查短路电流计算曲线，并换算成有名值后，所得短路电流有名值I′′=18.3KA；
I1.82=18.4KA；
I3.64=18.7KA；
路电流热效应Qdt=
3.64=2178KA2.s
18.3=46.63KA。
第三章电气设备的选择与校验
一、高压电气设备的选择应满足的一般要求：
1、应尽量满足正常运行、检修、短路和过电压情况的要求，并考虑远景规划。
2、应按当地环境校验。
3、应力求技术先进，经济合理。
4、与整个工程的建设标准应协调一致。
5、同类设备应尽量减少品种。
6、选用新品种应具有可靠的技术数据，并经正式鉴定合格，在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级审定。
二、技术条件
选择高压电器，应能长期在工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持运行。
（一）长期的工作条件
1、电压选用的电气设备允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即：
Umax≥Ug
2、电流选用的高压电气设备的额定电流Ie不得低于所在回路各种可能运行方式下的持续工作电流Ig即Ie≥Ig；
由于变压器回路短路时过电流能力很大，双回路的工作电流变化，幅度也比较大，故计算工作电流应根据实际情况确定。
高压电器没有明确的过载能力，所以在选择额定电流时，应满足各种可能运行方式回路持续工作电流的要求。
3、机械荷载
所选电器端子的允许负荷，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。
1、校验的一般原则
（1）电器在选择后应按照作最大可能通过的短路电流动、热稳定性校验，校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路或中性点直接接地的系统及自耦变压器等回路中单相、两相接地短路较三相严重时，应按照严重情况下校验。
（2）用熔断器保护的电器可不验算热稳定。
当熔断器有限流作用时，可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。
2、短路的热稳定条件
校验设备的热稳定条件时，应满足It2Rt>
Qdt式中
Qdt—tjs短路电流的热效应
It—t秒允许通过的热稳定电流有效值
T—t秒允许通过的热稳定电流时间
校验短路热稳定所用的计算时间tjs，公式tjs=tb+td
式中Tb—继电保护的后备保护的动作时间
td—继电保护的全分闸时间
3、短路的动稳定条件
应满足：
ich≤idf（Ich≤Idf）
ich（Ich）短路冲击电流峰值（有效值）
idf（Idf）电器允许通过极限电流峰值（有效值）
（三）绝缘水平：
在工作电压和过电压作用下，电器外绝缘应保证必要的可靠性，应由电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平确定。
三、环境条件
1、温度普通高压电器一般可在环境最低温度-300C时正常运行
2、风速：
一般高压电器可在不大于35m/s环境下使用
3、污秽：
本地区为非污秽地区
4、温度：
月平均最高气温250C
5、海拔：
本地区海拔高度在1000m以下
6、地震
3.1断路器的选择与校验
按额定电压和额定电流选择断路器，同一电压等级选用同一型号，按最大工作回路工作电流，选为典型事例，进行动稳定性、热稳定性校验。
高压断路器是电力系统中最重要的控制保护电器，它的作用是使电压为1000KV以上的高压线路在正常负荷时接通或断开，在线路发生短路故障时，高压断路器将故障线路自动断开，使非故障部分正常运行，在断路器中最主要的问题是如何热熄灭触头分开瞬间所产生的电弧，所以它必须具备一种可靠的灭弧装置。
1.选择高压断路器的类型，目前我国断路器的生产情况6~220KV一般为少油断路器。
110~330KV当少油断路器的性能不能满足技术要求时，可选择压缩空气断路器或SF6断路器。
2.根据安装地点选择户式或户外式。
3.断路器的额定电压Ue不小于装设回路所在电网额定电压Ue≥Uq
4.断路器的额定电流不小于通过断路器的最大持续工作电流Imax
5.校核断路器的断流能力Iekd≥I´
´
Iekd：
断路器动静触头刚分时，实际断开短路电流周期分量的有效值。
当断路器的额定电流较系统的短路电流很多时，为了简化计算，也可以有次暂态短路电流进行选择，即Iekd≥I´
6.TjS=tb+td式中Tjs：
校验短路热稳定所用的时间（S）
tb：
继电保护装置后备保护动作时间（S）
td：
断路器的全分闸时间（S）
7.短路的热稳定条件校验I2Rt>
Qdt：
在计算时间tjs秒，短路电流的热效应（KA2.S）
It:
t秒设备允许通过的热稳定时间（KA）
t:
设备允许通过的热稳定电流时间（S）
8.按短路关合电流选择：
ieq≥ich
ieq：
关合电流ich：
短路电流冲击值（KA）
短路的动稳定校验：
idf≥ich
idf：
电器允许的极限通过电流峰值
ich：
短路冲击电流峰值（KA）
9.根据对断路器操作控制的要求，选择与断路器配用的操作机构。
（一）220KV的电压等级断路器选用户外式，因为110KV~220KV主接线未设旁路母线，故断路器应选用可靠性高，检修周期长的SF6断路器，对于110KV以上的电网，电力系统稳定要求快速切断故障，应选用固有分闸时间不大于0.04s的断路器,SF6断路器满足其要求,因此选用户外式SF6断路器.
其型号为LW6-220/3150A,50KA其数据见下表：
计算数据
额定参数
Ug220KV
Ue220KV
Imax393.6
Ie3150A
I´
7.6KA
Iekd50KA
Ich19.35KA
Ieg125KA
Qdt1543KA.S
I2Rt7500KA.S
Ich19.35kA
Idf125kA
操作机构
CY3-3三台分相操作
校验,根据上表比较可知:
Ie>
ImaxIekd>
ied>
ich
动稳定:
idf>
ich热稳定I2Rt>
Qdt
LW6-220/3150A50KA满足要求
（二）110KV侧断路器的选择与校验
选择户外式SF6断路器,型号为LW6-110W/3150A,31.5kA
技术数据如下:
Ug110KV
Ue110KV
Imax262A
10.18KA
Ich25.9KA
Ieg125KA
Qdt1972KA2.S
I2Rt2976KA2.S
Idf125kA
Ug=UeIe>
LW6-110W/3150A31.5KA满足要求
（三）35KV电压等级断路器的选择与校验
35KV户式，ZN39-35/1600A,25KA,其技术数据如下:
Ug35KV
Ue35KV
Imax165A
Ie1600A
18.3KA
Iekd25KA
Ich46.63KA
Ieg65KA
Qdt2178KA2.S
I2Rt2500KA2.S
CD10-Ⅱ电磁机构
校验:
通过上表比较可知,ZN39-35/1600A25KA型号满足要求。
3.2隔离开关的选择与校验
隔离开关是用来专门开断或切换电路的一种开关，但是因为这种开关没有专门的灭弧装置，所以它不能断开负载电流和短路电流，
对隔离开关的具体要求有：
（1）隔离开关应有足够的热稳定，动稳定，机械强度和绝缘强度（包括断口绝缘、对地绝缘、相间绝缘）。
（2）要有自锁功能，以防止在运行中由于电流的电动力作用使触头间的接触变坏，或短路时短路电流的电动力使隔离开关自动断开。
（3）隔离开关应操作方便，体积小，重量轻，价格便宜。
隔离开关的选择条件：
1、根据配电装置的类型特点，选择隔离开关的类型。
2、根据安装地点选择户外式、户式
3、隔离开关的额定电压应大于装设回路所在电网的额定电压
4、隔离开关的额定电流应大于装设回路的最大持续工作电流
5、动稳定校验应满足ich≥idf
6、动稳定校验应满足Qdt≤I2Rt
7、根据对隔离开关的操作，控制的要求，选择配用的操动机构，隔离开关一般采用操动机构，户8000A以上宜采用电动和手动两种操作方式。
一、220KV侧隔离开关的选择
220KV电压等级选择户外式，母线隔离开关选GW16-220w/1600A。
出线隔离开关GW7-220ⅡDW/1250A
其技术数据如下：
Imax396.3A
Ie1600A（1250A）
Qdt1543KA2S
It2t7500KA2S
Ich19.39
125
操作机构:
GW16-220W主刀CJT电动（CS1T-Ⅱ手动）
GW7-220ⅡDW主刀CJS电动（CS1T-Ⅱ手动
根据上表比较可知:
ImaxIt2t>
Qdt
动稳定和热稳定均满足要求
二、110KV侧隔离开关的选择和校验
根据接线型号选择户外式：
母线隔离开关GW16-110DW/1250A
出线隔离开关GW4-110ⅡDW/630A
出线隔离开关GW4-110W/630A
Ug110KV
Imax262A
Ie1250A（630A）
Qdt1972KA2S
It2t短路耐受电流
Ich25.9
80（峰值耐受电流）
GW16-220DW
GW7-110ⅡDW
主刀CJT电动（CSA手动）
主刀CI5电动（CS14G2手动）
三、35KV电压等级隔离开关的选择与校验
35KV配电装置本次工程设计选择户手车式高压开关柜，其隔离为车插头与开关柜成套供应：
四、隔离开关使用说明与配置：
为了保证检修时人身安全，使用隔离开关时，有的带有一个接地刀闸，有的带有两个接地刀闸，现说明如下：
1、接在母线两侧的隔离开关，一个带有接地刀闸，一个不带接地刀
2、出线侧的隔离开关配置为带双接地刀闸
3、母线侧隔离开关配为带单接地刀闸
4、母线PT回路上的配置为带单接地刀闸
5、变压器中性点采用专用接地刀闸。
3.3电压互感器的选择与校验
互感器包括电压互感器和电流互感器，是交流电路中一次系统和二次系统常见的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况。
选择电压互感器和电流互感器应满足继电保护自动装置和测量仪表的要求
一、电压互感器
电压互感器的配置原则：
1、各电压等级母线上应装电压互感器（母线PT、测量继保）
2、35KV以上电源联络线在线路侧装设一只电压互感器
一、母线电压互感器
1、型式的确定：
110KV~220KV一般装用户外油浸绝缘结构电磁式电压互感器，220KV及以上配电装置，当容量和准确读度等级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。
2、结构方式：
采用三个单相三线圈电压互感器，主二次绕组连接成星形以供电给测量表记，继电器以及绝缘检查电压表，附加的二次绕组接成开口三角形，构成零序电压滤过器供电给保护极端器和接地信号继电器。
3、准确度：
电压互感器的准确度是额定二次负荷下的准确级，用于电度计量，准确度不应低于0.2级；
用于电压测量，不应于1级；
用于继电保护不应低于3级。
由于超高压线路要求双套主保护，并考虑到后备保护、自动装置和测量仪表的要求，电压互感器一般具有三个二次绕组，即两个主二次绕组，一个辅助二次绕组。
其中一个主二次绕组的准确度不应低于0.2级，按以上原则，选择母线电压互感器如下：
（1）220KV电压等级电压互感器的选择：
220KV采用户外油浸绝缘结构电磁式电压互感器：
型号：
JDcf-220W2，变比为220/
/0.1/
/0.1
/0.1kv
具有3个二次绕组，第一个主二次绕组用于计量
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