220kv變電所設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</b></p><p>　　220kV變電所設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名　 　　　　　　　　　</p><p>　　學(xué) 號(hào)　　　　 </p><p>　　年 級(jí)　 　</p><p>　　專(zhuān)

2、 業(yè)　　　 電氣工程及其自動(dòng)化 　</p><p>　　系?。ㄔ海　　?</p><p>　　指導(dǎo)教師　 　　　 　 </p><p><b>　　2007年6月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>

3、　　變電所是電力轉(zhuǎn)換站，用以提高或降低電壓，并分配用電量。本選題所設(shè)計(jì)的是某220kV降壓變電所電氣部分規(guī)劃設(shè)計(jì)，主要擔(dān)任220kV及110kV兩電壓等級(jí)功率交換，把接受功率全部送往110kV側(cè)線路。根據(jù)變電所的設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)主變變壓器容量、臺(tái)數(shù)，電氣主接線，電氣設(shè)備及無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行了選擇分析，對(duì)短路電流等主要參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了相關(guān)保護(hù)系統(tǒng)，最后給出了電氣總平面布置方案。</p><p>　　關(guān)鍵詞

4、：變電所；變壓器；短路電流 </p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The substation is a station that changes electric power, improves or reduces voltage, and distributes electricity consumption. The el

5、ectrical planning and design of a 220kV dropping voltage transformer is carried on in this paper. Its main function is to exchange power between the 220kV and 110kV two voltage grades and to send all power accepted to 11

6、0kV。According to the substation design task, this paper analysis and choose the capacity and number of major transformer, the power main circuits, </p><p>　　Key words: substations；transformers；short-circuit

7、current</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 變電所設(shè)計(jì)任務(wù)1</p><p>　　1.1 變電所的規(guī)模1</p><p><b>　　1.2 回路1</b></p><p>　　1.3 系統(tǒng)計(jì)算資料1</p>&

8、lt;p>　　2 變電所具體設(shè)計(jì)內(nèi)容2</p><p>　　2.1 主變壓器容量，臺(tái)數(shù)及形式的選擇2</p><p>　　2.2 電氣主接線的選擇3</p><p>　　2.3 短路電流計(jì)算4</p><p>　　2.4 電氣設(shè)備的選擇9</p><p>　　2.5無(wú)功補(bǔ)償及補(bǔ)償裝置的選擇15<

9、/p><p>　　2.6 變電所主變保護(hù)的配置16</p><p>　　2.7 防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)17</p><p>　　2.8 接地裝置的設(shè)計(jì)18</p><p>　　2.9 電氣總平面布置18</p><p><b>　　3 總結(jié)19</b></p><p><

10、;b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　附錄21</b></p><p><b>　　謝辭23</b></p><p><b>　　1 變電所設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　本次所設(shè)計(jì)變電所以110kV側(cè)向地區(qū)負(fù)荷供電，除220

11、kV側(cè)電源與系統(tǒng)聯(lián)系之外，110kV側(cè)電源的部分出線也與系統(tǒng)有聯(lián)系。</p><p>　　1.1 變電所的規(guī)模</p><p>　　近期主變初步設(shè)為2×120MVA，電壓比為220/121/10.5kV，容量比為100/100/50，本期工程一次建成，設(shè)計(jì)中留有擴(kuò)建的余地，110kV出線共8回，一次建成。</p><p><b>　　1.2 回路

12、</b></p><p>　　110kV的最大地區(qū)負(fù)荷，近期為200MW，遠(yuǎn)期300MW，負(fù)荷功率0.85,最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5300小時(shí),同時(shí)率為0.6,每回最大負(fù)荷見(jiàn)表1。</p><p>　　表1 變電所輸出功率表</p><p>　　1.3 系統(tǒng)計(jì)算資料</p><p>　　系統(tǒng)阻抗，當(dāng)取基準(zhǔn)容量 ﹦100MVA，基準(zhǔn)電

13、壓為各級(jí)電壓平均值（230，115，37，10.5……）時(shí),系統(tǒng)的阻抗按兩臺(tái)變壓器的總阻抗考慮，如圖1所示。 </p><p>　　圖1 系統(tǒng)阻

14、抗簡(jiǎn)化圖</p><p>　　2 變電所具體設(shè)計(jì)內(nèi)容</p><p>　　2.1 主變壓器容量，臺(tái)數(shù)及形式的選擇</p><p>　　我們所設(shè)計(jì)的變電所是市郊220kV降壓變電所，它是以220kV受功率為主。把所受的功率通過(guò)變壓器輸送至110kV及10kV母線上。若全所停電后，將引起下一級(jí)變電所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解，影響整個(gè)市區(qū)的供電。因此選擇主變臺(tái)數(shù)時(shí)，要確保供電的可靠

15、性，為了保證供電可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所中一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。</p><p>　　主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷考慮，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，保證用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷正常運(yùn)行，對(duì)一般性能的變電所，當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)保證承擔(dān)全部負(fù)荷的70%～80%[1,4]。該變電所是按承擔(dān)70%的全部負(fù)荷來(lái)選

16、擇。因此，裝設(shè)兩臺(tái)變壓器變電所的總裝容量為：∑SN﹦2×0.7PM﹦1.4PM。</p><p>　　110kV側(cè)負(fù)荷為最大地區(qū)負(fù)荷，近期200MW，同時(shí)率為0.6。其中一臺(tái)事故停用后，其余主變的容量應(yīng)保該所全部負(fù)荷的60％以上。</p><p>　　表2 變電所內(nèi)部消耗功率</p><p>　　∵S =∑P1＋∑P2</p><p&g

17、t;　　即第一段母線總?cè)萘浚?lt;/p><p>　　S1﹦0.85＋P4＋P5</p><p>　　﹦0.85＋43.8＋27.13﹦149kVA</p><p><b>　　第二段母線總?cè)萘浚?lt;/b></p><p><b>　　S2﹦0.85</b></p><p>　　﹦

18、0.85＋43.92＋25.57﹦124.1kVA</p><p>　　故變電站所用變的總?cè)萘繛椋?lt;/p><p><b>　　S總﹦S1＋S2</b></p><p>　　﹦149＋124.1﹦273.1kVA</p><p>　　因選擇兩臺(tái)主變壓器，選擇型號(hào)為：OSFPS7 —120000/220，其參數(shù)：</

19、p><p>　　額定電壓：高壓220±2×2.5%kV，中壓121kV，低壓10.5kV；阻抗電壓%：高-中28-34%，高-低：8-10%，中-低：18-24%；容量比為：100/100/50；聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)：Y0/Y0/△-12-11；空載電流：0.8％；空載損耗：70kW；短路損耗：320kW。</p><p>　　2.2 電氣主接線的選擇</p><

20、p>　　主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過(guò)連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)，并且對(duì)電氣設(shè)備選擇、配電裝置、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且滿(mǎn)足運(yùn)行可靠，簡(jiǎn)單靈活、操作方便和節(jié)約投資等

21、要求[5,6]。</p><p>　　為了保證雙母線配電裝置，在對(duì)進(jìn)出線斷路器檢修時(shí)（包括其保護(hù)裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對(duì)用戶(hù)的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。根據(jù)可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的原則，我們采取以下方案：220kV、110kV都采用雙母帶旁路，并且設(shè)計(jì)專(zhuān)用的旁路斷路器，使檢修或故障時(shí)，不致破壞雙母接線的固有運(yùn)行方式，及不影響停電[2,5]。</p><p>　　其接線方式的特

22、點(diǎn)：雙母線帶旁母，并設(shè)專(zhuān)用的旁路斷路器，其經(jīng)濟(jì)性相對(duì)提高，而且保證了各段出線斷路器檢修和發(fā)生故障時(shí)不致影響供電，也不會(huì)破雙母運(yùn)行的特性，繼電保護(hù)也比較容易配合，相對(duì)來(lái)說(shuō)可靠性也提高了[3]。</p><p>　　2.3 短路電流計(jì)算</p><p>　　（1）在短路計(jì)算的基本假設(shè)前提下，取﹦100MVA，UB﹦UA</p><p>　　系統(tǒng)阻抗歸算到基準(zhǔn)容量：﹦10

23、0MVA，由原始資料可知220kV側(cè)系統(tǒng)阻抗為0.0328，110kV側(cè)為0.0502，即系統(tǒng)圖1。</p><p><b>　?。?）計(jì)算參數(shù)</b></p><p>　　由所選擇變壓器的參數(shù)可得：</p><p>　　表3 各繞組等值電抗</p><p>　　﹪取10％，％取20％，﹪取30％，</p>

24、<p><b>　　Us1﹪﹦</b></p><p><b>　　﹦﹦10</b></p><p><b>　　Us2﹪＝</b></p><p><b>　　﹦﹦0</b></p><p><b>　　Us3﹪﹦</b&g

25、t;</p><p><b>　　﹦﹦20</b></p><p>　　各繞組等值電抗標(biāo)幺值為：</p><p><b>　　X1﹦×</b></p><p><b>　　﹦×＝0.083</b></p><p><b>　

26、　X2﹦×</b></p><p><b>　　﹦×﹦0</b></p><p><b>　　X3﹦×</b></p><p><b>　　﹦×﹦0.167</b></p><p>　?。?）根據(jù)系統(tǒng)圖可以制訂系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖2如下

27、：</p><p>　　圖2 系統(tǒng)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)圖</p><p>　?。?）根據(jù)等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)化及計(jì)算</p><p>　　a.當(dāng)220kV母線發(fā)生三相短路，即d1點(diǎn)短路時(shí)，其等值網(wǎng)絡(luò)為圖3：</p><p>　　圖3 d1點(diǎn)短路等值網(wǎng)絡(luò)圖</p><p>　　把X1∥X2∥X3計(jì)為X6即</p><p

28、>　　X6﹦X1∥X2∥X3﹦0.083∥0.083∥0.083﹦0.028</p><p>　　把X4 ＋X5 計(jì)為X6即</p><p><b>　　X7﹦X5 ＋X6</b></p><p>　　﹦0.0502＋0.028﹦0.0782</p><p><b>　　Id1#﹦＋</b>&

29、lt;/p><p><b>　　﹦43.28</b></p><p>　　換算到220kV短路電流有名值</p><p>　　﹦ Id1#×﹦43.28×﹦10.86kA</p><p>　　取Kch﹦1.8 </p><p>　　短路電流全電流最大有效值</p>

30、<p>　　Ich﹦﹦﹦1.51</p><p>　　Ic﹦1.51×10.39﹦16.29kA</p><p>　　當(dāng)不計(jì)周期分量衰減時(shí)</p><p><b>　　沖擊電流：</b></p><p>　　ich﹦﹦﹦﹦2.55×10.86﹦27.69kA</p><

31、p><b>　　短路容量：</b></p><p>　　S﹦﹦﹦4326.2MVA</p><p>　　b.當(dāng)110kV母線發(fā)生三相短路時(shí)，即d2點(diǎn)短路時(shí)，其等值網(wǎng)絡(luò)為圖4。</p><p>　　圖4 d2點(diǎn)短路等值網(wǎng)絡(luò)圖</p><p>　　X6﹦X1∥X2∥X3﹦0.028</p><p&g

32、t;　　把X4＋X6﹦X7 即：</p><p>　　X7﹦X4＋X6﹦0.0328＋0.028﹦0.0608</p><p>　　Id2﹦＋﹦52.16</p><p>　　換算到110kV的短路電流有名值：</p><p>　　﹦Id2×﹦52.16×﹦26.18kA</p><p>　　短路電

33、流全電流最大有效值：</p><p>　　Ich﹦﹦1.51×26.18﹦39.53kA</p><p><b>　　短路電流的沖擊值：</b></p><p>　　ich﹦2.55I﹦2.55×26.18﹦66.76kA</p><p><b>　　短路容量為：</b><

34、/p><p>　　S﹦﹦×115×26.18﹦5214.5MVA</p><p>　　c.10kV母線發(fā)生三相短路，即d3點(diǎn)短路時(shí)，它的等值網(wǎng)絡(luò)如圖5。</p><p><b>　　.</b></p><p>　　圖5 d3點(diǎn)短路等值網(wǎng)絡(luò)圖</p><p>　　把X1∥X2∥X3﹦

35、X9 X4∥X5∥X6﹦X10 </p><p>　　X9﹦X1∥X2∥X3﹦0.28</p><p>　　X10﹦X4∥X5∥X6﹦﹦0.0557</p><p>　　X11﹦X7＋X9﹦0.0328＋0.028﹦0.0608</p><p>　　把X11、X8、X10星形變換成三角形，即：</p><p&g

36、t;　　X12﹦X11＋X10＋</p><p>　　﹦0.0608＋0.0557＋﹦0.184</p><p>　　X13﹦X8＋X10＋</p><p>　　﹦0.0502＋0.0557＋﹦0.152</p><p>　　Id3*﹦＋﹦12.01</p><p>　　換算到10kV側(cè)有名值</p>&

37、lt;p>　　I″﹦Id3*×﹦12.01×﹦66.04kA</p><p>　　短路電流全電流最大有效值及沖擊值：</p><p>　　Ich﹦1.51﹦1.51×66.04﹦99.72kA</p><p>　　ich﹦2.55﹦2.55×66.04﹦168.4kA</p><p><b&

38、gt;　　短路容量：</b></p><p>　　S﹦﹦×10.5×66.04﹦1201.00MVA</p><p>　　表4 各短路點(diǎn)計(jì)算數(shù)據(jù)</p><p>　　2.4 電氣設(shè)備的選擇</p><p>　　導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)的重要

39、條件。在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備[6,7]。</p><p>　　2.4.1 斷路器的選擇</p><p>　　變電所中，高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時(shí)，用來(lái)接通和斷開(kāi)負(fù)荷電流，在電氣主接線中，還擔(dān)任改變主接線運(yùn)行方式的任務(wù)。故障時(shí)，斷路器通常和繼電器配合使用，

40、斷開(kāi)短路電流，切除故障線路，保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p><p>　　高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器的安裝地點(diǎn)、環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類(lèi)及型式，由于真空斷路器、SF6斷路器與少油斷路器相比，可靠性更好，維護(hù)工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣。故35～220kV一般采用SF6斷路器。真空斷路器只適應(yīng)于10kV電壓等級(jí)，10kV采用真空斷路器[12]。</p><p&

41、gt;　?。?）220kV側(cè)斷路器</p><p>　?。╝）額定電壓選擇：</p><p>　　Umax≥UN＝220×1.15＝253kV</p><p>　?。╞）額定電流選擇：IN＞Igmax </p><p>　　考慮到變壓器在電壓降低5%時(shí)其輸出功率保持不變，所以相應(yīng)回路的Igmax﹦1.05IN即：Igmax﹦﹦0.6

42、61kA</p><p>　?。╟）按開(kāi)斷電流選擇：Iekd≥﹦10.86 kA 即Iekd≥10.86kA</p><p>　　（d）按短路關(guān)合電流選擇：ieg≥ich﹦27.69kA 即ieg≥27.69kA</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇LW6－220型SF6斷路器，其參數(shù)如下：額定電壓220kV，最高工作電壓245kV，額定電流3150A，

43、額定開(kāi)斷電流為40kA，短路關(guān)合電流55kA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值55kA，4s熱穩(wěn)定電流40kA，固有分閘時(shí)間0.042s，合閘時(shí)間0.2s，全開(kāi)斷時(shí)間0.075s。</p><p>　　（e）校驗(yàn)熱穩(wěn)定，取后備保護(hù)為5s</p><p>　　td ﹦tkd＋tb﹦0.075＋5﹦5.07s </p><p><b>　　﹦﹦1</b></p

44、><p>　　因td＞1，故不考慮非周期分量，查周期分量等值時(shí)間曲線，查得tz﹦4.3s</p><p>　　tdz﹦＋tz﹦＋4.3﹦4.37s</p><p>　　Qd﹦I2×dz﹦10.862×4.37﹦515.40kA2s</p><p>　　Qr﹦Ir2t﹦402×4﹦5400kA2s</p>

45、<p>　　即Qr > Qd 滿(mǎn)足要求</p><p>　　Ir≥﹦10.86﹦10.95＜40滿(mǎn)足要求</p><p>　　（f）檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：icj≤idw</p><p>　　icj﹦27.69＜55 滿(mǎn)足要求</p><p>　　故選擇戶(hù)外LW6－220型SF6斷路器能滿(mǎn)足要求。</p><p&g

46、t;　?。?）110kV側(cè)斷路器</p><p>　　考慮到2臺(tái)主變壓器及一定的交換功率</p><p>　　（a）額定電壓：UN≥Ugmax Ugmax﹦1.15×110﹦126.5kV；</p><p>　?。╞）額定電流：IN≥Igmax </p><p>　　Igmax≥﹦﹦﹦1.323kA；</p>&l

47、t;p>　?。╟）按開(kāi)斷電流選擇：Iekd≥﹦26.18KA 即Iekd≥26.18kA；</p><p>　?。╠）短路關(guān)合電流：ieg≥icj﹦66.76kA 即ieg≥66.76KA；</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇SW6－110I型少油斷路器，其參數(shù)為：最高工作電壓126kV，額定電流2000A，額定開(kāi)斷電流31.5kA，短路關(guān)合電流80kA，動(dòng)穩(wěn)定電流峰值

48、80KA，4s熱穩(wěn)定電流3/5kA，固有分閘時(shí)間為0.035s，合閘時(shí)間0.2s，全開(kāi)斷時(shí)間0.06s。</p><p>　?。╡）檢驗(yàn)熱穩(wěn)定，取后備保護(hù)為5s</p><p>　　﹦＋tb﹦0.06＋5﹦5.06s </p><p><b>　　﹦﹦1</b></p><p>　　因td>1，故不考慮非周期分量

49、，查周期分量等值時(shí)間表，查得tz﹦4.3s</p><p>　　﹦＋tz＋4.3﹦4.36s</p><p>　　Qd﹦﹦26.182×4.36﹦2988.3KA2s</p><p>　　Qr﹦Ir2t﹦31.52×4﹦3969KA2s</p><p>　　即Qr＞Qd 滿(mǎn)足要求</p><p>　

50、　由以上計(jì)算表明選擇戶(hù)外SW6－110I少油斷路器能滿(mǎn)足要求</p><p>　　2.4.2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇</p><p>　　隔離開(kāi)關(guān)裝設(shè)在主接線上時(shí)，保證了在線路及設(shè)備檢修時(shí)形成明顯的斷口，與帶電部分隔離。由于隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置并且分?jǐn)嗄芰Φ停圆僮鞲綦x開(kāi)關(guān)時(shí)，必須遵守倒閘操作順序。送電時(shí)首先合上母線隔離開(kāi)關(guān)，其次合上線路側(cè)隔離開(kāi)關(guān)，最后合上斷路器，停電則與上述相反。</p

51、><p><b>　　隔離開(kāi)關(guān)的配置：</b></p><p>　　（1）斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān)，以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口，與電源側(cè)隔離；</p><p>　　（2）中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)接地；</p><p>　　（3）接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開(kāi)關(guān)，為了保證電器和母線

52、的檢修安全，每段母線上宜裝設(shè)1～2組接地刀閘或接地器。63kV及以上斷路器兩側(cè)和線路的隔離開(kāi)關(guān)，應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘[11]；</p><p>　?。?）接在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。</p><p>　　選擇隔離開(kāi)關(guān)方法與選擇斷路器相同，其校驗(yàn)有所不同。為了維護(hù)及操作方便，同理220kV、110kV、10kV都選同類(lèi)型。</p><p&

53、gt;　?。?）220kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)</p><p>　?。╝）UN≥Umax Umax﹦1.25UN UN≥1.15×220﹦253kV</p><p>　?。╞）額定電流：IN≥Igmax﹦﹦661A</p><p>　　根據(jù)以上數(shù)據(jù)，可以初步選擇戶(hù)外GW7－220DW型隔離開(kāi)關(guān)，其參數(shù)如下：額定電壓220kV，3s熱穩(wěn)定電流為32kA，并帶接

54、地刀閘。</p><p>　?。╟）校驗(yàn)熱穩(wěn)定：td﹦tkd＋tb﹦0.07＋5﹦5.07s</p><p>　　跟斷路器一樣：tdz﹦4.37s</p><p>　　Qd﹦×tdz﹦10.862×4.37﹦515.40kA2.s</p><p>　　Qr﹦Ir2.t﹦322×3﹦3072kA2.s</p&

55、gt;<p>　　Qr≥Qd　滿(mǎn)足要求</p><p>　?。╠）校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：icj≤idw icj﹦27.69KA idw﹦80kA </p><p>　　即：idw＞icj 滿(mǎn)足要求</p><p>　　由上述計(jì)算表明，選擇GW7－220DW型隔離開(kāi)關(guān)能滿(mǎn)足要求。</p><p>　　（2）110kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)&

56、lt;/p><p>　?。╝）額定電壓：UN≥Umax﹦1.5×110﹦126.5kV</p><p>　?。╞）額定電流：IN≥Igmax﹦＝﹦1323A</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)可以初步選擇戶(hù)外GW5－110型隔離開(kāi)關(guān)，其參數(shù)如下：額定電壓110kV，最高工作電壓126kV，額定電流2000A，動(dòng)穩(wěn)定電流100kA，4s熱穩(wěn)定電流有效值31.5

57、kA。</p><p>　　（c）檢驗(yàn)熱穩(wěn)定，同110kV側(cè)斷路器相同﹦4.36s</p><p><b>　　即：</b></p><p>　　Qd﹦I2∞﹦26.182×4.36﹦2988.3KA2.s</p><p>　　Qr﹦Ir2＝31.52×4.36＝3969kA2s</p>

58、<p>　　Qr＞Qd 滿(mǎn)足要求</p><p>　?。╠）檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定：icj≤idw</p><p>　　icj﹦66.76kA idw﹦100kA</p><p>　　即：idw＞icj 滿(mǎn)足要求</p><p>　　由于上述計(jì)算選擇GW4－110Ⅱ型戶(hù)外隔離開(kāi)關(guān)能滿(mǎn)足要求。</p><p>

59、　　2.4.3 互感器的選擇</p><p>　　互感器包括電壓互感器和電流互感器，是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的測(cè)量器件，分別向測(cè)量?jī)x表、繼電器的電壓線圈和電流線圈供電，正確反映電氣設(shè)備的運(yùn)行情況，其作用有[9][10]：</p><p>　?。╝）將一次回路的高電壓和高電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流，使測(cè)量?jī)x表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)輕巧、價(jià)格便宜，便于房?jī)?nèi)安裝。</

60、p><p>　?。╞）使二次設(shè)備與高電壓部分隔離，且互感器二次側(cè)均接地，從而保證了設(shè)備和人身的安全。</p><p>　?。?）電流互感器的選擇：

61、

62、 </p><p>　　電流互感器的一次側(cè)工作電流應(yīng)盡量接近額定電流</p><p>　?。╝）220kV側(cè)

63、電流互感器</p><p>　　額定電流：IN≥Imax﹦＝﹦661A </p><p>　　額定電壓：UN≥Uw UN＝220kV</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，可以初步選擇LB7－220型電流互感器，其參數(shù)為：額定電流比1200/5，準(zhǔn)確級(jí)次為0.5，二次負(fù)荷阻抗為2，1s熱穩(wěn)定倍數(shù)26.25，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)67。</p><p&

64、gt;　　熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Qd﹦I2∞tdz﹦10.862×4.37﹦515.40kA2.s</p><p>　　﹦﹦992.25 kA2.s</p><p>　　即 ＞I2∞tdz 滿(mǎn)足要求</p><p>　　動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：Ielkd﹦×1.2×67﹦113.7kA</p><p>　　icj﹦27.69kA&

65、lt;/p><p>　　即：Ielkd＞icj 滿(mǎn)足要求</p><p>　?。╞）110kV側(cè)電流互感器</p><p>　　額定電流：IN≥Igmax﹦﹦﹦1323A</p><p>　　額定電壓：UN≥Uw﹦110kV</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)，可初步選擇LB7－110W型電流互感器，其參數(shù)為：額定電流

66、比2×1200/5，準(zhǔn)確級(jí)次為0.5，二次負(fù)荷阻抗為2，1s熱穩(wěn)定倍數(shù)為30，動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)75。</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗(yàn)：Qd﹦I2∞tdz﹦26.182×4.37﹦2995.16kA2.s</p><p>　　﹦﹦1296kA2.s</p><p>　　即 ＞I2∞tdz 滿(mǎn)足要求</p><p>　　動(dòng)穩(wěn)定校

67、驗(yàn)：Ielkd﹦×0.8276×75﹦87.78kA</p><p>　　icj﹦66.76kA</p><p>　　即：Ielkd＞icj 滿(mǎn)足要求</p><p>　　（2）電壓互感器的選擇</p><p>　?。╝）220kV側(cè)電壓互感器</p><p>　?、龠x用Jcl－220電壓互感器，

68、單相串級(jí)油浸式全封閉結(jié)構(gòu)，其初級(jí)繞組額定電壓為kV，次級(jí)繞組額定電壓為kV，準(zhǔn)確級(jí) 0.5級(jí)，二次額定負(fù)荷為300VA，其接成220000//100//100。</p><p>　?、?20kV輸電線路側(cè)，電壓互感器采用單相電容式電壓互感器，其初級(jí)繞組額定電壓為220/kV，次繞組額定電壓為100/kV，二次額定負(fù)荷200VA，準(zhǔn)確級(jí)為0.5級(jí)，型式為T(mén)YD220－H。</p><p>　

69、?。╞）110kV側(cè)電壓互感器</p><p>　?、龠x用Jcl6－110電壓互感器，單相串級(jí)油浸式全密封結(jié)構(gòu)，其初級(jí)繞組額定電壓為110/kV，次級(jí)繞組額定電壓0.1/kV， 準(zhǔn)確級(jí)0.5級(jí)，二次額定負(fù)荷為300A，其接成11000//1000//100。</p><p>　?、谄?10kV出線側(cè)采用TYD110/－0.01，單相單柱式，電容式電壓互感器，其初級(jí)額定電壓為110/kV，次

70、級(jí)額定電壓為0.1/kV， 準(zhǔn)確級(jí)0.5級(jí)，二次額定負(fù)荷為150VA。</p><p>　　2.5 無(wú)功補(bǔ)償及補(bǔ)償裝置的選擇</p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)的變電站為220kV降壓變電站，補(bǔ)償裝置主要補(bǔ)償負(fù)荷消耗的無(wú)功功率及平衡主變損耗，所以選擇并聯(lián)補(bǔ)償裝置。其特點(diǎn)：并聯(lián)電容器是無(wú)功負(fù)荷的主要電源之一。它具有投資省，裝設(shè)地點(diǎn)不受自然條件限制，運(yùn)行簡(jiǎn)便可靠等優(yōu)點(diǎn)，故一般首先考慮裝設(shè)并聯(lián)電容

71、器。由于它沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件，維護(hù)也較方便，為了在運(yùn)行中調(diào)節(jié)電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據(jù)負(fù)荷的變化，分組投入或切除[15]。</p><p>　　按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的≥0.9，考慮到變壓器本身的無(wú)功功率損耗QT遠(yuǎn)大于其有功功率損耗PT，一般QT﹦PT，，因此變壓器在低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)在0.90左右，這里取﹦0.9，Kd﹦0.8</p><p>　　P30﹦

72、KdPN﹦0.8×200MW﹦160MW。</p><p>　　變壓器的功率損耗由公式：</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　＝</b></p><p>　　其中，， 計(jì)算可求得：</p><p><b>　?。僵?24.4

73、kW</b></p><p>　?。僵?080kVar</p><p>　　110kV線路上的功率等于計(jì)算負(fù)荷與變壓器損耗之和：</p><p>　　﹦160＋0.424﹦160.424MW</p><p>　　﹦136＋4.08﹦140.08MVar</p><p><b>　?。?lt;/b&

74、gt;</p><p>　?。剑?12.97MVA</p><p>　　此時(shí)功率因數(shù)﹦0.752≤0.9</p><p>　　負(fù)荷所需補(bǔ)償?shù)淖畲鬅o(wú)功容量計(jì)算：</p><p>　　Qc＝Q30－30＝</p><p>　　＝160.424MW×﹦18.254MVar</p><p>&

75、lt;b>　　補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷：</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　﹦﹦201.438MVA</p><p>　　因此主變壓器容量可改選為10000kVA。</p><p>　　此時(shí)變壓器的功率損耗：</p><p><b>　　﹦0.

76、015</b></p><p>　　﹦0.015×201.483﹦3.022MW</p><p><b>　　﹦0.06</b></p><p>　　﹦0.06×201.483﹦12.089MVar</p><p>　　變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷：</p><p>　　

77、﹦160.424＋3.022﹦163.446MW</p><p>　　﹦140.08＋12.089﹦152.169MVar</p><p>　　＝﹦176.23MVA</p><p>　　補(bǔ)償后的功率因數(shù)：＝﹦0.927≥0.9 滿(mǎn)足要求</p><p>　　2.6 變電所主變保護(hù)的配置</p><p>　　2.6.1

78、 主變壓器的主保護(hù)</p><p><b>　?。?）瓦斯保護(hù)</b></p><p>　　對(duì)變壓器油箱內(nèi)的出現(xiàn)各種故障以及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，它由于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。其中輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各側(cè)電源斷路器。</p><p><b>　?。?）差動(dòng)保護(hù)</b></p>

79、<p>　　當(dāng)變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障，以及發(fā)生匝間短路時(shí)，其保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作，跳開(kāi)各側(cè)電源斷路器。</p><p>　　2.6.2 主變壓器的后備保護(hù)</p><p>　　為了反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過(guò)電流，以及變壓器內(nèi)部故障，作為差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備，所以需裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。</p><p>　　而本次所設(shè)計(jì)的變電所，電源側(cè)為220k

80、V，主要負(fù)荷在110kV側(cè)，選擇裝設(shè)兩套過(guò)電流保護(hù)。</p><p>　　2.6.3 過(guò)負(fù)荷保護(hù)</p><p>　　變壓器的過(guò)負(fù)荷電流，大多數(shù)情況下都是三相對(duì)稱(chēng)的，因此只需裝設(shè)單相過(guò)負(fù)荷保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)經(jīng)過(guò)時(shí)一般動(dòng)作于信號(hào)，而且三繞組變壓器各側(cè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)經(jīng)過(guò)同一個(gè)時(shí)間繼電器。</p><p>　　2.6.4 變壓器的零序過(guò)流保護(hù)</p><p&

81、gt;　　對(duì)于接地的電力變壓器，一般應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，用作變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)，一般變電所內(nèi)只有部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，因此，每臺(tái)變壓器上需要裝設(shè)兩套零序電流保護(hù)，一套用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式，另一套用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。</p><p>　　2.7 防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)</p><p>　　變電所是電力系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，是電能供應(yīng)的來(lái)源，一旦發(fā)生雷擊事故，將造

82、成大面積的停電，而且電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣會(huì)受到損壞，絕大多數(shù)不能自行恢復(fù)，會(huì)嚴(yán)重影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生活。因此，要采取有效的防雷措施，保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行[13,14]。</p><p>　　變電所的雷害來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面，一是雷直擊變電所，二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路向變電所侵入。對(duì)直擊雷的保護(hù)，一般采用避雷針和避雷線，使所有設(shè)備都處于避雷針（線）的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時(shí)不致發(fā)生反擊。&

83、lt;/p><p>　　一、避雷針的配置原則：</p><p>　?。?）電壓110kV及以上的配電裝置，一般將避雷針裝在配電裝置的構(gòu)架或房頂上，但在土壤電阻率大于1000Ω/米的地區(qū)，宜裝設(shè)獨(dú)立的避雷針。</p><p>　?。?）獨(dú)立避雷針（線）宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置，其工頻接地電阻不超過(guò)10Ω。</p><p>　?。?）35kV及以下高壓配電

84、裝置架雷擊時(shí)易引起反擊。</p><p>　?。?）在變壓器的門(mén)型構(gòu)架上，不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線，因?yàn)殚T(mén)形架距變壓器較近，裝設(shè)避雷針后，構(gòu)架的集中接地裝置，距變壓器金屬外殼接地點(diǎn)的距離很難達(dá)到不小于15m的要求。</p><p>　　二、避雷器的配置原則</p><p>　　（1）配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器。</p><p>　?。?

85、）旁路母線上是否應(yīng)裝設(shè)避雷器，應(yīng)根據(jù)在旁路母線投入運(yùn)行時(shí)，避雷器到被保護(hù)設(shè)備的電氣距離是否滿(mǎn)足允許值而定。</p><p>　　（3）220kV以下變壓器和并聯(lián)電抗器附近必須裝設(shè)避雷器，并盡可能靠近設(shè)備本體。</p><p>　?。?）220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過(guò)允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近增設(shè)一組避雷器。</p><p>　?。?）三繞組變壓器低壓側(cè)的

86、一相上宜裝設(shè)一臺(tái)避雷器。</p><p>　?。?）110kV-220kV線路側(cè)一般不裝設(shè)避雷器。</p><p>　　2.8 接地裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　接地就是指將地面上的金屬物體或電氣回路中的某一節(jié)點(diǎn)通過(guò)導(dǎo)體與大地相連，使該物體或節(jié)點(diǎn)與大地保持等電位，埋入地中的金屬接地體稱(chēng)為接地裝置。</p><p>　　本變電所采用棒形和帶形

87、接地體聯(lián)合組成的環(huán)形接地裝置。接地裝置應(yīng)盡可能埋在地下，埋設(shè)深度一般為0.5～1米，圍繞屋內(nèi)外的配電裝置，主控樓、主廠房及其它需要裝設(shè)接地網(wǎng)的建筑物，敷設(shè)環(huán)形接地網(wǎng)。這些接地網(wǎng)之間的相互連線不應(yīng)少于兩根，在接地線引進(jìn)建筑物的入口處，應(yīng)設(shè)標(biāo)志。</p><p>　　2.9 電氣總平面布置</p><p>　　2.9.1 電氣總平面布置的要求</p><p>　?。?）

88、充分利用地形，方便運(yùn)輸、運(yùn)行、監(jiān)視和巡視等；</p><p>　?。?）出線布局合理、布置力求緊湊，盡量縮短設(shè)備之間的連線；</p><p>　?。?）符合外部條件，安全距離要符合要求。</p><p>　　2.9.2 電氣總平面布置</p><p>　　本變電所主要由屋外配電裝置、主變壓器、主控制室及輔助設(shè)施構(gòu)成，屋外配電裝置在整個(gè)變電所布

89、置中占主導(dǎo)地位，占地面積大，本所將220kV、110kV各電壓等級(jí)集中布置，將220kV配電裝置布置在東側(cè)，110kV配電裝置和10kV配電裝置并列布置在西側(cè)，這樣各配電裝置位置與出線方向相對(duì)應(yīng)，可以保證出線順暢，避免出線交叉跨越，兩臺(tái)主變壓器位于兩電壓等級(jí)配電裝置中間，以便引線的連接和運(yùn)行人員監(jiān)視控制，主控制樓布置在南側(cè)，有利于監(jiān)控220kV配電裝置及主變壓器。</p><p>　?。?）220kV高壓配電裝置

90、</p><p>　　采用屋外普通中型單列布置，且共有14個(gè)間隔，間隔寬度為14米，近期出線5個(gè)間隔，遠(yuǎn)期出線3個(gè)間隔，2個(gè)連線間隔，母線和旁路斷路器各一個(gè)間隔，電壓互感器和避雷器各占一個(gè)間隔。</p><p>　?。?）110kV高壓配電裝置</p><p>　　110kV同樣采用屋外普通中型單列布置，它共有16個(gè)間隔，近期出線10個(gè)間隔，遠(yuǎn)期沒(méi)有，2臺(tái)主變進(jìn)線各

91、一個(gè)間隔，電壓互感器及避雷器各占一個(gè)間隔，母線和旁路斷路器各占一個(gè)間隔，間隔寬度為8米。</p><p><b>　?。?）道路</b></p><p>　　因設(shè)備運(yùn)輸和消防的需要，主控樓、主變220kV、110kV側(cè)配電裝置處鋪設(shè)環(huán)形行車(chē)道路，路寬4米，“丁”型、“十”字路口弧形鋪設(shè)，各配電裝置主母線與旁母線之間道路寬3米，為方便維修人員檢修電器設(shè)備，屋外配電裝置內(nèi)

92、設(shè)0.8～1米環(huán)形小道，電纜溝蓋板也可作為部分巡視小道。行車(chē)道路弧形處轉(zhuǎn)彎半徑不小于7米。</p><p><b>　　3 總結(jié)</b></p><p>　　變電所是電力轉(zhuǎn)換站，用以提高或降低電壓，并分配用電量。變電所是電力轉(zhuǎn)換站，用以提高或降低電壓，并分配用電量。從發(fā)電廠送電到用戶(hù)，電廠發(fā)出的電要先經(jīng)變電所升高電壓才能通過(guò)高壓輸電線路進(jìn)行傳輸，以便減少線路損耗，到用

93、電目的地，高壓電須經(jīng)過(guò)變電所降低電壓才可依序分送各用電區(qū)，并逐段降低到用戶(hù)可使用的電壓。</p><p>　　本選題所設(shè)計(jì)的是某220kV降壓變電所電氣部分規(guī)劃設(shè)計(jì)，主要擔(dān)任220kV及110kV兩電壓等級(jí)功率交換，把接受功率全部送往110kV側(cè)線路。根據(jù)變電所的設(shè)計(jì)任務(wù)，在保證供電可靠性及系統(tǒng)靈活經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，對(duì)主變變壓器容量、臺(tái)數(shù)，電氣主接線，電氣設(shè)備及無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行了選擇分析，對(duì)短路電流等主要參數(shù)進(jìn)行

94、了計(jì)算，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了相關(guān)保護(hù)系統(tǒng)，包括隔離開(kāi)關(guān)器、互感器、避雷器等，最后給出了電氣總平面布置方案。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 劉介才.工廠供電，第四版[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2004:120-156.</p><p>　　[2] 張弦,單強(qiáng). 220kV變電站主變保護(hù)雙重化保護(hù)設(shè)計(jì)

95、探討 [J]. 新疆電力,2006，(1):32-35.</p><p>　　[3] 劉學(xué)軍.繼電保護(hù)原理[M].北京:中國(guó)電力出版社.2004:80-120.</p><p>　　[4] 成兵. 220kV變電站站用電設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].安徽電力，2006，(1):43-45.</p><p>　　[5] 王曉京，殷可.城市中心區(qū)緊湊布置220kV變電站的設(shè)計(jì)[J]

96、.華東電力，2006，34（8）：68－72.</p><p>　　[6] 電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)1, 上、下[M].北京:中國(guó)電力出版社，1998:55-75.</p><p>　　[7] 陳艷.220kV樞紐變電所設(shè)計(jì)方案[J].攀枝花學(xué)院學(xué)報(bào),2005，22（2）：92-94.</p><p>　　[8] 李躍主.電力安全知識(shí)(第二版)[M]. 北京:中國(guó)電力出

97、版社，2004年:88-135.</p><p>　　[9] 浙江電力工業(yè)局.變電運(yùn)行技能培訓(xùn)教材(220kV) [M].北京:中國(guó)電力出版社，2000:35-70.</p><p>　　[10] 許珉.發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006:43-65.</p><p>　　[11] 揚(yáng)曉敏.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)系統(tǒng)及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)電力出版社，

98、2006:57-85. </p><p>　　[12] 張德明.變壓器分接開(kāi)關(guān)選型與使用[M]. 北京:中國(guó)電力出版社，2006:25-55.</p><p>　　[13] 姚文江.安全用電[M]. 北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2001:15-45.</p><p>　　[14] 孟慶海.供配電安全技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001:65-95.</

99、p><p>　　[15] San-Yi Lee，Chi-Ji Wu. A compact control algorithm for reactive power compensation and load balancing with static var compensator[J]. Electric Power Systems Research. 58 (2001):63-70.</p>&l

100、t;p><b>　　附 錄</b></p><p>　　附圖1 變電所總接線圖</p><p>　　附圖2 變電所平面布置圖</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)是在老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，都在感染和激勵(lì)著我

101、。從課題的選擇到論文的完成，都始終給予我悉心的指導(dǎo)和不懈的支持。老師的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)術(shù)知識(shí)，誨人不倦的敬業(yè)精神以及寬容的待人風(fēng)范使我獲益頗多。謹(jǐn)向李老師致以最衷心的感謝。</p><p>　　在此，我還要感謝再一起愉快度過(guò)大學(xué)生活的的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑問(wèn)，直至本文的順利完成。有幸與你們同學(xué)是我大學(xué)里最大的收獲。</p><p>　　愿把