目錄第一部分設(shè)計(jì)說(shuō)明前言.1第一章電氣主接線選擇.2第一節(jié)概述.2第二節(jié)主接線的接線方式選擇.3第二章主變壓器容量、臺(tái)數(shù)及形式的選擇.4第一節(jié)概述.4第二節(jié)主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇.4第三節(jié)主變壓器容量的選擇.5第四節(jié)主變壓器型式的選擇.5第三章短路電流計(jì)算.7第一節(jié)概述.7第二節(jié)短路計(jì)算的目的及假設(shè).7第四章電氣設(shè)備的選擇.8第一節(jié)概述.8第二節(jié)斷路器的選擇.10第三節(jié)隔離開(kāi)關(guān)的選擇.10第四節(jié)高壓熔斷器的選擇.11第五節(jié)互感器的選擇.11第六節(jié)母線的選擇.14第七節(jié)支持絕緣子及穿墻套管的選擇.15第八節(jié)限流電抗器的選擇.16第五章電氣總平面布置及配電裝置的選擇.17第一節(jié)概述.17第二節(jié)高壓配電裝置的選擇.18第六章繼電保護(hù)配置規(guī)劃.20第七章防雷設(shè)計(jì)規(guī)劃.21第一節(jié)概述.21第二節(jié)防雷保護(hù)的設(shè)計(jì).21第三節(jié)主變中性點(diǎn)放電間隙保護(hù).22第八章主接線比較選擇.22方案一.23方案二.23方案三.23第九章主變?nèi)萘康拇_定計(jì)算.24第十章短路計(jì)算.26第十一章電氣設(shè)備選擇計(jì)算.30第一節(jié)斷路器選擇計(jì)算.30第二部分設(shè)計(jì)計(jì)算第二節(jié)隔離開(kāi)關(guān)選擇計(jì)算.32第三節(jié)110kV、35kV主母線及主變低壓側(cè)母線橋?qū)w選擇計(jì)算.35第四節(jié)10kV最大一回負(fù)荷出線電纜.37第五節(jié)支持絕緣子及穿墻套管的選擇.38第六節(jié)限流電抗器.39第七節(jié)10kv出線電流互感器選擇計(jì)算.40第八節(jié)10KV電壓互感器選擇.40第十二章繼電保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì).41第一節(jié)變電所主變保護(hù)的配置.41第二節(jié)110KV、35KV、10KV線路保護(hù)部分.錯(cuò)誤!未定義書簽。第十三章避雷器參數(shù)計(jì)算與選擇.42第十四章參考資料.431前言本設(shè)計(jì)為華南理工大學(xué)2003級(jí)電氣工程及自動(dòng)化專業(yè)的電力系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)題目為：220kV區(qū)域變電所電氣部分設(shè)計(jì)。此設(shè)計(jì)任務(wù)旨在體現(xiàn)我們對(duì)專業(yè)課程知識(shí)的掌握程度，培養(yǎng)我們對(duì)本專業(yè)課程知識(shí)的綜合運(yùn)用能力。一、設(shè)計(jì)任務(wù)：根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃需新建一座220kV區(qū)域變電所。該所建成后與110kV和220kV電網(wǎng)相連，并供給近區(qū)用戶供電。二、原始資料1、按規(guī)劃要求，該所有220kV、110kV和10kV三個(gè)電壓等級(jí)。220kV出線6回（其中備用2回），110kV出線10回（其中備用2回），10kV出線12回（其中備用2回）。變電所還安裝兩臺(tái)30MVA調(diào)相機(jī)以滿足系統(tǒng)調(diào)壓要求。2、110kV側(cè)有兩回出線供給遠(yuǎn)方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進(jìn)線，最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比為0.6。10kV側(cè)總負(fù)荷為35000kVA，類用戶占60%，最大一回出線負(fù)荷為2500kVA，最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比為0.65。3、各級(jí)電壓側(cè)功率因數(shù)和最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為：220kV側(cè)maxcos0.93600T小時(shí)/年110kV側(cè)maxcos0.854600T小時(shí)/年10kV側(cè)maxcos0.84000T小時(shí)/年4、220kV和110kV側(cè)出線主保護(hù)為瞬時(shí)動(dòng)作，后備保護(hù)時(shí)間為0.15s，10kV出線過(guò)流保護(hù)時(shí)間為2s,斷路器燃弧時(shí)間按0.05s考慮。5、系統(tǒng)阻抗：220kV側(cè)電源近似為無(wú)窮大系統(tǒng)，歸算至本所220kV母線側(cè)阻抗為0.015(Sj=100MVA)，110kV側(cè)電源容量為500MVA，歸算至本所110kV母線側(cè)阻抗為0.36（Sj=100MVA）。6、該地區(qū)最熱月平均溫度為28C，年平均氣溫16C，絕對(duì)最高氣溫為40C，土壤溫度為18C。7、該變電所位于市郊生荒土地上，地勢(shì)平坦、交通便利、環(huán)境無(wú)污染。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求：1、主接線設(shè)計(jì)：分析原始資料，根據(jù)任務(wù)書的要求擬出各級(jí)電壓母線接線方式，選擇變壓器型式及連接方式，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇主接線最優(yōu)方案。2、短路電流計(jì)算：根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算短路點(diǎn)計(jì)算短路電流并列表表示出短路電流計(jì)算結(jié)果。3、主要電氣設(shè)備選擇：(a)選擇220kV主變側(cè)、110kV側(cè)最大一回負(fù)荷出線及110kV主變側(cè)的斷路器及隔離刀閘。(b)選擇220kV、110kV主母線及主變低壓側(cè)母線橋?qū)w。(c)選擇220kV主母線的支持絕緣子及穿墻套管。(d)選擇限流電抗器（如有必要裝設(shè)）及10kV最大一回負(fù)荷出線電纜。(e)選擇10kV主母線電壓互感器。(f)選擇10kV出線電流互感器。4、電氣設(shè)備配置專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化姓名：蔡桂潮2(a)各電壓等級(jí)電壓互感器配置。(b)各回路電流互感器配置。5、其它設(shè)計(jì)(a）進(jìn)行繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。(b）進(jìn)行防雷保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。(c)220kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)。四、設(shè)計(jì)成果1、編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書。2、編制設(shè)計(jì)計(jì)算書。3、繪圖若干張。(a)繪制變電所電氣主接線圖。(b)繪制220kV或110kV高壓配電裝置平面布置圖。*(c)繪制220kV或110kV高壓配電裝置斷面圖（進(jìn)線或出線）。*(d)繪制繼電保護(hù)裝置規(guī)劃圖。第一章電氣主接線選擇第一節(jié)概述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。我國(guó)變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程SDJ2-79規(guī)定：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，并且滿足運(yùn)行可靠，簡(jiǎn)單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求，便于擴(kuò)建。一、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對(duì)主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。1、主接線可靠性的具體要求：（1）斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；（2）斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要求保證對(duì)一級(jí)負(fù)荷全部和大部分二級(jí)負(fù)荷的供電；（3）盡量避免變電所全部停運(yùn)的可靠性。二、靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。（1）為了調(diào)度的目的，可以靈活地操作，投入或切除某些變壓器及線路，調(diào)配電源和負(fù)荷能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式，檢修方式以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求；（2）為了檢修的目的：可以方便地停運(yùn)斷路器，母線及繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行或停止對(duì)用戶的供電；（3）為了擴(kuò)建的目的：可以容易地從初期過(guò)渡到其最終接線，使在擴(kuò)建過(guò)渡時(shí)，無(wú)論在一次和二次設(shè)備裝置等所需的改造為最小。3三、經(jīng)濟(jì)性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。（1）投資?。褐鹘泳€應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備的投資，要能使控制保護(hù)不過(guò)復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和控制電纜投資；要能限制短路電流，以便選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)備或輕型電器；在終端或分支變電所推廣采用質(zhì)量可靠的簡(jiǎn)單電器；（2）占地面積小，主接線要為配電裝置布置創(chuàng)造條件，以節(jié)約用地和節(jié)省構(gòu)架、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。在不受運(yùn)輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡(jiǎn)化布置。（3）電能損失少：經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的型式、容量和數(shù)量，避免兩次變壓而增加電能損失。第二節(jié)主接線的接線方式選擇電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進(jìn)出線路多時(shí)（一般超過(guò)四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡(jiǎn)單清晰、運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。而本所各電壓等級(jí)進(jìn)出線均超過(guò)四回，采用有母線連接。1、單母線接線單母線接線雖然接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置等優(yōu)點(diǎn)，但是不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開(kāi)關(guān)）等故障或檢修時(shí)，均需使整個(gè)配電裝置停電。單母線可用隔離開(kāi)關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用隔離開(kāi)關(guān)將故障的母線段分開(kāi)后，才能恢復(fù)非故障段的供電，并且電壓等級(jí)越高，所接的回路數(shù)越少，一般只適用于一臺(tái)主變壓器。單母接線適用于：110200KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)兩回，3563KV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)3回，610KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)5回，才采用單母線接線方式，故不選擇單母接線。2、單母分段用斷路器，把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路；有兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。但是，一段母線或母線隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，而出線為雙回時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建，單母分段適用于：110KV220KV配電裝置的出線回路數(shù)為34回，3563KV配電裝置的出線回路數(shù)為48回，610KV配電裝置出線為6回及以上，則采用單母分段接線。3、單母分段帶旁路母線這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級(jí)為35110KV的變電所較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。4、橋形接線當(dāng)只有兩臺(tái)變壓器和兩條輸電線路時(shí)，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分為內(nèi)橋和外橋接線。內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長(zhǎng)，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時(shí)，采用內(nèi)橋式接線。當(dāng)變壓器故障時(shí)，需停相應(yīng)的線路。外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率，較為適宜。為檢修斷路器LD，不致引起系統(tǒng)開(kāi)環(huán)，有時(shí)增設(shè)并聯(lián)旁路隔離開(kāi)關(guān)以供檢修LD時(shí)使用。當(dāng)線路故障時(shí)需停相應(yīng)的變壓器。4所以，橋式接線，可靠性較差，雖然它有：使用斷路器少、布置簡(jiǎn)單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但是一般系統(tǒng)把具有良好的可靠性放在首位，故不選用橋式接線。5、一個(gè)半斷路器（3/2）接線兩個(gè)元件引線用三臺(tái)斷路器接往兩組母上組成一個(gè)半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運(yùn)行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設(shè)備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護(hù)的復(fù)雜性，且投資大。6、雙母接線它具有供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn)，而且，檢修另一母線時(shí)，不會(huì)停止對(duì)用戶連續(xù)供電。如果需要檢修某線路的斷路器時(shí)，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。對(duì)于，110K220KV輸送功率較多，送電距離較遠(yuǎn)，其斷路器或母線檢修時(shí)，需要停電，而斷路器檢修時(shí)間較長(zhǎng)，停電影響較大，一般規(guī)程規(guī)定，110KV220KV雙母線接線的配電裝置中，當(dāng)出線回路數(shù)達(dá)7回，（110KV）或5回（220KV）時(shí)，一般應(yīng)裝設(shè)專用旁路母線。7、雙母線分段接線雙母線分段，可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個(gè)元件可完全分別接到不同的母線上，對(duì)大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會(huì)發(fā)生問(wèn)題。而較容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時(shí)要停運(yùn)線路，占地面積較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在11回及以下時(shí)，母線不分段。為了保證雙母線的配電裝置，在進(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)用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。當(dāng)110KV出線為7回及以上，220KV出線在4回以下時(shí)，可用母聯(lián)斷路器兼旁路斷路器用，這樣節(jié)省了斷路器及配電裝置間隔。第二章主變壓器容量、臺(tái)數(shù)及形式的選擇第一節(jié)概述在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一，其擔(dān)任著向用戶輸送功率，或者兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù)，同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增長(zhǎng)情況，并根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃綜合分析，合理選擇，否則，將造成經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的不合理。如果主變壓器容量造的過(guò)大，臺(tái)數(shù)過(guò)多，不僅增加投資，擴(kuò)大占地面積，而且會(huì)增加損耗，給運(yùn)行和檢修帶來(lái)不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過(guò)小，可能使變壓器長(zhǎng)期在過(guò)負(fù)荷中運(yùn)行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的保證。在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時(shí)，要根據(jù)原始資料和設(shè)計(jì)變電所的自身特點(diǎn)，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟(jì)性來(lái)選擇主變壓器。選擇主變壓器的容量，同時(shí)要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來(lái)選擇主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量。第二節(jié)主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇由原始資料可知，我們本次所設(shè)計(jì)的變電所是市郊區(qū)220KV降壓變電所，它是以220KV受功率為主。5把所受的功率通過(guò)主變傳輸至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。當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí)，變電所的可靠性雖然有所提高，但接線網(wǎng)絡(luò)較復(fù)雜，且投資增大，同時(shí)增大了占用面積，和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性，以及帶來(lái)維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化。而且會(huì)造成中壓側(cè)短路容量過(guò)大，不宜選擇輕型設(shè)備。考慮到兩臺(tái)主變同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小。適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建，而當(dāng)一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān)70%的負(fù)荷保證全變電所的正常供電。故選擇兩臺(tái)主變壓器互為備用，提高供電的可靠性。第三節(jié)主變壓器容量的選擇主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷，510年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合，該所近期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定，所以應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總負(fù)荷來(lái)選擇主變的容量，根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量，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)荷能力后允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，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)保證全部負(fù)荷的70%80%。該變電所是按70%全部負(fù)荷來(lái)選擇。因此，裝設(shè)兩臺(tái)變壓器變電所的總裝容量為：se=2（0.7PM）=1.4PM。當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì)60%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過(guò)負(fù)荷能力為