摘要近年來，由于我國的工業(yè)發(fā)展速度增快，人們的用電量也顯著提高。發(fā)電、變電、輸電、配電和用電這五個環(huán)節(jié)共同實現(xiàn)一個完整可靠的電力系統(tǒng)。其中，為了提高輸電電壓，提高經(jīng)濟(jì)效益，減少電能在傳輸過程中的損耗，變電站起到了不可替代的作用。本次設(shè)計是對220kV變電站的電氣一次部分進(jìn)行設(shè)計。在設(shè)計時首先選擇變壓器的容量和數(shù)量，然后對220kV側(cè)和66kV側(cè)的主接線進(jìn)行分析，并設(shè)計四種不同的主接線方案，在選擇時考慮220kV側(cè)和66kV側(cè)供電地區(qū)的負(fù)荷等級，選擇經(jīng)濟(jì)且合理的電氣主接線方式。在變電站的運行中難免會因為人為或者自然因素發(fā)生各種各樣的困難，其中短路會產(chǎn)生很大的電流，對系統(tǒng)及電氣設(shè)備的威脅極大，由于短路產(chǎn)生的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常工作的電流大小，可能會使變壓器等重要的設(shè)備損壞，導(dǎo)致大面積且長時間的停電，因此需要計算短路電流大小，以便對重要的設(shè)備進(jìn)行選擇和校驗，還要對變電站的繼電保護(hù)以及防雷和接地保護(hù)進(jìn)行設(shè)計來保障變電站安全可靠的運行。關(guān)鍵詞：220kV變電站；變壓器；短路電流；主接線Designof220kVsubstationAbstractInrecentyears,asChina'sindustrialdevelopmentspeedincreased,people'selectricityconsumptionalsoincreasedsignificantly.Thefivelinksofpowergeneration,transformation,transmission,distributionandutilizationworktogethertoachieveacompleteandreliablepowersystem.Amongthem,substationplaysanirreplaceableroleinordertoimprovethetransmissionvoltage,improveeconomicbenefitsandreducethelossofelectricenergyinthetransmissionprocess.Thisdesignistodesigntheprimarypartof220kVsubstation.Firstly,thecapacityandquantityoftransformersareselected,andthenthemainwiringonthe220kVsideand66kVsideareanalyzed,andfourdifferentmainwiringschemesaredesigned.Whenselecting,loadlevelsofthepowersupplyareaonthe220kVsideand66kVsidearetakenintoconsideration,andtheeconomicandreasonablemainwiringmodeisselected.Inevitablyintheoperationofthetransformersubstationallkindsofdifficultiesbecauseofartificialornaturalfactors,includingashortcircuitwillproducealargecurrent,thesystemandthethreatofelectricalequipmentisgreat,becauseofshortcircuitcurrentisgreaterthanthatofnormalworkcurrentsize,maymakethetransformerandotherimportantequipmentdamage,leadtolargeareaandlongtimeofpoweroutage,soneedtocalculateshortcircuitcurrentsize,sothattheimportantequipmentselectionandcalibration,andrelayprotectionandlightningprotectionandgroundingprotectionofthetransformersubstationdesigntoprotectthesubstationsafeandreliableoperation.Keywords:220kVsubstation，transformer，shortcircuitcurrent，electricalconnection目錄TOC\o"1-3"\h\u26686摘要 116523第1章緒論 5263931.1論文選題背景及研究意義 5310351.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6135421.3本文研究內(nèi)容 624927第2章主變壓器的選擇 8236672.1主變壓器的選擇原則 8196912.2主變壓器的確定 8278672.3主變壓器的型號參數(shù) 9137482.4變壓器各側(cè)電壓的選擇 10110362.5無功補(bǔ)償 1015675第3章電氣主接線 11187593.1主接線設(shè)計原則 11208893.2主接線設(shè)計的基本要求 1161963.3電氣主接線的選擇比較 12140453.4電氣主接線的最終方案選擇 144071第4章短路電流計算 161024.1短路的類型 16112714.2計算短路電流的目的 1686984.3計算短路電流 1717681第5章導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇 23160425.1高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗 2351715.1.1220kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇和校驗 24193985.1.266kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇和校驗 26161175.2電流互感器、電壓互感器的選擇與校驗 2841975.2.1220kV側(cè)電流互感器、電壓互感器的選擇和校驗 29289425.2.266kV側(cè)電流互感器、電壓互感器的選擇和校驗 3036715.3導(dǎo)體的選擇和校驗 32322915.3.1220kV側(cè)母線選擇和校驗 3319125.3.266kV側(cè)母線選擇和校驗 3346745.4電氣設(shè)備選型匯總 3410935第6章變電站的保護(hù)與接地設(shè)計 35284936.1繼電保護(hù)的概述 3536736.2220kV側(cè)繼電保護(hù)配置 35262986.366kV側(cè)繼電保護(hù)配置 3523606.4變壓器的繼電保護(hù)配置 36313106.5變電站的防雷保護(hù)概述 36192116.6避雷器的選擇與校驗 3691546.7220kV側(cè)避雷器的選擇和校驗 37215116.866kV側(cè)避雷器的選擇和校驗 386206.9變電站的接地設(shè)計 39118546.9.1接地概述 39264736.9.2變電站的接地原則 398196總結(jié) 4115322致謝 42787參考文獻(xiàn) 43緒論1.1論文選題背景及研究意義目前，電能已經(jīng)代替了化石能源作為工業(yè)上和日常生活中最主要的能源。經(jīng)過全世界科學(xué)家長年的研究，電能和其他形式的能量之間的轉(zhuǎn)換已經(jīng)非常方便快捷；電能還可以做到精準(zhǔn)的控制，這樣可以對能量實現(xiàn)更準(zhǔn)確的控制和分配，實現(xiàn)自動化的能量控制。目前最新的科技和最前沿的研究工作都離不開對電能的應(yīng)用，而平時最常用的工具也離不開電能，甚至失去了電能，連正常有序的生活秩序也難以保障[[]劉介才[]劉介才.《工廠供電第3版》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.07發(fā)電廠需要用大量的一次能源給用電地區(qū)發(fā)電，通常一次能源的產(chǎn)地距離城區(qū)較遠(yuǎn)。例如，只有水位落差大而且水量豐富的河流才能建立水力發(fā)電廠，這些地區(qū)并不適合人類居住，因此建站選址遠(yuǎn)離城市，燃料資源又大多數(shù)集中在礦區(qū)，離城市還是很遠(yuǎn)，但是電能用戶卻都集中在遠(yuǎn)離山區(qū)的大城市或者大工業(yè)區(qū)，因此一次能源產(chǎn)地和電能用戶往往離得很遠(yuǎn)[[]陳慈萱.《電氣工程基礎(chǔ)上》[M].北京：中國電力出版社，2012.07[]陳慈萱.《電氣工程基礎(chǔ)上》[M].北京：中國電力出版社，2012.07[]陳慈萱.《電氣工程基礎(chǔ)》（第三版）[M].北京：中國電力出版社，2016.04電力系統(tǒng)是一個復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，在龐大而復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，會有各種各樣的、數(shù)量繁多的電氣設(shè)備緊緊聯(lián)系起來。由于人為或者外界各種因素的干擾，發(fā)生故障是在所難免的。而電力系統(tǒng)很復(fù)雜，由于電能無法大量存儲，因此電力系統(tǒng)中的各個環(huán)節(jié)幾乎同步運行、同時完成。因此電力系統(tǒng)中不管任何一處出現(xiàn)故障，都會破壞電力系統(tǒng)運行，使電氣設(shè)備的正常運行受到影響，同時會妨礙電能用戶正常的用電[[]黃勝.《變電站綜合自動化改造存在的問題》[M].四川電力技術(shù)，2010]。220kV供電系統(tǒng)的受電地區(qū)通常很重要，就要求必須要安全、可靠、穩(wěn)定地運行，才能使用戶正常用電。所以要全面地執(zhí)行各地區(qū)[]黃勝.《變電站綜合自動化改造存在的問題》[M].四川電力技術(shù)，20101.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外在很早就研究變電站自動化管理系統(tǒng)的新技術(shù)。美國某公司耗時多年研制出SPCS變電站控制和保護(hù)自動化系統(tǒng)。目前來看，日本、瑞士、德國、美國、法國等國家的著名大型電氣公司研究自動化控制變電站較早，目前取得了成熟的運行經(jīng)驗。而它們的主要特點可以概括為：系統(tǒng)由站控級和元件/間隔級組成，繼電保護(hù)裝置下放到就地，系統(tǒng)一般采用分層分布式，大部分系統(tǒng)在站控級和元件/間隔級的通信采用星形光纖連接，主控制室僅用光纜與配電裝置連接，不光節(jié)約了電纜的成本，還防止精密的設(shè)備遭受干擾，一舉兩得，同時對運行水平的安全可靠提高了很多[[]楊平,姚勤豐.構(gòu)建智能電網(wǎng)技術(shù)思考[J].山東工業(yè)技術(shù),2014（19）:193.]。

在國內(nèi)，上世紀(jì)70年代末中國發(fā)生了翻天覆地的變化，經(jīng)濟(jì)飛速增長，對基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也越來越重視[]楊平,姚勤豐.構(gòu)建智能電網(wǎng)技術(shù)思考[J].山東工業(yè)技術(shù),2014（19）:193.常規(guī)變電站的繼電保護(hù)等裝置采用質(zhì)量和占用空間很大的電磁式或者晶體管式裝置，因此常規(guī)變電站的控制系統(tǒng)和它的繼電保護(hù)裝置占用了很大的空間，這就導(dǎo)致需要耗費大量的人力物力進(jìn)行維護(hù)[[]孫亮.變電站電壓無功自動控制策略與系統(tǒng)設(shè)計[D].天津大學(xué),2016.11.]。顯然，這種變電站無法適應(yīng)現(xiàn)在快速發(fā)展的，需要研究一種新型的變電站滿足社會發(fā)展對電量的需求。變電站綜合自動化技術(shù)就這樣誕生了，而且在最近幾年隨著技術(shù)水平的提高已經(jīng)讓越來越多的國家重視起來，變電站綜合自動化技術(shù)[]孫亮.變電站電壓無功自動控制策略與系統(tǒng)設(shè)計[D].天津大學(xué),2016.11.目前，我國對電力系統(tǒng)的要求主要是提高220kV及以下的變電站供電的可靠性，也就是要用新型變電站全面取代傳統(tǒng)落后的變電站，而變電站綜合自動化就可以很好的滿足這個要求了。變電站綜合自動化相比于傳統(tǒng)變電站的主要優(yōu)勢有：供電質(zhì)量得到顯著提高、安全可靠地運行變電站，減少投資節(jié)約經(jīng)濟(jì)等[[]張麗.《淺談綜自變電站自動化規(guī)范化管理》[M].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2015]。本次220kV變電站的設(shè)計依據(jù)最權(quán)威的設(shè)計規(guī)范，同時選擇質(zhì)量、性能優(yōu)質(zhì)的電氣設(shè)備。本文將會借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，并且結(jié)合我國的目前發(fā)展的實際情況，[]張麗.《淺談綜自變電站自動化規(guī)范化管理》[M].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，20151.3本文研究內(nèi)容本文是對某地區(qū)220kV變電站電氣部分進(jìn)行設(shè)計。在設(shè)計中，首先對設(shè)計要求進(jìn)行深入了解，然后確定變壓器的臺數(shù)和容量，再對電氣主接線的方式進(jìn)行比較和選擇，同時對系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償，為了選擇出能夠讓系統(tǒng)安全可靠運行的電氣設(shè)備，需要計算短路電流以便對各電氣設(shè)備進(jìn)行選擇和校驗。在選擇完設(shè)備后，還要設(shè)計變電站的繼電保護(hù)，為了防止自然災(zāi)害對電力系統(tǒng)的危害，要進(jìn)行防雷設(shè)計，同時設(shè)計接地網(wǎng)保證安全。 主變壓器的選擇2.1主變壓器的選擇原則為了能夠有效減少電能在傳輸過程中的損耗，提高電壓等級是一個很好的解決方案，而變壓器就很好地扮演了電壓等級變化這一角色。

一、主變壓器容量的選擇主變壓器容量一般按待建變電站所在地區(qū)電網(wǎng)對于未來5~10年的負(fù)荷規(guī)劃進(jìn)行選擇，同時應(yīng)適當(dāng)估算未來10~20年后當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展情況以及與之對應(yīng)的電能需求。

2.變電站所要選擇的容量很大程度上是由采用該主變壓器的變電站并入系統(tǒng)中的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來決定的。通常一個地區(qū)的供電是由多臺變壓器共同完成的，在這種狀態(tài)下雖然可以增加系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，但是也要考慮到由于人為的檢修停運或者外界因素使其中一臺變壓器退出供電，在這種情況下，為了不影響受電地區(qū)的正常用電，就對每一臺變壓器的容量提出了要求：必須滿足該地區(qū)所有負(fù)荷所需電能的70%[[]任志鋒.《變電所無功補(bǔ)償設(shè)計的探究與實現(xiàn)》[M].華東科技，2015]。

3.維修是否方便，用品與備件是否適用，系列化以及[]任志鋒.《變電所無功補(bǔ)償設(shè)計的探究與實現(xiàn)》[M].華東科技，2015選擇變壓器臺數(shù)時要對不同地區(qū)，不同負(fù)荷等級加以考慮，要在滿足可靠性的前提下盡可能地降低建設(shè)成本，滿足經(jīng)濟(jì)性的要求，所以具體的要求如下：1.中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的郊區(qū)，2臺最合適。

2.有些偏遠(yuǎn)地區(qū)由獨立的一個變電站供電，還有些工廠用特殊的電壓等級需要設(shè)立特殊的變電站，這種情況下需要裝3臺。

3.如果已經(jīng)確定了裝設(shè)2臺主變壓器，選擇容量的時候需要留出一定裕度，這樣即便未來該地區(qū)發(fā)展規(guī)模擴(kuò)大，仍能保證供電可靠性，同時擴(kuò)建變電站。2.2主變壓器的確定一、變壓器臺數(shù)的確定1.選擇時，一個地區(qū)規(guī)劃的未來5~10年的負(fù)荷增長，同時應(yīng)適當(dāng)估算未來10~20年后當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展情況以及與之對應(yīng)的電能需求[[]孫秋野[]孫秋野,王占山,馬大中.《電力系統(tǒng)自動化》[M].北京：人民郵電出版社，2014.042.變電站所要選擇的容量很大程度上是由采用該主變壓器的變電站并入系統(tǒng)中的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來決定的。在由多臺變壓器共同工作的正常供電狀態(tài)下，當(dāng)其中的一臺變壓器因為事故或者檢修而停運時，為保證該地區(qū)的正常的經(jīng)濟(jì)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此在此運行狀態(tài)下，變電站的容量能滿足所有接入該系統(tǒng)的負(fù)荷對于電能至少的需求。3.變電站的標(biāo)準(zhǔn)化和自動化是否符合要求，設(shè)備是否安全，維修是否方便，也是選擇主變壓器臺數(shù)時必須要考慮的方向。二、變壓器容量的確定最大綜合負(fù)荷的計算公式:式中，—各電壓側(cè)預(yù)測到出的最大負(fù)荷；—各出線自然功率因數(shù)；m—出線回路數(shù)；—同時系數(shù)，在0.8~0.95之間，這里取同時率為0.85；—線損率，取5%。根據(jù)設(shè)計要求，本次設(shè)計使用一臺120MVA主變壓器。三、主變壓器相數(shù)選擇在這次設(shè)計中采用三相變壓器，三相變壓器可以達(dá)到高度隔離，同時還擁有方便轉(zhuǎn)換的電壓抽頭，符合該地經(jīng)濟(jì)建設(shè)方面的考慮。四、主變壓器繞組數(shù)的選擇本次設(shè)計的變電站電壓為220kV變到66kV，所以選擇雙繞組變壓器。五、選擇雙繞組變壓器繞組連接方式參考《電力工程設(shè)計手冊》，我國變壓器繞組的連接方式為星形連接或者三角形連接[[]西北電力設(shè)計院;東北電力設(shè)計院.《電力工程設(shè)計手冊上》[M].[]西北電力設(shè)計院;東北電力設(shè)計院.《電力工程設(shè)計手冊上》[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981.012.3主變壓器的型號參數(shù)220kV雙繞組無勵磁調(diào)壓電力變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)表：型號額定容量（kVA）額定高壓（kV）額定低壓（kV）空載電流（%）空載損耗（kW）負(fù)載損耗（kW）阻抗電壓（%）SFP-400000/220400000236±2×2.5%180.825097014SFP7-360000/220360000242±2×2.5%180.2819086014.3SFP3-340000/220340000242±2×2.5%201.019086014.3SFP2-260000/220260000242±2×2.5%15.750.7255155314SFP7-240000/220240000242±2×2.5%15.750.418562014SFP3-120000/220120000242±2×2.5%691.220083014根據(jù)設(shè)計要求本次設(shè)計選擇主變壓器型號為SFP3-120000/220。2.4變壓器各側(cè)電壓的選擇在變壓器的電源側(cè)在輸送電壓到輸電線路末端的時候會有大概10%的損耗，因此為了保證末端供電的可靠性，電源側(cè)電壓要提高10%，末端電壓取額定值即可，本次設(shè)計的變壓器為220kV到66kV的降壓變壓器，所以是66kV側(cè)向用戶或者下級輸電線路供電。因此，本次設(shè)計的220kV變電站，220kV側(cè)電壓為220kV，66kV側(cè)電壓為69kV。2.5無功補(bǔ)償電力系統(tǒng)不光傳送有功功率，還會傳送無功功率。無功功率在電力系統(tǒng)中也起著十分重要的作用，當(dāng)無功功率不足時，整個電網(wǎng)的電壓都會隨之降低。當(dāng)電壓低于額定電壓的時候，電網(wǎng)中的電氣設(shè)備均不能以正常功率工作，大大損失電網(wǎng)的電能，嚴(yán)重時將會使電網(wǎng)發(fā)生震蕩導(dǎo)致解列，影響大面積地區(qū)的供電。如果電壓降低為電壓額定值的60%~70%，電動機(jī)將不能正常啟動，甚至有很大的可能性損壞電機(jī)[[]孫亮.變電站電壓無功自動控制策略與系統(tǒng)設(shè)計[D].天津大學(xué),[]孫亮.變電站電壓無功自動控制策略與系統(tǒng)設(shè)計[D].天津大學(xué),2016.11.提高功率因數(shù)主要有以下幾種方法：1.使電動機(jī)的容量與其機(jī)械負(fù)載相匹配；2.限制電動機(jī)的空載運行；3.以同步電動機(jī)代替異步電動機(jī)；4.繞線式異步電動機(jī)同步化。當(dāng)系統(tǒng)無法自動調(diào)節(jié)功率因數(shù)時，要通過人為的方式對電力系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，通常使用的無功補(bǔ)償方式是并聯(lián)電容器，采用分散補(bǔ)償方式進(jìn)行補(bǔ)償。電氣主接線3.1主接線設(shè)計原則在設(shè)計變電站時，不同的電壓等級，不同的負(fù)荷等級需要用到不同的主接線方式，因此本次設(shè)計的首要任務(wù)就是確定電氣主接線方式，在設(shè)計電氣主接線時，待建的變電站在電網(wǎng)中的主要作用和綜合性的地位是需要在建設(shè)變電站前所要思考的，而變電站整體的建設(shè)規(guī)模將決定變電站以后多年的供電效應(yīng)與可提高的能力，設(shè)計時也需要考慮到變電站的重要負(fù)荷與本身所帶的負(fù)荷、系統(tǒng)備用容量大小、甲方對乙方的相關(guān)技術(shù)要求等，然后基于這幾點進(jìn)行綜合設(shè)計判定[[]董潔茹.220kV變電站精益化運行研究[J].中小企業(yè)管理與科技(旬),2014(08).[]董潔茹.220kV變電站精益化運行研究[J].中小企業(yè)管理與科技(旬),2014(08).一、變電站的相關(guān)分類變電站按其重要性可分為三類：1.系統(tǒng)樞紐變電站。其電壓等級通常為330kV~500kV，在一般情況下有多個大型電源。2.地區(qū)重要變電站。其電壓等級一般在330kV以下220kV以上。3.一般變電站。此類的變電站電壓等級通常為110kV。二、變電站的整體建設(shè)規(guī)模在對變電站進(jìn)行用地預(yù)測和擴(kuò)建預(yù)測與論證主要是參考其所在地區(qū)電力系統(tǒng)的5~10年相關(guān)的發(fā)展規(guī)劃。在考慮到該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)因素的前提條件下，一般將裝設(shè)兩臺主變壓器。而裝設(shè)3~4臺主變壓器一般用于330kV~500kV系統(tǒng)樞紐變電[[]RajNagarsheth[]RajNagarsheth,Sushant,Singh.Studyofgasinsulatedsubstationanditscomparisonwithairinsulatedsubstation[J].Internationaljournalofelectricalpowerandenergysystems,2014,55（Feb）:481-485.三、系統(tǒng)備用容量大小對于有裝設(shè)了多臺主變壓器而共同運行的變電站而言，當(dāng)其中一臺發(fā)生事故被繼電保護(hù)裝置切除或周期性停運檢修時，剩下的主變壓器容量可以至少承擔(dān)該站所接負(fù)荷的70%，在計及整個變電站發(fā)生隨機(jī)事故概率的情況下都必須保證對Ⅰ類負(fù)荷的供電和盡可能保障Ⅱ類負(fù)荷的電力供應(yīng)[[]穆國華.淺談電力一次設(shè)備的選擇方法[]穆國華.淺談電力一次設(shè)備的選擇方法[J].《黑龍江科技信息》2010,(02):31-31.3.2主接線設(shè)計的基本要求一、可靠性在電能生產(chǎn)、傳輸和分配的整個流通環(huán)節(jié)中首先應(yīng)當(dāng)滿足供電的可靠性，這是變電站是否正常的安全穩(wěn)定運行的前提條件?？煽啃灾饕罅耍?.任何情況下不能使系統(tǒng)裂解。2.即便是正常的檢修，也不能影響供電。二、靈活性主要指在變電站建成之后能夠更為便捷方便的對它進(jìn)行周期性檢修。同時，能夠滿足為增加當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長而必要的擴(kuò)建計劃。1.能夠不停電檢修設(shè)備，被檢修設(shè)備能夠快速退出運行，且不影響正常供電，使得當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展不會因此受到影響。2.能夠完成靈活調(diào)度。保證安全快速的投入或切除相關(guān)的電氣設(shè)備。同時能夠按照基本要求或者計劃迅速的使變壓器進(jìn)入到另一運行狀態(tài)。3.在變電站進(jìn)行擴(kuò)建時，仍然可以穩(wěn)定供電，要求投切設(shè)備安全迅速。在擴(kuò)建結(jié)束后運行高效穩(wěn)定，并且能夠在擴(kuò)建的整個過程中盡可能減少人工工作量。三、經(jīng)濟(jì)性首先必須滿足上述可靠性和靈活性，同時盡量做到具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約建設(shè)施工成本以及后期的擴(kuò)建成本，力爭做到經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化。3.3電氣主接線的選擇比較方案一：220kV側(cè)采用雙母線帶旁路母線接線；66kV側(cè)采用單母線分段接線。其主要優(yōu)點是：雙母接線易于平衡擴(kuò)建變電站負(fù)荷側(cè)，并且可以采用成套的配電裝置，外帶旁路母線極大的提高了供電可靠性，能保證在220kV側(cè)停電或檢修的時候能夠保證持續(xù)供電[[]韓學(xué)山;張文.《電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.01[]韓學(xué)山;張文.《電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ)》[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.01方案一簡圖，如圖3.1：圖3.1主接線方案一方案二：220kV側(cè)采用雙母線接線；66kV側(cè)采用單母線分段接線。其主要優(yōu)點是：220kV運行過程過程供電較為單母線接線可靠，調(diào)度較為靈活，即為一組母線運行時另一組母線備用。而66kV側(cè)電壓等級側(cè)的接線方式的優(yōu)點如方案一所訴。其主要缺點依然是是：其安裝，維修，維護(hù)的費用過高操作較為復(fù)雜，投資過大。方案二簡圖，如圖3.2：圖3.2主接線方案二方案三：220kV采用雙母線帶旁路母線接線；66kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線其220kV側(cè)的電氣主接線方案的選擇的主要的優(yōu)點和缺點如方案一和方案二所訴。66kV側(cè)的接線方案的優(yōu)點在方案一中對于單母線分段接線的優(yōu)點再加上能夠極大的提高了供電可靠性，能極大的保障周邊經(jīng)濟(jì)發(fā)展必要的電力供應(yīng)。而其缺點也很明顯，在經(jīng)濟(jì)建設(shè)這個角度而言依然是需要考慮的，如方案一和方案二指出的一樣，對于外帶旁路母線的設(shè)計，其安裝維修的投資與費用都很大，檢修的過程也是比較復(fù)雜。方案三簡圖，如圖3.3：圖3.3主接線方案三方案四：220kV側(cè)采用雙母線接線；66kV側(cè)采用單母線分段帶旁路母線接線其主要的優(yōu)缺點如方案一，方案二以及方案三所訴。方案四簡圖，如圖3.4：圖3.4主接線方案四3.4電氣主接線的最終方案選擇通過方案一，方案二以及方案三和方案四的優(yōu)缺點比較，在考慮擬建的變電站的基本要求和相關(guān)設(shè)計說明，以及此次設(shè)計的220kV變電站通常向一類負(fù)荷地區(qū)供電，供電質(zhì)量嚴(yán)重影響到經(jīng)濟(jì)建設(shè)，因此220kV側(cè)對可靠性和靈活性有著很高的要求。66kV側(cè)雖然也要滿足一定的可靠性和靈活性，但是其供電地區(qū)通常不是一類負(fù)荷，允許停電檢修。即便是因故障停電也不會造成人員傷亡和過大的財產(chǎn)損失。因此此次該地區(qū)的220kV變電站的電氣主接線采用方案一。短路電流計算4.1短路的類型當(dāng)今社會，人們對電能的依賴越來越深，要求24小時不停供電才能滿足人們的日常生活正常進(jìn)行，生活秩序井井有條。但是，由于各種各樣的原因也難免會出現(xiàn)一些故障，而使系統(tǒng)正常運行受到破壞。一般來說，電力系統(tǒng)的大部分損毀都與短路有關(guān)，短路就是電路中的某一部分被短接，這時產(chǎn)生的電流會比正常運行時的電流大幾倍甚至幾十倍，從而使設(shè)備燒毀，所以我們要避免短路的發(fā)生。短路之所以會對電力系統(tǒng)造成嚴(yán)重的威脅，是因為短路電流通常會達(dá)到正常電流的幾十倍，會嚴(yán)重?fù)p壞電氣設(shè)備。分類：三相短路，兩相短路，兩相短路接地，單相短路。損害：由于一些誤操作或者其他原因，會導(dǎo)致系統(tǒng)回路的短路，會使回路電流迅速增大，甚至?xí)_(dá)到正常電流的許多倍以上。首先，電流過大會產(chǎn)生熱效應(yīng)，會產(chǎn)生很多的熱量，使電氣設(shè)備故障或者燒毀，還會使絕緣破損。其次，短路存在電動力效應(yīng)，會使設(shè)備扭曲變形，無法工作。然后，電流會產(chǎn)生磁效應(yīng)，會對系統(tǒng)的正常工作產(chǎn)生影響。最后，短路會造成電網(wǎng)電壓的降低，會影響到用電設(shè)備從而威脅人身安全[[]孫少達(dá).河?xùn)|66kV輸變電工程電氣一次系統(tǒng)設(shè)計[D].長春工業(yè)大學(xué),2018.[]孫少達(dá).河?xùn)|66kV輸變電工程電氣一次系統(tǒng)設(shè)計[D].長春工業(yè)大學(xué),2018.4.2計算短路電流的目的在發(fā)生短路時，短路電流會達(dá)到很大的數(shù)值，只有選擇重型電氣設(shè)備才能滿足動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的需求，這會大大增加變電站的投資，計算短路電流可以為選擇電氣設(shè)備提供基礎(chǔ)，選擇合適的設(shè)備不光提高供電穩(wěn)定性還能節(jié)約資金[[]XinluDong,DaowuYang,XiaoxiaoGuanetal.Cathodicprotectiondesignofthe220kVsubstationgroundinggrids[J].Anti-CorrosionMethodsandMaterials,2013,60（3）[]XinluDong,DaowuYang,XiaoxiaoGuanetal.Cathodicprotectiondesignofthe220kVsubstationgroundinggrids[J].Anti-CorrosionMethodsandMaterials,2013,60（3）:143-147.一、短路電流的計算條件1.在設(shè)計變電站的時候首要任務(wù)是確定電氣主接線，其次需要選擇設(shè)備，選擇設(shè)備時要校驗它的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，這些都需要通過計算短路電流的值才能確定。2.在計算對地安全距離的時候，需要計算短路電流的值，避免在發(fā)生短路時輸電線路上流過的電流過大，在周圍的空氣中產(chǎn)生過大的電場，威脅附近經(jīng)過的人的人身安全。3.一個完整的可靠的供電系統(tǒng)不能無繼電保護(hù)運行，而選擇繼電保護(hù)裝置的時候需要計算整定值，這需要考慮所有的短路情況下，短路電流何時最大，而接地保護(hù)的設(shè)計更是離不開對短路情況的分析和對短路電流的計算。二、計算短路電流時的一般規(guī)定1.在選擇電氣設(shè)備的時候，要考慮到當(dāng)前地區(qū)未來發(fā)展前景，盡量在擴(kuò)建時仍不需要替換原有的電氣設(shè)備，因此要考慮到所有的短路情況，并選擇短路電流最大的短路方式進(jìn)行考慮。2.在復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，可能會用到具有反饋作用的異步電動機(jī)，會對短路電流的大小有影響，如果用到要特別注意，并進(jìn)行相關(guān)計算。3.無功補(bǔ)償時需要并聯(lián)電容器，對短路電流的影響需要加以考慮。4.短路電流的大小并不是處處相等，因此對電器元件進(jìn)行選擇時應(yīng)該以出現(xiàn)最大短路電流的地方為基準(zhǔn)。5.由于三相短路電流通常大于其他類型的短路電流，在選擇電氣設(shè)備時，以三相短路電流為基礎(chǔ)進(jìn)行校驗。4.3計算短路電流一、電路元件參數(shù)計算1.基準(zhǔn)值的計算：高壓短路電流計算一般只計元件的電抗，采用標(biāo)么值計算。通常取基準(zhǔn)容量或，基準(zhǔn)電壓一般取平均額定電壓，即[[]注冊電氣工程師執(zhí)業(yè)資格考試復(fù)習(xí)指導(dǎo)教材編委會.《注冊電氣工程師執(zhí)業(yè)資格考試專業(yè)考試復(fù)習(xí)指導(dǎo)書發(fā)輸變電專業(yè)》[M].北京：中國電力出版社，2007.06]。[]注冊電氣工程師執(zhí)業(yè)資格考試復(fù)習(xí)指導(dǎo)教材編委會.《注冊電氣工程師執(zhí)業(yè)資格考試專業(yè)考試復(fù)習(xí)指導(dǎo)書發(fā)輸變電專業(yè)》[M].北京：中國電力出版社，2007.06表4-1線性額定電壓與平均額定電壓額定電壓103566110154220平均額定電壓10.53766115162230本次設(shè)計取，可以選擇不同基準(zhǔn)電壓下的基準(zhǔn)電流，常用基準(zhǔn)值見表4-2。表4-2常用基準(zhǔn)值表基準(zhǔn)電壓10.53766115162230基準(zhǔn)電流5.51.560.8750.5020.3560.251標(biāo)幺值標(biāo)幺值的計算公式：容量標(biāo)幺值：；（4-1）電壓標(biāo)幺值：；（4-2）電流標(biāo)幺值：；（4-3）額定標(biāo)幺值：在電氣設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)中，往往給出以其自身額定參數(shù)為基準(zhǔn)的標(biāo)幺值[[]劉從愛[]劉從愛，慕志恒.《電力工程基礎(chǔ)》[M].濟(jì)南：山東科學(xué)技術(shù)出版社，1997.01電抗的額定標(biāo)幺值：；（4-4）電壓的額定標(biāo)幺值：；（4-5）電流的額定標(biāo)幺值：。（4-6）容量的額定標(biāo)幺值：；（4-7）二、選擇短路點并計算1.電抗標(biāo)幺值的計算以某供電公司提供的220kV變電站原始數(shù)據(jù)為例，其66kV側(cè)出口處的短路容量為。以此為例：電路圖及等效網(wǎng)絡(luò)圖如圖4-1所示：圖4-1短路計算電路圖及等值網(wǎng)絡(luò)圖1）66kV側(cè)出口處電抗標(biāo)幺值：（4-8）2）66kV輸電線的電抗標(biāo)幺值：（4-9）3）電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：（4-10）2.本文選擇的短路點及該點的用處d1：變電站66kV側(cè)母線（該母線作為短路點可以校驗66kV側(cè)的電氣設(shè)備及繼電保護(hù)裝置等）。d2：220kV變電站220kV側(cè)母線（該母線作為短路點可以校驗220kV側(cè)的電氣設(shè)備及繼電保護(hù)裝置等）。d3：受電側(cè)兩臺并列運行變壓器10kV母線（該母線作為短路點可以用來校驗10kV的母聯(lián)的電氣設(shè)備等）。d4：受電側(cè)兩臺分列運行變壓器10kV母線（該母線作為短路點可以用來校驗10kV的母聯(lián)電氣設(shè)備等）。3.計算短路電流1）當(dāng)d1點發(fā)生短路時：先計算等效電阻：（4-11）短路電流的周期分量的標(biāo)幺值為：（4-12）D1點電流基準(zhǔn)值為：（4-13）沖擊電流的有名值為：（4-14）短路電流的周期分量的有名值為：（4-15）短路電流的全電流有效值為：（4-16）短路容量：（4-17）2）D2點短路時的情況：等效電阻：（4-18）短路電流的周期分量的標(biāo)幺值為：（4-19）D2點電流基準(zhǔn)值為：（4-20）沖擊電流的有名值為：（4-21）短路電流的周期分量的有名值為：（4-22）短路電流的全電流有效值為：（4-23）短路容量：（4-24）3）兩臺主變壓器并列運行D3點短路時的情況等效電阻：（4-25）短路電流的周期分量的標(biāo)幺值為：（4-26）D3點是電流基準(zhǔn)值為：（4-27）沖擊電流的有名值為：（4-28）短路電流的周期分量的有名值為：（4-29）短路電流的全電流有效值為：（4-30）短路容量：（4-31）4）兩臺主變壓器分列運行D3點短路時的情況：等效電阻：（4-32）短路電流的周期分量的標(biāo)幺值為：（4-33）D3點是電流基準(zhǔn)值為：（4-34）短路電流的周期分量的有名值為：（4-35）沖擊電流的有名值為：（4-36）短路電流的全電流有效值為：（4-37）短路容量：（4-38）5）計算結(jié)果各短路點短路計算結(jié)果見表4-3：表4-3短路計算匯總表短路點的編號d1d2d3d4基準(zhǔn)容量100基準(zhǔn)電壓666610.510.5穩(wěn)態(tài)短路電流標(biāo)幺值1/0.1421/0.1961/0.2811/0.39穩(wěn)態(tài)短路電流有名值6.165.1819.5413.96短路電流沖擊值15.7113.2149.8235.59短路全電流最大有效值9.307.8229.5121.08短路容量704591355254

導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇在設(shè)計變電站時，要考慮到未來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展變電站擴(kuò)建的可能性，對電氣設(shè)備的選擇是對提升當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展的一個系統(tǒng)工程，也是電氣總體設(shè)計的重要內(nèi)容。變電站的可靠運行，電網(wǎng)的對用戶的提供的電能質(zhì)量的保證以及電力系統(tǒng)運行的安全性都取決于導(dǎo)體的電氣設(shè)備的有關(guān)選擇。為了讓所選的電氣設(shè)備與導(dǎo)體能夠長期處于正常的安全穩(wěn)定的運行狀態(tài)，其選型必須具備擁有較高的可靠性及經(jīng)濟(jì)性。在通過額定電壓，額定電流以及環(huán)境因素對其設(shè)備等選型結(jié)束后，必須對三相短路條件下的校熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性進(jìn)行校驗。此次擬建的220kV變電站設(shè)計中的導(dǎo)體和電氣設(shè)備選型包括：高壓斷路器和隔離開關(guān)的選型、電流和電壓互感器的選型，導(dǎo)體的選型。并對所選導(dǎo)體和部分電氣設(shè)備進(jìn)行校熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性校驗。5.1高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇和校驗在電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時候，如果不能快速切除故障，會使用電設(shè)備或者電氣設(shè)備損壞，而切除故障就要用到高壓斷路器和隔離開關(guān)，可見其在電力系統(tǒng)中的重要作用[[]孟毅,嚴(yán)濤,彭軍.高壓電力互感器缺陷故障現(xiàn)狀及措施[]孟毅,嚴(yán)濤,彭軍.高壓電力互感器缺陷故障現(xiàn)狀及措施[J].《湖北電力》2017,(7):4-4在選擇對高壓斷路器和隔離開關(guān)的時候，要求滿足正常工作時穩(wěn)定運行，且可以周期性地檢修斷路器及隔離開關(guān)，在發(fā)生故障時能夠準(zhǔn)確跳閘切除故障點，同時應(yīng)結(jié)合該地區(qū)環(huán)境條件和遠(yuǎn)景規(guī)劃綜合考慮。最終所選擇的高壓電器應(yīng)是便于安裝調(diào)試和維護(hù)，且具有較好的經(jīng)濟(jì)性。給出相對應(yīng)的技術(shù)條件，根據(jù)《電力工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分）》以及圖書館及網(wǎng)上查詢到到220kV變電站原始資料，選擇并校驗高壓斷路器和隔離開關(guān)。高壓斷路器的選擇：1.額定工作電流(5-1)其中，—電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流2.額定工作電壓(5-2)其中，—電網(wǎng)的額定電壓3.額定開斷電流(5-3)其中，—短路電流有名值4.額定關(guān)合電流(5-4)其中，—短路沖擊電流5.熱穩(wěn)定校驗(5-5)6.動穩(wěn)定校驗(5-6)接通和開斷短路電流和負(fù)荷電流的裝置必須具有滅弧功能才能熄滅電弧實現(xiàn)電氣隔離，而隔離開關(guān)并不能滅弧，不需要校驗開斷電流和關(guān)合電流，隔離開關(guān)的額定電壓、額定電流選擇和熱穩(wěn)定性、動穩(wěn)定校驗和斷路器一致[[]芮靜康[]芮靜康.《現(xiàn)代工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊》[M].北京：中國水利水電出版社，2004.025.1.1220kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇和校驗一、斷路器的選擇和校驗1.斷路器的選擇為變壓器總?cè)萘?，故故流過斷路器的最大持續(xù)電流故額定工作電壓額定工作電流額定開斷電流額定關(guān)合電流根據(jù)上述計算比較結(jié)果，查《電力工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分）》，選擇滿足要求的高壓斷路器的型號為LW12-220，技術(shù)參數(shù)如下表5.1：表5.1LW12—220技術(shù)參數(shù)表型號額定工作電壓（kV）額定工作電流（A）額定開斷電流（kA）額定閉合電流（kA）LW12-220220200040100型號熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）額定開斷時間（s）固有分閘時間（s）LW12-220401000.030.032.斷路器的校驗校驗220kV側(cè)斷路器的熱穩(wěn)定性：設(shè)主保護(hù)動作時間，后備保護(hù)動作時間。同時根據(jù)表5-1數(shù)據(jù)，得額定開斷時間，固有分閘時間。故短路時間因為，因此不計非周期熱效應(yīng)。則短路電流的熱效應(yīng)等于周期分量的熱效應(yīng)。其周期分量熱效應(yīng)的公式為(5-7)根據(jù)公式（5-7）可得：同時根據(jù)表5-1數(shù)據(jù)，得因為，，所以滿足熱穩(wěn)定校驗。校驗220kV側(cè)斷路器的動穩(wěn)定性：由表5.1數(shù)據(jù)得。220kV側(cè)的短路電流計算結(jié)果為。，滿足斷路器所需要的動穩(wěn)定性。二、隔離開關(guān)的選擇和校驗1.隔離開關(guān)選擇由上文計算數(shù)據(jù)可以得到流過斷路器持續(xù)電流最大值為因此額定工作電壓為額定工作電流為由計算結(jié)果選擇型號為GW4—220，其參數(shù)如下表5.2：表5.2GW4—220技術(shù)參數(shù)表型號額定工作電壓（kA）額定工作電流（A）熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）GW4—22022060014502.隔離開關(guān)的校驗校驗220kV側(cè)隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定性：根據(jù)表5-2數(shù)據(jù)，得因為，，所以滿足熱穩(wěn)定校驗。校驗220kV側(cè)隔離開關(guān)的動穩(wěn)定性：根據(jù)表5.2數(shù)據(jù)，同時可知，滿足斷路器所需要的動穩(wěn)定性。5.1.266kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇和校驗一、斷路器的選擇和校驗1.斷路器的選擇應(yīng)取66kV側(cè)的負(fù)荷綜合，根據(jù)原始資料，其負(fù)荷總和為40000kW，因此。故流過斷路器的最大持續(xù)電流額定工作電壓額定工作電流額定開斷電流額定關(guān)合電流以上述計算結(jié)果為要求，通過查閱《電力工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分）》，可以找到最能滿足條件的高壓斷路器的型號為LW11-66，技術(shù)參數(shù)如下表5.3：型號額定工作電壓（kV）額定工作電流（A）額定開斷電流（kA）額定閉合電流（kA）LW11-6666160031.580型號熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）額定開斷時間（s）固有分閘時間（s）LW11-6631.5800.050.04表5.3LW11-66技術(shù)參數(shù)表2.斷路器的校驗校驗66kV側(cè)斷路器的熱穩(wěn)定性：設(shè)主保護(hù)動作時間，后備保護(hù)動作時間。同時根據(jù)表5.3數(shù)據(jù)，得額定開斷時間，固有分閘時間故短路時間為因為，不計非周期熱效應(yīng)。則等于。其周期分量熱效應(yīng)為同時根據(jù)表5.3數(shù)據(jù)，得因為，，所以滿足熱穩(wěn)定校驗。校驗66kV側(cè)斷路器的動穩(wěn)定性：根據(jù)表5.3數(shù)據(jù)得。由短路計算結(jié)果得。因為，，滿足斷路器所需要的動穩(wěn)定性。二、隔離開關(guān)的選擇和校驗1.隔離開關(guān)的選擇斷路器流過的最大持續(xù)電流因此額定工作電壓為額定工作電流為根據(jù)上述條件查手冊，選擇的滿足要求的隔離開關(guān)的型號為GW4—66，其技術(shù)參數(shù)如下表5.4：表5.4GW4-66技術(shù)參數(shù)表型號額定工作電壓（kA）額定工作電流（A）熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）GW4-666663020502.隔離開關(guān)的校驗校驗66kV側(cè)隔離開關(guān)的熱穩(wěn)定性：根據(jù)表5.4數(shù)據(jù)，得因為，，滿足隔離開關(guān)所需要的熱穩(wěn)定性。校驗66kV側(cè)隔離開關(guān)的動穩(wěn)定性：由表5.4數(shù)據(jù)得。而且，滿足隔離開關(guān)所需要的動穩(wěn)定性。5.2電流互感器、電壓互感器的選擇與校驗由于電能在傳送時往往需要提高電壓等級來減少電能的損耗，而為了保證供電可靠性，需要實時監(jiān)控輸電線路是否出現(xiàn)故障，通常測量用的儀表并不能承受如此大的電流，這就需要用到互感器將大電流、高電壓轉(zhuǎn)換為小電流、低電壓，才能實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的監(jiān)控。互感器其實就是傳感器的一種，它的輸入量輸出量都是電氣量，只是將他們按比例縮小?；ジ衅鞯囊淮蝹?cè)接電氣一次側(cè)，接收高電壓、大電流，二次側(cè)接電氣二次側(cè)，輸出低電壓、小電流。目前常用的互感器為電磁式互感器?；ジ衅鞲鶕?jù)輸入量不同分為兩類：以大電流為輸入量、小電流為輸出量的互感器為電流互感器；以高電壓為輸入量、以低電壓為輸出量的互感器為電壓互感器。一、電流互感器的選擇條件：1.對于20kV以下的室內(nèi)配電系統(tǒng)用到的TA用樹脂澆筑絕緣結(jié)構(gòu)的互感器或瓷絕緣結(jié)構(gòu)的TA；35kV及以上的配電裝置可以使用油浸式絕緣的獨立TA[[]焦留成[]焦留成.《供配電設(shè)計手冊》[M].北京：中國計劃出版社，1999.072.電流互感器二次側(cè)的輸出電流通常為1安培或者5安培。3.其一次側(cè)的額定工作電壓和額定工作電流滿足：；4.在選擇額定容量及準(zhǔn)確度時，TA的準(zhǔn)確級一定要高于輸出儀表的準(zhǔn)確級才能準(zhǔn)確檢測輸電狀態(tài)。其0.2級準(zhǔn)確度適用于大容量發(fā)電機(jī)和變壓器或電網(wǎng)以及供電企業(yè)之間的電能交換等。0.2～0.5級的準(zhǔn)確度適用于裝于重要回路中的互感器；0.5～1級一般用于100MW以下發(fā)電機(jī)組的廠用電或者小容量的負(fù)荷。TA校驗條件：；二、電壓互感器的選擇條件：1. 對于35kV以下的室內(nèi)配電裝置的TV，通常選擇油浸式或者澆筑式；油浸式TV常用于110～220kV的配電網(wǎng)；電容式TV常用于110kV以上的配電網(wǎng)[[]Steven.Stoft.Powersystemeconomics:designingmarKetsforelectricity.NewYorK:Wiley-IEEEPress,2012.3（5）:25-30.[]Steven.Stoft.Powersystemeconomics:designingmarKetsforelectricity.NewYorK:Wiley-IEEEPress,2012.3（5）:25-30.2.二次側(cè)電壓應(yīng)滿足：3.在選擇額定容量及準(zhǔn)確度時，TV的準(zhǔn)確級一定要高于輸出儀表的準(zhǔn)確級才能準(zhǔn)確檢測輸電狀態(tài)。其0.2級準(zhǔn)確度適用于大容量發(fā)電機(jī)和變壓器或電網(wǎng)以及供電企業(yè)之間的電能交換等。0.2～0.5級的準(zhǔn)確度適用于裝于重要回路中的互感器；0.5～1級一般用于100MW以下發(fā)電機(jī)組的廠用電或者小容量的負(fù)荷。5.2.1220kV側(cè)電流互感器、電壓互感器的選擇和校驗一、電流互感器的選擇和校驗1.TA的選擇額定工作電流額定工作電壓上文提到：35kV及以上的配電裝置可以使用油浸式絕緣的獨立TA，由計算結(jié)果可知220kV側(cè)選擇油浸磁箱式的絕緣結(jié)構(gòu)的獨立TA，220kV變電站220kV側(cè)通常是向重要地區(qū)供電，受電地區(qū)屬一級負(fù)荷，屬于重要回路，因此選擇0.2～0.5級準(zhǔn)確度，選出符合要求的TA型號LCWB-220，詳見表5.5：表5.5LCWB-220電流互感器參數(shù)表型號額定電流比（A）次級組合準(zhǔn)確級次10%倍數(shù)熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）二次負(fù)荷倍數(shù)（倍）3SLCWB-2202600/5B/B/B/0.20.240VA15401002.電流互感器的校驗校驗220kV側(cè)TA的熱穩(wěn)定性：首先求短路電流周期分量產(chǎn)生的熱效應(yīng)：同時根據(jù)表5.5數(shù)據(jù)，得因為，，所以滿足電流互感器需要的熱穩(wěn)定性。校驗220kV側(cè)TA的動穩(wěn)定性：由表5.5得。計算220kV側(cè)短路電流得。因為，，所以滿足電流互感器需要的動穩(wěn)定性。二、電壓互感器的選擇由于220kV側(cè)的TV屬于戶外配電裝置，因此選用的互感器應(yīng)該為電容式互感器或者油浸式電壓互感器，并且其二次側(cè)的電壓滿足。根據(jù)以上的需要，選出符合要求的電壓互感器型號，詳見表5.6：表5.6電流互感器參數(shù)表型號額定電壓（kA）二次負(fù)荷（kA）最大容量（VA）初級繞組次級繞組剩余電壓繞組0.2級0.5級1.0級3.0級0.11503001200 5.2.266kV側(cè)電流互感器、電壓互感器的選擇和校驗一、電流互感器的選擇和校驗1.TA的選擇額定工作電流額定工作電壓上文提到：35kV及以上的配電裝置可以使用油浸式絕緣的獨立TA，由計算結(jié)果可知66kV側(cè)選擇油浸磁箱式的絕緣結(jié)構(gòu)的獨立TA，220kV變電站66kV側(cè)通常是向重要地區(qū)供電，受電地區(qū)屬一級負(fù)荷，屬于重要回路，因此選擇0.2～0.5級準(zhǔn)確度，選出符合要求的TA型號LCWD2-66，詳見表5.7：表5.7LCWD2-66電流互感器參數(shù)表型號額定電流比（A）次級組合準(zhǔn)確級次二次負(fù)荷（）10%倍數(shù)1s熱穩(wěn)定倍數(shù)（倍）動穩(wěn)定倍數(shù)（倍）0.5級1級3級一次負(fù)荷（）倍數(shù)（倍）LCWD2-662300/50.5/B/B0.522152587.52.電流互感器的校驗熱穩(wěn)定校驗：其周期分量熱效應(yīng)為同時根據(jù)表5.7數(shù)據(jù)，得因為，，所以滿足熱穩(wěn)定校驗。動穩(wěn)定校驗：根據(jù)表5.7數(shù)據(jù)計算擬建的變電站的短路電流得。因為，，所以滿足電壓互感器需要的動穩(wěn)定性。二、電壓互感器的選擇由于66kV側(cè)為戶外配電裝置，所以互感器應(yīng)該選擇用電容式互感器或者油浸式電壓互感器，并且其二次側(cè)的電壓滿足。根據(jù)以上的需要，選出符合要求的電壓互感器型號，詳見表5.8：表5.8電流互感器參數(shù)表型號額定電壓（kA）二次負(fù)荷（kA）最大容量（VA）初級繞組次級繞組剩余電壓繞組0.2級0.5級1.0級3.03導(dǎo)體的選擇和校驗一、選擇導(dǎo)體此次設(shè)計220kV母線的布置為戶外布置，66kV母線的布置也為戶外布置，參照以往相關(guān)變電站設(shè)計經(jīng)驗，220kV和66kV側(cè)母線應(yīng)選用鋼芯鋁絞線（即軟母線）。軟母線的選擇是以（計算出的導(dǎo)體所在回路最大持續(xù)工作電流）為主要依據(jù)，查表《LGJ鋼芯鋁絞線規(guī)格及長期允許載流量》選出各電壓等級母線型號。二、選擇導(dǎo)體截面積1.需要考慮導(dǎo)體長期發(fā)熱允許通過的最大電流：（5-8）式中，—本輸電線路中能持續(xù)流過導(dǎo)體的最大電流；—在額定溫度時可以通過導(dǎo)體的電流；—綜合修正系數(shù)，可以通過計算所得。2.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇：（5-9）式中，J—經(jīng)濟(jì)電流密度。三、校驗電暈電壓本次設(shè)計的變電站選擇導(dǎo)體時校驗的條件要求是要按晴天不發(fā)生全面電暈校驗，即滿足：（5-10）式中，—臨界電壓；—最大工作電壓。四、熱穩(wěn)定校驗需要通過導(dǎo)體短路時發(fā)熱的公式得到短路熱穩(wěn)定來決定最小的橫截面積：（5-11）式中，C—熱穩(wěn)定系數(shù)。5.3.1220kV側(cè)母線選擇和校驗一、選擇220kV母線最大持續(xù)工作電流分析原始資料，綜合修正系數(shù)取由可推得設(shè)定導(dǎo)體最高允許工作溫度為，考慮一定裕量，結(jié)合長期工程實踐，參考《LGJ鋼芯鋁絞線規(guī)格及長期允許載流量》表，選取220kV母線型號為LGJ－210/25鋼芯鋁絞線。二、220kV母線的校驗短路電流熱效應(yīng)導(dǎo)體熱穩(wěn)定截面計算時，在忽略集膚效應(yīng)且取值為87的情況下，其的計算過程為故所選擇的管型母線截面完全符合熱穩(wěn)定的要求。5.3.266kV側(cè)母線選擇和校驗一、66kV母線的選擇最大持續(xù)工作電流為根據(jù)原始資料分析，其最熱月溫度為，因此取溫度為時的綜合修正系數(shù)，取再根據(jù)導(dǎo)體在額定溫度時的允許電流計算：設(shè)定導(dǎo)體最高允許工作溫度為，考慮一定裕量，結(jié)合長期工程實踐，參考《LGJ鋼芯鋁絞線規(guī)格及長期允許載流量》表，選取66kV母線型號為LGJ－70/40鋼芯鋁絞線。二、66kV母線的校驗短路電流熱效應(yīng)導(dǎo)體熱穩(wěn)定截面計算時，在忽略集膚效應(yīng)且取值為87的情況下，其的計算過程為故可以熱穩(wěn)定滿足本此設(shè)計的變電站要求。5.4電氣設(shè)備選型匯總本次設(shè)計所需的電氣設(shè)備選材如表5.9所示：220kV側(cè)電氣設(shè)備型號斷路器LW12-220隔離開關(guān)GW4-220電流互感器LCWB-220電壓互感器導(dǎo)線LGJ-210/25鋼芯鋁絞線66kV側(cè)電氣設(shè)備型號斷路器LW11-66隔離開關(guān)GW4-66電流互感器LCWD2-66電壓互感器導(dǎo)線LGJ-70/40鋼芯鋁絞線表5.9電氣設(shè)備匯總

變電站的保護(hù)與接地設(shè)計6.1繼電保護(hù)的概述電能無法大量儲存，因此發(fā)電、輸電、用電幾乎是在同一時間完成。目前人們生產(chǎn)生活都離不開對電能的依賴，因此要保證供電不間斷，即便出現(xiàn)必須斷電的情況，也要提前預(yù)知，發(fā)布停電通知，防止人們生產(chǎn)生活出現(xiàn)混亂。電能在傳輸時需要將電壓提高到很高的數(shù)值，一旦發(fā)生故障可能會造成很嚴(yán)重的后果，所以必須實時全程監(jiān)控電力系統(tǒng)，而這種能夠監(jiān)控并作出相應(yīng)保護(hù)措施的系統(tǒng)就是繼電保護(hù)[[]都洪基[]都洪基.《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》[M].南京：東南大學(xué)出版社，2007.04它主要由兩部分構(gòu)成，主保護(hù)和后備保護(hù)，主保護(hù)的可靠性要求較高，要在各種運行方式下仍能保證快速清除故障。而在主保護(hù)拒動形勢下,主要由后備保護(hù)進(jìn)行切除故障。后備保護(hù)又分為近后備和遠(yuǎn)后備。一般來說，繼電保護(hù)可分成三部分，測量比較、邏輯判別、出口執(zhí)行。繼電保護(hù)四性：選擇性，速動性，靈敏性，可靠性。6.2220kV側(cè)繼電保護(hù)配置220kV側(cè)主保護(hù)采用電流差動保護(hù)，其作用原理是輸入線路兩側(cè)流進(jìn)電流互感器TA的電流矢量當(dāng)作比較量，在達(dá)到提前設(shè)定的動作值的時候啟動動作元件，可以瞬時切除故障。這里差動保護(hù)其實是利用基爾霍夫電流定律作為原理進(jìn)行工作的，它能反應(yīng)保護(hù)區(qū)內(nèi)出現(xiàn)故障，而正常工作或者保護(hù)區(qū)外發(fā)生故障的時候，差動保護(hù)不會發(fā)生誤動作[[]詹紅霞[]詹紅霞.《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理及新技術(shù)應(yīng)用》[M].北京：人民郵電出版社，2011.096.366kV側(cè)繼電保護(hù)配置66kV側(cè)采應(yīng)該用距離保護(hù)作為主保護(hù)，同時設(shè)零序保護(hù)，過電壓保護(hù)等。距離保護(hù)：首先要確定故障發(fā)生的位置，再通過線路阻抗間接計算出距離，即可得出保護(hù)動作時間的一種保護(hù)措施。它也由三段式構(gòu)成：距離一段，與階段式電流保護(hù)的一段類似，也能瞬時動作，同時也不能單獨作為主保護(hù)；距離二段，與一段結(jié)合作為主保護(hù)，存在小時限；距離Ⅲ段起動阻抗的選擇原則通常按照躲開電力系統(tǒng)正常運行的時候的負(fù)荷，也正是如此動作時限要比整個保護(hù)范圍內(nèi)的其他各種保護(hù)類型的最大動作時限高出一個△t，常做后備保護(hù)[[]馬春華[]馬春華.《線路避雷器和絕緣子串的伏秒特性配合問題研究》[M].20076.4變壓器的繼電保護(hù)配置變壓器一般發(fā)生故障的概率不高，但也需要裝置來保護(hù)。通常以發(fā)生在油箱內(nèi)外來區(qū)分故障類型。油箱內(nèi)的故障通常發(fā)生在繞組上，油箱外的故障一般在套管上發(fā)生。變壓器也會異常運行，所以也需針對異常情況裝設(shè)保護(hù)。保護(hù)措施：1.瓦斯保護(hù)：在油箱附近裝設(shè)一個氣體繼電器，當(dāng)異常運行時，采用輕瓦斯保護(hù)，繼電器內(nèi)的油會下降，達(dá)到動作值的時候，發(fā)出信號。發(fā)生嚴(yán)重故障時，故障點周圍的溫度劇增而迅速產(chǎn)生大量的氣體，變壓器內(nèi)部壓力升高，迫使變壓器油從郵箱經(jīng)過管道向油枕方向沖去，氣體繼電器感受到的油速達(dá)到動作門檻時，重瓦斯保護(hù)，瞬時作用于跳閘回路，切除變壓器，以防事故擴(kuò)大[[]高慧[]高慧,張璨璨.220kV變電站用電設(shè)計的優(yōu)化探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報.2015(14).在油箱附近裝設(shè)一個氣體繼電器，當(dāng)異常運行時，采用輕瓦斯保護(hù)，繼電器內(nèi)的油會下降，達(dá)到動作值的時候，發(fā)出信號。2.縱聯(lián)差動保護(hù)能對各種電氣類故障做出反應(yīng)，非電氣類故障不能起到保護(hù)作用，所以該保護(hù)也是主保護(hù)。通常來說，大容量變壓器采用該保護(hù)，而變壓器容量在10MVA以下的則采用電流速斷保護(hù)。3.相間短路的后備保護(hù)：如果長時間的異常運行會讓變壓器溫度緩慢升高，絕緣在這種狀態(tài)下會破損，嚴(yán)重時會引起故障，所以本設(shè)計采用復(fù)合電壓起動過流保護(hù)，該保護(hù)具有良好的靈敏度而且就算TV二次側(cè)斷線也不會誤動[[]褚曉銳;錢波[]褚曉銳;錢波.《數(shù)字式電力變壓器繼電保護(hù)技術(shù)》[M].成都：四川大學(xué)出版社，2013.124.接地短路的后備保護(hù)：采用接地零序保護(hù)。5.過負(fù)荷保護(hù)，動作于發(fā)信號。6.5變電站的防雷保護(hù)概述自然界中雷電災(zāi)害雖然很少，但是一旦發(fā)生造成的危害十分嚴(yán)重，雷電產(chǎn)生的電流和電壓特別大，一旦擊中電力系統(tǒng)的任何部分，都會造成嚴(yán)重的破壞，有可能導(dǎo)致大面積的停電，嚴(yán)重影響人們的日常生產(chǎn)生活，因此如何防止雷擊事故的發(fā)生是一個必須要解決的問題。經(jīng)過前人無數(shù)次的實驗和探索，目前主要的防雷措施有裝設(shè)避雷器、避雷針、避雷線[[]黃雨鑫;戴明雪[]黃雨鑫;戴明雪.《工廠變配電設(shè)備安裝與調(diào)試》[M].北京：中國水利水電出版社，2014.03變電站連接著輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)，一旦發(fā)生雷擊事故，必將導(dǎo)致大面積停電事故發(fā)生。變電站內(nèi)的電氣設(shè)備的絕緣能力更是經(jīng)受不住雷擊，因此一旦由于雷電過電壓而發(fā)生擊穿，造成的后果將會非常嚴(yán)重。正因為如此，變電所的防雷保護(hù)跟輸電線路比起來，要求也就更加的嚴(yán)格、措施也就更應(yīng)該嚴(yán)密可靠。6.6避雷器的選擇與校驗本次設(shè)計變電站的防雷措施采用閥型避雷器。在選擇型號的時候，一定要優(yōu)先考慮到被保護(hù)電器的特點或者絕緣的水平。常見的閥型避雷器的類型的選擇如表6.1所示：表6.1閥型避雷器類型型號型式適用范圍FS配電用普通閥型10kV以下配電系統(tǒng)FZ電站用普通閥型3~220kV配電系統(tǒng)FCZ電站用磁吹閥型330kV配電系統(tǒng)或者需要限制類操作的220kV及以下配電系統(tǒng)閥型避雷器選擇的技術(shù)條件：（1）額定工作電壓(6-1)（2）滅弧電壓校驗(6-2)（3）工頻放電電壓校驗下限值：(6-3)上限值：(6-4)式中：—電網(wǎng)的額定壓電；—接地系數(shù)。對于1此次防雷設(shè)計，均取0.8；—最高允許電壓，一般；—工頻放電電壓系數(shù)，此次防雷設(shè)