220kv区域变电所电气设计

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1、 本文由电专无名氏贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机 查看。220kV 区域变电所电气部分设计目录第一部分 设计说明前言 1 第一章 电气主接线选择 2 第一节 概述 2 第二节 主接线的 接线方式选择 3 主变压器容量、 第二章 主变压器容量、台数及形式的选择 4 第一节 概述 4 第二节 主变压器台数的选择 4 第三节 主变压器容量的选择 5 第四节 主变压器型式的选择 5 第三章 短路电流计算 7 第一节 概述 7 第二节 短路计算的目的及假设 7 第四章 电气设备的选择 8 第一节 概 述 8 第二节 断路器的选择 10 第三节

2、隔离开关的选择 10 第四节 高压 熔断器的选择 11 第五节 互感器的选择 11 第六节 母线的选择 14 第七节 支持绝缘子及穿墙套管的选择 15 第八节 限流电抗器的选择 16 第五章 电气总 平面布置及配电装置的选择 17 第一节 概述 17 第二节 高压配电装置的选择 18 第六章 继电保护配置规划 20 第七章 防雷设计规划 21 第一节 概述 21 第二节 防雷保护的设计 21 第三节 主变中性点放电间隙保护 22第二部分 第二部分设计计算第八章 主接线比较选择 22 方案一 23 方案二 23 方案三 24 第 九章 主变容量的确定计算 25 第十章 短路计算 26 第十一章

3、电气设备选择计 算 30 第一节 断路器选择计算 30 第二节 隔离开关选择计算 33 第三节 220kV、110kV 主母线及主变低压侧母线桥导体选择计算 35第四节 10kV 最大一回负荷出线电缆 37 第五节 支持绝缘子及穿墙套管的选择 38 第六节 限流电抗器 39 第七节 10kv 出线电流互感器选择计算 40 第 八节 10KV 电压互感器选择 41 第十二章 继电保护规划设计 41 第一节 变电 所主变保护的配置 41 第二节 220KV、110KV、10KV 线路保护部分 42 第十 三章 避雷器参数计算与选择 42 第十四章 参考资料 44前言本设计为华南理工大学 2003

4、级电气工程及自动化专业的电力系统课程设计，设计题 目为：220kV 220kV 220 区域变电所电气部分设计。 区域变电所电气部分设计 此设计任 务旨在体现我们对专业课程知识的掌握程度，培养我们对本专业课程知识的综合运用能 力。一、设计任务： 根据电力系统规划需新建一座 220kV 区域变电所。 该所建成后与 110kV 和 220kV 电网相连， 并供给近区 用户供电。 二、原始资料 1、按规划要求，该 所有 220kV、110kV 和 10kV 三个电压等级。220kV 出线 6 回（其中备用 2 回） ，110kV 出线 10 回（其中备用 2 回） ，10kV 出线 12 回（其中备

5、用 2 回） 。变电 所还安装两台 30MVA 调相机以满 足系统调压要求。 2、110kV 侧有两回出线供给远方 大型冶炼厂，其容量为 80000kVA，其他作为一些地区变电所进线，最 大负荷与最小负荷 之比为 0.6。10kV 侧总负荷为 35000kVA，类用户占 60%，最大一回出线负荷为 2500kVA，最大负荷与最小负荷之比为 0.65。 3、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小 时数为： 220kV 侧 110kV 侧 10kV 侧cos ? = 0.9 cos ? = 0.85 cos ? = 0.8Tmax = 3600 小时/年 Tmax = 4600 小时/年 Tmax =

6、 4000 小时/年4、 220kV 和 110kV 侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间为 0.15s，10kV 出线过流保护时间为 2s , 断路器燃弧时间按 0.05s 考虑。 5、 系统阻抗：220kV 侧电源近似 为无穷大系统，归算至本所 220kV 母线侧阻抗为 0.015 (Sj=100MVA)， 。 110kV 侧电 源容量为 500MVA，归算至本所 110kV 母线侧阻抗为 0.36 （Sj= 100 MVA） 6、 该地区最热月平均温度为 28 C，年平均气温 16 C，绝对最高气温为 40 C，土壤温 度为 18 C。 7、 该变电所位于市郊生荒土地上，地势平坦、交通便

7、利、环境无污染。 三、设计内容及要求： 1、 主接线设计：分析原始资料，根据任务书的要求拟出各级电压母 线接线方式，选择变压器型式及连 接方式，通过技术经济比较选择主接线最优方案。 2、 短路电流计算：根据所确定的主接线方案，选择适当的计算短路点计算短路电流并列表表 示出短路 电流计算结果。 3、 主要电气设备选择： (a)选择 220kV 主变侧、110kV 侧 最大一回负荷出线及 110 kV 主变侧的断路器及隔离刀闸。 (b)选择 220kV、110kV 主母 线及主变低压侧母线桥导体。 (c)选择 220kV 主母线的支持绝缘子及穿墙套管。 (d)选择 限流电抗器（如有必要装设）及 1

8、0kV 最大一回负荷出线电缆。 (e)选择 10kV 主母线电 压互感器。 (f)选择 10kV 出线电流互感器。 4、电气设备配置1(a)各电压等级电压互感器配置。 (b)各回路电流互感器配置。 5、其它设计 (a）进行 继电保护的规划设计。 (b）进行防雷保护的规划设计。 (c) 220kV 高压配电装置设计。 四、设计成果 1、编制设计说明书。 2、编制设计计算书。 3、绘图若干张。 (a)绘制变 电所电气主接线图。 (b)绘制 220kV 或 110kV 高压配电装置平面布置图。* (c)绘制 220kV 或 110kV 高压配电装置断面图（进线或出线） 。* (d)绘制继电保护装置规

9、划图。第一章 电气主接线选择第一节 概述主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和 分配电能的 电路，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所 本身运行的可靠性、灵活 性和经济性密切相关， 并且对电气设备选择、 配电装置、 继 电保护和控制方式的拟定有较大影响。 因此， 必须正确处理好各方面的关系。 我国变 电所设计技术规程SDJ2-79 规定：变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、 回路数、 设备特点及负荷性质等条件确定， 并且满足运行可靠， 简单灵活、 操作方便 和节约投资等要求， 便于扩建。 一、 可靠性： 安全可靠是电力生产

10、的首要任务， 保证 供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求， 而且也是电力生产和分配的首要要求。 1、 主接线可靠性的具体要求： （1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电； （2）断路器 或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一 级负荷 全部和大部分二级负荷的供电； （3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。 二、灵活性： 主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。 （1）为了调度的目的，可以灵活地操作， 投入或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够 满足系统在事故运行方式，检修方式 以及特殊运行方式下的调度要求； （2）为了检修的目的：可以方便地停运断路器，母线

11、 及继电保护设备，进行安全检修，而不致 影响电力网的运行或停止对用户的供电； （3） 为了扩建的目的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，无论在一次和 二次设备装置等所需的改造为最小。2三、经济性：主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。 （1）投资 省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一 次设 备的投资，要能使控制保宜，便于屏内安装。112）使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二次侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。 电流互感器的特点： 1）一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的 电流完全取决于被测量电路的负荷， 而

12、与二次电流大小无关； 2）电流互感器二次绕组所 接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下，电流互感器在近于短 路状态下运行。 电 压互感器的特点： 1）容量很小，类似于一台小容量变压器，但结构上需要有较高的安全 系数； 2）二次侧所接测量仪表和继电器电压线圈阻抗很大，互感器近似于空载状态运行， 即开路状态。 互感器的配置： 1）为满足测量和保护装置的需要，在变压器、出线、母线 分段及所有断路器回路中均装设电流 互感器； 2）在未设断路器的下列地点也应装设电流 互感器，如：发电机和变压器的中性点； 3）对直接接地系统，一般按三相配制。对三相 直接接地系统，依其要求按两相或三相配制； 4）6220

13、KV 电压等级的每组主母线的三 相上应装设电压互感器； 5）当需要监视和检测线路有关电压时，出线侧的一相上应装设 电压互感器。 一、电流互感器的选择 1、电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影 响，使一次电流 I1 与-I2 在数值和相位上都 有差异，即测量结果有误差，所以选择电 流互感器应根据测量时误差的大小和准确度来选择。 2、电流互感器 10%误差曲线： 是 对保护级（BlQ）电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。对测量级电流互感器 的要 求是在正常工作范围内有较高的准确级， 而当其通过故障电流时则希望早已饱和， 以便保护仪表不受短 路电流的损害，保护级电流互感器主要在系统短路

14、时工作，因此准确 级要求不高，在可能出现短路电流 范围内误差限制不超过-10%。 电流互感器的 10%误差 曲线就是在保证电流互感器误差不超过-10%的条件 下，一次电流的倍数入与电流互感器 允许最大二次负载阻抗 Z2f 关系曲线。 3、额定容量 为保证互感器的准确级，其二次侧 所接负荷 S2 应不大于该准确级所规定的额定容量 Se2。 即：Se2 S2 = Ie2 z2f z2f = Vy + Vj + Vd + Vc（） Vy 测量仪表电流线圈电阻 Vj 继电器电阻 Vd 连接导线电 阻 Vc 接触电阻一般取 0.1 4、按一次回路额定电压和电流选择 电流互感器用于测量 时，其一次额定电流

15、应尽量选择得比回路中正常工作电流大 1/3 左右以保证 测量仪表的 最佳工作电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足：VeVew 保所供仪表的准确 度，互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流 Vew 电流互感器所在电网的额定电压122Ie1Igmax，为了确Ve Ie1 电流互感器的一次额定电压和电流 Igmax 电流互感器一次回路最大工作 电流 5、种类和型式的选择 选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和 测量仪表的要求，再根据安装地点 （屋内、屋外）和安装方式（穿墙、支持式、装入式等） 来选择。 6、热稳定检验 电流互感器热稳定能力常以 1s 允许通过一次额定电流 Ie1 的 倍数 Kr 来表示，即： （Kr Ie1） I tdz（或Qd） 7、动稳定校验 电流互感器常以允 许通过一次额定电流最大值（ 内部动稳定能力，故内部动稳定可用下式校验： 2 Ie1kdicj 短路电流不仅在电流互感器内部产生作用力，而且由于其邻相之间电流的相互 作用使绝缘帽上受 到外力的作用。因此需要外部动稳定校验，即： L 2 -7 Fy0.51.73icy 10 N 对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如 LMC 型）可按下式 校验 2 Ljs -7 Fy1.73iy 10 N 在满足额定容量的条件下，选择二次连接导线的允许 最小截面为： PLjs 2 S m