220KV变电站电气部分毕业设计(完整版)(开题报告+任务书+设备清单+文献综述+毕业设计)

毕 业 设 计（论 文）说 明 书

题 目： 220KV变电站电气部分设计

系 别： 专业班级： 学生姓名： 指导教师：

教 研 室：

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电子与信息工程系

电气工程及其自动化

电气教研室

2007年6月13 日

摘 要

随着我国科学技术的发展，特别是计算机技术的进步，电力系统对变电站的更要求也越来越高。

本设计讨论的是220KV变电站电气部分的设计。首先对原始资料进行分析，选择主变压器，在此基础上进行主接线设计，再进行短路计算，选择设备，然后进行防雷接地以及保护、配电装置设计。

关键字：变电站；短路计算；设备选择。

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ABSTRACT

With the development of science and technology in China, particularly computing technology has advanced, the power system demands on substation more and more.

The design is refer to the part of 220kV electrical substation design. First of all, analyze the original data and choose the main transformer, based on it , design the main wiring and Short Circuit Calculation, at last choose equipment, then mine and the protection of earth and distribution device.

Key Words: Substation；Short Circuit Calculation；Equipment Selection

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目录

摘 要 ............................................................................................................................................. I ABSTRACT .................................................................................................................................. II 第1章 引 言 ............................................................................................................................... 3 第2章 电气主接线的设计 ...................................................................................................... 4

2.1 主接线概述 .................................................................................................................... 4 2.2 主接线设计原则 .............................................................................................. 6 2.3 主接线选择 ...................................................................................................... 6 第3章 主变压器的选择 ........................................................................................................... 9

3.1 主变压器的选择原则 .................................................................................... 10

3.1.1 主变压器台数的选择 .......................................................................... 10 3.1.2 主变压器容量的选择 .......................................................................... 10 3.1.3 主变压器型式的选择 .......................................................................... 11 3.1.4 绕组数量和连接形式的选择 .............................................................. 12 3.2 主变压器选择结果 ........................................................................................ 13 第4章 所用电设计 .................................................................................................................. 13

4.1 所用变选择 .................................................................................................... 13 4.2 所用电接线图 ................................................................................................ 14 第5章 220KV变电站电气部分短路计算 ........................................................................ 16

5.1 变压器的各绕组电抗标幺值计算 ................................................................ 16 5.2 10KV侧短路计算 .......................................................................................... 17 5.3 220KV侧短路计算 ........................................................................................ 20 5.4 110KV侧短路计算 ........................................................................................ 22 第6章 导体和电气设备的选择 ........................................................................................... 24

6.1 断路器和隔离开关的选择 ............................................................................ 25

6.1.1 220KV出线、主变侧 .......................................................................... 26 6.1.2 主变110KV侧 .................................................................................... 30 6.1.3 10KV限流电抗器、断路器隔离开关的选择 .................................... 32 6.2 电流互感器的选择 ........................................................................................ 37

6.2.1 220KV侧电流互感器的选择 ....................................................................... 38 6.2.2 110KV侧的电流互感器的选择 .......................................................... 40 6.2.3 10KV侧电流互感器的选择 ................................................................ 41 6.3 电压互感器的选择 ........................................................................................ 42

6.3.1 220KV侧母线电压互感器的选择 ...................................................... 43 6.3.2 110KV母线设备PT的选择 ............................................................... 44 6.3.3 10KV母线设备电压互感器的选择 .................................................... 44 6.4 导体的选择与校验 ........................................................................................ 44

6.4.1 220KV母线 .......................................................................................... 45 6.4.2 110KV母线 .......................................................................................... 46

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6.4.3 10KV母线的选择 ................................................................................ 47 6.4.4 变压器220KV侧引接线的选择与校验 ............................................ 49 6.4.5 变压器110KV侧引接线的选择与校验 ............................................ 50 6.4.6 变压器10KV侧引接线的选择与校验 .............................................. 51

第7章 防雷接地设计 .............................................................................................................

7.1 防雷设计 ........................................................................................................

7.1.1 防雷设计原则 ...................................................................................... 7.1.2 避雷器的选择 ...................................................................................... 7.1.3 避雷针的配置 ...................................................................................... 58 7.2 接地设计 ........................................................................................................ 59

7.2.1 接地设计的原则 ............................................................................................. 59 7.2.2 接地网型式选择及优劣分析 .............................................................. 60 第8章 电气总平面布置及配电装置的选择 .................................................................... 61

8.1 概述 ................................................................................................................ 61 8.1.1 配电装置特点 ...................................................................................... 61 8.1.2 配电装置类型及应用 .......................................................................... 61 8.2 配电装置的确定 ............................................................................................ 62 8.3 电气总平面布置 ............................................................................................ 65

8.3.1电气总平面布置的要求 ....................................................................... 65 8.3.2电气总平面布置 ................................................................................... 65 第9章 继电保护的配备 ......................................................................................................... 67

9.1 变压器继电保护配置 .................................................................................... 67 9.2 母线保护 ........................................................................................................ 67 第10章 结束语 ......................................................................................................................... 68 致谢 ............................................................................................................................................... 69 参考文献 ...................................................................................................................................... 70 附 录 ............................................................................................................................................. 71

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第1章 引 言

毕业设计是我们在校期间最后一次综合训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求。使我们综合能力有一个整体的提高。它不但使我们巩固了本专业所学的专业知识，还使我们了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。它将为我们以后的学习、工作打下良好的基础。

能源是社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。220KV变电站电气部分设计使其对变电站有了一个整体的了解。该设计包括以下任务：1、主接线的设计 2、主变压器的选择 3、短路计算 4、导体和电气设备的选择 5、所用电设计 6、防雷接地设计 7、配电装置设计 8、继电保护的配置等。

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第2章 电气主接线的设计

2.1 主接线概述

电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系[1]。

单母线接线及单母线分段接线[2] 1、单母线接线

单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。

单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点：①可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。②调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流[3]。

综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。

2、单母分段接线

单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。

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这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站6～10KV接线中。但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整体母线系统可靠性受到，所以，在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用[4]。

3、单母线分段带旁路母线的接线

单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。

双母线接线及分段接线 1、双母线接线

双母接线有两种母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点[5]。

由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的6～10KV配电装置；35～60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110～220KV出线数为5回及以上时。

2、双母线分段接线

为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必短期停电[6]。

双母线分段接线被广泛用于发电厂的发电机电压配置中，同时在220～550KV大容量配电装置中，不仅常采用双母分段接线，也有采用双母线分四段接

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线的。

3、双母线带旁路母线的接线

双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的[7]。

2.2 主接线设计原则

电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。

电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则[8]。

2.3 主接线选择

根据原始资料的分析现列出两种主接线方案。

方案一：220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。 220kV出线6回（其中备用2回），而双母接线使用范围是110～220KV出线数为5回及以上时。满足主接线的要求。且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。

110kV出线10回（其中备用2回），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，其他地区变电所进线总负荷为100MVA。根据条件选择双母接线方式。

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10kV出线12回（其中备用2回），10kV侧总负荷为35000kVA，Ⅰ、Ⅱ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。选择单母分段接线方式[9]。

方案主接线图如下：

图2-1主接线方案一

方案二：方案进行综合比较：220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。

220kV出线6回（其中备用2回），而由于本回路为重要负荷停电对其影响很大，因而选用双母带旁路接线方式。双母线带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。主接线如下图：

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图2-2 主接线方案二

现对两种方案比较如下[10]：

表2-1 主接线方案比较表

方案 项目 可靠性 1.220KV接线简单，设备本身故1.可靠性较高； 障率少； 2.有两台主变压器工作，保证了在变2.220KV故障时，停电时间较长。 压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高了可靠性。 1.220KV运行方式相对简单，灵活性差； 2.各种电压级接线都便于扩建和发展。 设备相对少，投资小。 经济性 1.各电压级接线方式灵活性都好； 2.220KV电压级接线易于扩建和实现自动化。 1.设备相对多，投资较大； 2.母线采用双母线带旁路，占地面增加。 方案一：220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。 方案二、220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。 灵活性 通过对两种主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，辨证统一，现确定第二方案为设计最终方案。

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第3章 主变压器的选择

在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；

用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变压器的选择。

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3.1 主变压器的选择原则

1、主变容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷来进

行选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展。 2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，

其他变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。 3、为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条

件的应考虑设三台主变的可能性

[11]

。

3.1.1 主变压器台数的选择

1、对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网

的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。 2、对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在

设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。

3、对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展

时，更换变压器的容量。 3.1.2 主变压器容量的选择

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（1）主变压器容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷选择，适当考虑到远期10～20年的负荷发展。对于城郊

变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。 （2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的

70%～80%

[12]

。

（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应

从全网出发，推行系列化、标准化

S总8010035215MVA

同时率取0.8550.05容量确定：SN=0.70.85S总ｅ0.25SN0.70.85215ｅ1.5MVA[13]

。

（3-1）

3.1.3 主变压器型式的选择 选择主变压器，需考虑如下原则：

（1）当不受运输条件时，在330KV及以下的发电厂和变电站，均应选用三

相变压器。

（2）当发电厂与系统连接的电压为500KV时，已经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台50%容量三相变压

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器或单相变压器组。对于单机容量为300MW、并直接升到

500KV的，宜选用三相变压器。

（3）对于500KV变电所，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建所初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成全网停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。为此要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是

三相变压器。

在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确

定是否需要备用相。

3.1.4 绕组数量和连接形式的选择

具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需要装设无功

补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运

行。电力系统采用的绕组连接方式只要有丫和△，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；

35KV亦采用丫连接，其

中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压，变压器绕组多采用△连接。由于35KV采用丫连接方式，与220、110系统的线电压相位角为0，这样当变压变比为220/110/35KV，高、中压为自耦连接时，否则就不能与现有35KV系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星接线的变压器，全国投运这类变压器约40～50台。

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[5]

3.2 主变压器选择结果

查《电力工程电气设备手册：电气一次部分》，选定变压器的容量为180MVA。 由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查《大型变压器技术数据》选定主变型号为：SFPS7-18000/220。

主要技术参数如下： 额定容量：180000（KVA）

额定电压：高压—220±2×2.5% ；中压—121； 低压—10.5（KV） 连接组标号：YN/yn0/d11 空载损耗：178(KW)

阻抗电压（%）：高中：14.0；中低：7.0；高低：23.0 空载电流（%）：0.7

所以一次性选择两台SFPS7-180000/220型变压器为主变。

第4章 所用电设计

变电站站用母线采用单母分段接线方式。当有两台站用变采用单母线接线方式，平时分列运行，以故障。对于容量不大的变电站，为了节省投资，所用变压器高压侧可用高压熔断器代替高压断路器[14]。

4.1 所用变选择

1.选择原则：所用电负荷按0.2%变电所容量计，设置2台所用变相互备用。 2.所用电负荷:

S=215000×0.2%=430KVA

3.所用变容量计算：

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SB=0.7×S=301KVA

所用变压器参数: 型号：S9—315/10

U1e=6.3±5%（KV） U2e=0.4（KV） 连接组别：Y，yn0 空载损耗：0.70（KW） 阻抗电压：4（%） 空载电流：1.5（%）

4.2 所用电接线图

变电站的主要站用电负荷是变压器冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，小型变电站，大多只装1台站用变压器，从变电站低压母线引进，站用变压器的二次侧为380/220V中性点直接接地的三相四线制系统。对于中型变电站或装设有调相机的变电站，通常都装设2台站用变压器，分别接在变电站低压母线的不同分段上，380V站用电母线采用低压断路器进行分段，并以低压成套配电装置供电。

因而本设计两台所用变分别接于10KV母线的Ⅰ段和Ⅱ段，互为备用，平时运行当

一台故障时，另一台能够承担变电所的全部负荷。接线图如下所示。

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图4-1 所用电接线图

第5章 220KV变电站电气部分短路计算

系统阻抗：220KV侧电源近似为无穷大系统A，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=100MVA）。变压器型号为SFPS7—180000/220。

SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗电压（%）分别为14，23，7。简化图如下图所示：

图5-1 系统图的等值电路

5.1 变压器的各绕组电抗标幺值计算

U11s1%=2[Us(1-2)%+Us(3-1)%-Us(2-3)]= 2(14+23-7)=15

U%= 12[U%-U1s2s(1-2)%+Us(2-3)s(3-1)%]= 2 (14+7-23)=-1

U1s3%= [Us(3-1)%+Us(2-3)%-Us(1-2)%]= 2(23+7-14)=8

设SB=100MVA，UB=Uav

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XT1*=Us1%SB15100==0.083 100SN100180XT2*=Us2%SB-1100==-0.006 100SN100180Us3%SB8100==0.044 100SN100180XT3*=5.2 10KV侧短路计算

f(3)-1短路时, 示意图如下：

图5-2 f(3)-1短路的等值电路图

XT1*XT2*11-0.0060.083X＇（X+X+）=（0.083-0.006+）=0.033 1*T1*T2*2XT3*20.044XX1X'2*=(XT2*+XT3*+T2*T3*)2XT1*

1-0.0060.044=(-0.006+0.044+） 20.083=0.018

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XX1X'3*=(XT1*+XT3*+T1*T3*)2XT2*

10.0830.044(0.083+0.044+) 2-0.006 =-0.241 三角形变为星形：

X1*=X'1*X'3*X'1*+X'2*+X'3*

0.033(0.24)0.0330.0180.2410.042 X2*=X'2*X'3*X'1*+X'2*+X'3*

0.018(0.241)0.0330.0180.2410.023 X3*=X'2*X'1*X'1*+X'2*+X'3*0.0180.0330.0330.0180.241

0.003

图5-3 f(3)-1短路的等值电路图

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再次简化 因为

X1*0.042

XAS*=0.015

XBS*=0.36

所以：

XA*=XAS*+X1*=0.015+0.042

=0.057

XB*=XBS*+X3*=0.36-0.003=0.357

XC*=X2*

示意图如下所示:

图5-4 f(3)-1短路的等值电路图

再做三角形变换

XAF*=XA*+XC*+XA*XC*XB*0.0570.0230.357

0.0570.230.084XBF*=XB*+XC*+XB*XC*0.3570.0230.3570.0230.524 XA*0.057word文档 可自由复制编辑

示意图如下：

图5-5 f(3)-1短路的等值电路图

计算电抗：

XjsB=XBF*SNi5000.5242.62 SN100汽轮发电机计算曲线，0s时标么值为

IB0*=0.390

因为A电源为无穷大系统所以提供的短路电流为：

IP*=1111.90 XAF*0.084所以短路电流有名值为[11]：

IF0=0.39050010011.9076.1KA

310.5310.5冲击电流：ish2.5576.1194.193(KA) 短路容量：Sk310.576.11384.977(MVA)

5.3 220KV侧短路计算

f(3)-2短路时，示意图如下图所示。

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图5-6 f(3)

-2短路的等值电路图

XT*12(XX1T1*T2*)2(0.0830.006)0.039 图5-7 f(3)

-2 短路的等值电路图

XB*=XT*=XBS*=0.039+0.36=0.399

图5-8 f(3)

-2短路的等值电路图

A电源（无穷大系统）的短路电流为：

IP*=1X =1 =66.667 AS*0.015X500jSB= 0.399100=2.00 查汽轮发电机计算曲线有

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IB0=0.512 所以短路电流有名值为

500100+66.66732303230 =17.376KA If0=0.512

冲击电流[11]：ish2.5517.37644.309 （KA）短路容量：Sk323017.3766922.106(MVA)

5.4 110KV侧短路计算

f(3)-3短路时

图5-9 f-3短路的等值电路图

(3)

XA*=XT*+XAS*=0.039+0.015=0.0

上图简化图如下：

图5-10 f-3短路的等值电路图

(3)

A为无穷大系统所以有

IP*=1118.519 XA*0.0500=1.80 100而 XjsB=0.36查汽轮发电机的计算曲线得

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IB0=0.570

所以短路电流有名值为

If0=0.570500100

+18.519=10.778KA31153115冲击电流：ish2.5510.77827.484(KA)

短路容量：SK311510.7782146.825(MVA) 短路计算结果列表于下：

表5-1 短路计算成果表

短路点 f-1 基准电压 (K) 10.5 短路电流 (KA) 76.1 冲击电流 (KA) 194.193 短路容量S (MVA) 384.977 f-2 230 17.376 44.309 6922.106 f-3 115 10.778 27.484 2146.825

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第6章 导体和电气设备的选择

正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。

尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。

本设计，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择[4]。

气设备选择的一般原则：

应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。

应按当地环境条件校验； 应力求技术先进与经济合理； 选择导体时应尽量减少品种；

扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；

选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。 技术条件：

选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如下表：

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表6-1 高压电器技术条件

序号 电器名称 额定 额定 额定 机械 额定开 热稳定 动稳定 绝缘水 平 电 压 电 流 容 量 荷 载 断电流 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 断路器 隔离开关 组合电器 负荷开关 熔断器 PT CT 电抗器 消弧线圈 避雷器 封闭电器 穿墙套管 绝缘子 KA √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ A √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ KVA √ √ N √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ A √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ √ 6.1 断路器和隔离开关的选择

断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10KV~220KV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。

断路器选择的具体技术条件如下：

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额定电压校验：

UN≥UNs （6-1）

额定电流校验：

IN＞Imax （6-2）

开断电流：

INbr＞I″ （6-3）

动稳定：

ies＞ish （6-4）

热稳定：

It2t> Qk （6-5）

同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。

6.1.1 220KV出线、主变侧

（1）、主变断路器的选择与校验 流过断路器的最大持续工作电流

Imax1.05180000496.01(A)3220

具体选择及校验过程如下： 1.额定电压选择：UN≥UNs=220KV 2.额定电流选择：IN＞Imax=496.01A 3.开断电流选择：INbr＞I″=17.376KA

选择SW6—220/1200，其SW6—220/1200技术参数如下表：

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表6-2 SW6—220/1200技术参数表

型号 额定电压KV 额定 电流A 断流容 量MVA 额定断流 量KA SW6-220/1200 220 1200 6000 21 极限通过 电流KA 峰值 55 热稳定 电流KA 4S 21 固有分 闸时间S 0.04 4.热稳定校验：It2t> Qk

It2t=212×4=17[（KA）2S]

电弧持续时间取0.06S，热稳定时间为：tk =1.5+0.04+0.06=1.6S 查计算电抗并计算短路电流为

I0.8=0.519500100+66.667=17.319KA

32303230500100+66.667=17.321KA

32303230I1.6=0.512QKI\"210I2tk/2I2tk1217.37621017.319217.32121.6 所以，It2t> Qk

122120.252[（KA）S]tk满足热稳校验。

5.动稳定校验：ies=55kA＞ish=44.309KA满足校验要求 具体参数如下表：

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表6-3 具体参数表

计算数据 UNs 220KV Imax 496.01A I″ 17.376KA ish 44.309KA QK 120.252[（KA）2s] ish 44.309KA SW6-220/1200 UN 220KV IN 1200A INbr 21KA INcl 55KA It2t 212×4=17[（KA）2s] ies 55KA 由表可知，所选断路器满足要求。 （2）、出线断路器的选择与校验

Imax2180000944.88A

3220由上表可知SW6-220/1200同样满足出线断路器的选择。 其动稳定、热稳定计算与主变侧相同。 具体参数如下表所示：

表6-4 具体参数表

计算数据 UNs 220KV Imax 944.88A I″ 17.376KA ish 44.309KA QK 120.252[（KA）2s] ish 44.309KA SW6-220/1200 UN 220KV IN 1200A INbr 21KA INcl 55KA It2t 212×4=17[（KA）2s] ies 55KA （3）、主变侧隔离开关的选择及校验过程如下： 1.额定电压选择：UN≥UNs=220KV 2.额定电流选择：IN＞Imax=496.01A

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3.极限通过电流选择：ies＞ish=44.309KA GW6—220D/1000—80，其技术参数如下表：

表6-5 GW6—220D/1000—80技术参数表

型号 额定 电压 KV 额定 电流 A 峰值 GW6—220D/1000—80 220 1000 80 极限通过电流KA 热稳定 电流 KA 4S 23.7 4.热稳定校验：It2t> Qk

It2t=23.72×4=2246.76[（KA）2S]

所以， It2t> Qk 满足热稳校验。

5.动稳定校验：ies=80KA＞ish=44.309kA满足校验要求。 具体参数如下表：

表6-6 具体参数表

计算数据 UNs 220KV Imax 496.01A QK 115.743[（KA）2S] ish 44.309KA GW4-220D/1000—80 UN 220KV IN 1000A It2t 23.72×4=2246.76[（KA）2S] ies 80KA 由表可知，所选隔离开关各项均满足要求。 （4）、出线侧隔离开关的选择及校验过程如下：

Imax2180000944.88A

3220由上表可知GW6—220D/1000—80同样满足出线隔离开关的选择。

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其动稳定、热稳定计算与主变侧相同。 具体参数如下表：

表6-7 具体参数表

计算数据 UNs 220KV Imax 944.88A QK 115.743[（KA）2S] ish 44.309KA GW4-220D/1000—80 UN 220KV IN 1000A It2t 23.72×4=2246.76[（KA）2S] ies 80KA 由表可知，所选隔离开关各项均满足要求。

6.1.2 主变110KV侧

断路器的选择与校验

流过断路器的最大持续工作电流

Imax1.05180000992.02(A)3110

具体选择及校验过程如下： 1.额定电压选择：UN≥UNs=110KV 2.额定电流选择：IN＞Imax=992.02A 3.开断电流选择：INbr＞I″=10.778KA 初选SW4—110/1000技术数据如下表所示：

表6-8 SW4—110/1000技术数据

型号 额定电压KV 额定电流A 断流容量MVA 额定断流量KA SW4—110/1000 110 1000 3500 18.4 极限通过热稳定电固有分闸时间S 电流KA 流KA 峰值 55 5S 21 0.06 word文档 可自由复制编辑

4.热稳定校验：It2t>Qk

It2t=212×5=2205[（KA）2S]

灭弧时间取0.06S，热稳定计算时间：tk=1.5+0.06+0.06=1.62S 查转移电抗并计算短路电流

500100+18.519=10.762KA 31153115500100+18.519=10.730KA 31153115I1.62=0.584I0.81=0.575QKI\"210I2tk/2I2tk1210.77821010.730210.76221.62

12186.747[KA2.S]tk所以，It2t> Qk满足热稳校验。

5.动稳定校验：ies=55kA＞ish=27.484KA满足校验要求。 具体参数如下表：

表6-9 具体参数表

计算数据 UNs 110KV Imax 992.02A I″ 10.778KA ish 27.484KA QK 186.747[（KA）2S] ish 44.309KA SW4-110/1000 UN 110KV IN 1000A INbr 18.4KA INcl 55KA It2t 212×5=2205 [（KA）2S] ies 55KA 由表可知，所选断路器满足要求。 隔离开关的选择及校验过程如下：

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1.额定电压选择：UN≥UNs=110KV 2．额定电流选择：IN＞Imax=992.02A 3．极限通过电流选择：ies＞ish=27.484KA 选择GW4—110D/1000—80其技术数据如下表：

表6-10 GW4—110D/1000—80技术数据 型号 额定电压KV 额定电流A 极限通过电流KA 峰值 GW4—110D/1000—80 110 1000 80 热稳定电流KA 4S 21.5 4.热稳定校验：It2t> Qk

It2t=21.52×5=2311.25[（KA）2s] 所以，It2t> Qk满足热稳校验

5.动稳定校验：ies=55kA＞ish=27.484kA满足校验要求 具体参数如下表

表 6-11 具体参数

计算数据 UNs 110KV Imax 992.02A QK 186.747[（KA）2S] ish 27.484KA GW4-110D/1000—80 UN 110KV IN 1000A It2t 21.52×5=2311.25[（KA）2S] ies 55KA 由表可知，所选隔离开关各项均满足要求。

110KV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变中110KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用SW4-110/1000型少油断路器和GW4-110D/1000—80型隔离开关。

6.1.3 10KV限流电抗器、断路器隔离开关的选择

由于短路电流过大需要装设限流电抗器

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（一）、限流电抗器的选择

IN351.347KA

310.5UNUNS10KV

设将电抗器后的短路电流到I″=20KA (1)初选型号

根据以上条件初选XKK—10—4000—4 电抗器标么值： X*∑=

IB100I5.5KA 其中：BI”310.5(2)选择电抗值

电源至电抗器前的系统标么值：

X′*XAF*//XBF*0.0840.5240.0724

0.0840.524XL%= （INUBIB5.00010500-X′ ）100%（-0.0724）11.2%*∑I″IBUN20550010000 曾运用4%的电抗器，计算结果表明不满足动稳定要求，故改为

XKK-10-4000-12。

表6-12 XKK—10—4000—12技术数据

型号 额定电压 额定电流 电抗率 动稳定电KV A 流峰值KA 热稳定电流KA 固有分闸时间S 4S 80 0.17 SW4—10—4000 10KV 4000 12% 204 （3）电压损失和残压校验

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当所选电抗值大于计算值时，应重算电抗器后短路电流，以供残压校验。 为计算短路电流，先计算电抗标么值为

X*LXL%IdUn5500100000.120.157InUd400010500

X*∑X′*∑X*L0.07240.1570.229

其中tk=2+0.17+0.05=2.22S，查短路电流计算曲线并换算成短路电流有名值：I″=76.1KA I2.22=76.23KA I1.11=76.23KA

则电压损失和残压分别为

U%=U%=XL%Imax1347sin0.0120.62.42%＜5% IN4000Ure%=XL%I″76.10.12228%＞60%～70% IN4.0（4）动、热稳定校验

QK=tk1276.121076.23276.2322.22

122128.306[（KA）s]2I″10I2tk/2I2tk

ish=KshI″=2.5576.1=194KA＜204KA

表 6-13具体参数

计算数据 UNs 10KV Imax 1347A QK 128.306[（KA）2s] ish 194KA XKK—10—4000—12 UN 10KV IN 4000A QK 802×4=25600 [（KA）2s] ies 204KA 根据以上校验，选择满足要求。

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限流后I″=20KA ish=2.55×20=51KA 流过断路器的最大工作电流：

Imax1.05351414.4A310.5

具体选择及校验过程如下： 1.额定电压选择：UN≥UNs=10KV 2.额定电流选择：IN＞Imax=1414.4A 3.开断电流选择：INbr＞I″=20KA

选择SN4—10G/5000，其技术参数如下表所示：

表6-14 SN4—10G/5000技术参数

型号 额定电压KV 额定 电流A 断流容 量MVA 额定断流 量KA SW4-10G/5000 10 5000 1800 105 极限通过 电流KA 峰值 300 热稳定 电流KA 4S 120 固有分 闸时间S 0.15 4.热稳定校验

It2t=1202×5=72000[（KA）2S]

设后备保护时间为1.5S，灭弧时间为0.06S

tk1.50.150.061.71S

查短路电流计算曲线并换算成短路电流有名值：I″=20KA

I1.71=0.37I0.85550010011.975.6KA310.5310.5

5001000.3811.976.1KA310.5310.5word文档 可自由复制编辑

QK=2I″10I2tk/2I2tk122021076.1275.622tk1.719123.9[（KA）s]

12 It2t> Qk 满足要求。

5.动稳定校验：ies=300kA＞ish=51kA满足校验要求。 具体参数如下表：

表 6-15具体参数

计算数据 UNs 10KV Imax 1414.4A I″ 20KA ish 194.193KA QK 9123.9 [（KA）2s] ish 51KA SN4-10G/5000 UN 10KV IN 5000A INbr 105KA INcl 300KA It2t 1202×5=72000[（KA）2s] ies 300KA 由表可知，所选断路器满足要求。 隔离开关的选择及校验过程如下： 1.额定电压选择：UN≥UNs=10KV 2.额定电流选择：IN＞Imax=1414.4A 3.极限通过电流选择：ies＞ish=51KA

选择GN10—10T/5000—200，其技术参数如下：

表6-16 GN10-10T/5000-200技术参数

型号 额定电压KV 额定电流 A 极限通过电流KA 峰值 GN10-110T/5000-200 10 5000 200 热稳定电流KA 5S 100 4.热稳定校验：It2t> Qk

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It2t=1002×5=50000[（KA）2s]

所以，It2t> Qk= 9123.9 [（KA）2s]，满足热稳校验。 5.动稳定校验：ies=200kA＞ish=51kA满足校验要求。 具体参数如下表：

表 6-17 具体参数

计算数据 UNs 10KV Imax 1414.4A QK 9123.9 [（KA）2S] ish 51KA GN10-10T/5000-200 UN 10KV IN 5000A It2t 1002×5=50000[（KA）2S] ies 200KA 由表可知，所选隔离开关各项均满足要求。

10KV母联断路器及隔离开关的最大工作条件与变低10KV侧应满足相同的要求，故选用相同设备。即选用SN4-10G/5000型少油断路器和GN10-10T/5000—200型隔离开关。

6.2 电流互感器的选择

电流互感器的选择和配置应按下列条件：

型式：电流互感器的型时应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6～20KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。

一次回路电压：ug(一次回路工作电压)un （6-6） 一次回路电流：

（6-7） Igmax(一次回路最大工作电压)I（原边额定电流）m准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等

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级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。

二次负荷：

SnI2nZ2n(VA) （6-8）

式中， SnI2nZ2n(VA) （6-9）

S2I22nZ2n （6-10）

动稳定：

ish＜2ImKdw （6-11）

式中，Kdw 是电流互感器动稳定倍数。 热稳定：

2 （6-12） I2tdz（ImKt）Kt为电流互感器的1s热稳定倍数。

6.2.1 220KV侧电流互感器的选择

主变220KV侧CT的选择 一次回路电压：unug220KV

4180000629.84A 二次回路电流：ImIgmax33220（4300/5）根据以上两项，初选LCW220户外式电流互感器，其参数

如下：

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表6-18 LCW-220（4×300/5）参数

型 号 额定电流A 级次 组合 准确级次 二次负荷 准确等级 0.2V.A 0.5 Ω LCW-220 4×300/5 D/D D D/0.5 0.5 1.2 2 4 1 3 5P 10P V.A 10%倍数 1S热稳定 动稳定 二次 倍 电 倍 电 倍 负荷 1.2 数 流 数 流 数 30 60 60 动稳定校验：ish2ImKdw

2ImKdw2120060101.81KAish44.309KA

满足动稳定要求。 热稳定校验：

2 I2tdz（ImKt）(ImKt)2(120060)25184KA2SQK115.743KA2.S满足热稳定要求。

综上所述，所选LCW220(4300/5)满足要求。

表6-19 LCW-220（4×300/5）参数

项 目 设 备 产品数据 un≥ug 220KV 1200A 518KAS 101.81KA 2

LCW-220 计算数据 220KV 496.01A 115.743KAS 44.309KA 2IeIgmax (ImKt)2＞Qk 2ImKdw＞ish word文档 可自由复制编辑

220KV母联CT：

由于220KV母联与变高220KV侧的运行条件相应，故同样选用

LCW220(4300/5)型CT。

6.2.2 110KV侧的电流互感器的选择

主变中110KV的CT的选择： 一次回路电压：unug110KV

41800001159.67A 二次回路电流：ImIgmax33110根据以上两项，初选LCWDL110/(2600/5)户外式电流互感器，其参数如下：

表 6-20LCWDL-110/（2×600/5）参数

型 号 额定电流 级次组合 A 准二确级准次 次确负等荷 10%倍数 1S热稳定 级 动稳定 0.2 0.5 1 3 5P 10P 二次 倍 电 倍 电 V.A 0.5/D/D 0.5 Ω 2 V.A 负荷 数 流 数 流 1.2 20 75 倍 数 LCWDL110 2600/5 135 动稳定校验：ish2ImKdw

2ImKdw21200135229.10KAish24.484KA

热稳定校验：

2 QK（ImKt）word文档 可自由复制编辑

2（ImKt）(120075)28100KA2.SQK179.831KA2.S满足热稳定性要

求。综上所述，所选的电流互感器LCWDL110/(2600/5)满足动热稳定性要求。

表 6-21 LCWDL-110/（2×600/5）参数

项 目 设 备 LCWDL-110（2×600/5） 产品数据 un≥ug 110KV 1200A 8100KAS 229.10KA 2计算数据 110KV 992.02A 186.747KAS 24.484KA 2IeIgmax (ImKt)2＞Qk 2ImKdw＞ish 110KV母联CT的选择。

母联的工作条件与变中110KVCT应相同，所以同样选择型CT。

6.2.3 10KV侧电流互感器的选择

10KV主变进线回路CT的选择 1、一次回路电压：unug10KA

4352694A 2、二次回路电流：ImIgmax3310由此得，初选LMZD10(11000/5)户外式电流互感器，其参数如下：

表 6-22 LMZD-10（11000/5）参数

型 号 额定电流 A 级次组合 准确级次 0.2 V.A 二次负荷 10%倍数 准确等级 1S热稳定 动稳定 0.5 1 3 5P 10P 二次 倍 电 倍 电 倍 Ω 1.2 V.A 负荷 数 流 数 流 数 LMZD-10（11000/5） 11000/5 0.5/D 0.5 1.2 20 40 90 word文档 可自由复制编辑

3、动稳定校验ish2ImKdw：

2ImKdw211000901399.86KAish115.7KA

2 4、热稳定校验：QK （ImKt）2 （ImKt）(1100040)2193600KA2.SQK128.306KA2.S

满足热稳定性要求。

综上所述，所选的电流互感器LMZD10(11000/5)满足动热稳定性要求。

表 6-23 LMZD-10（11000/5）参数

项 目 设 备 产品数据 un≥ug 10KV 1100A 193600KAS 1399.86KA 2LMZD-10 计算数据 10KV 10912.24A 128.306KAS 51KA 2IeIgmax (ImKt)2＞Qk 2ImKdw＞ish 10KV母联CT的选择：

由于10KV母联只在一台主变停运时才有大电流通过，与10KV母线侧电流互感器相同，所以同样选择户LMZD10(11000/5)户外式电流互感器。

6.3 电压互感器的选择

电压互感器的选择和配置应按下列条件：

型式：6～20KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂胶主绝缘结构的电压互感器；35KV～110KV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器；220KV级以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。

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一次电压u1、unu10.9un，un为电压互感器额定一次线电压。 二次电压：按表所示选用所需二次额定电压u2n。

表6-24 二次额定电压

绕组 主二次绕组 附加二次绕组 用于中性点直高压侧接入方接于线电压上 式 心 二次额定电压 100 线圈接地 100 接于相电压上 接接地系统中接地或经消弧用于中性点不100/3 100/3 准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：

用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有计算的电度表，其准确等级要求为0.5级。

供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为１级。

用于估计被测量数值的标记，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3级即可。

在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。

5、负荷S2：S2＜Sn

6.3.1 220KV侧母线电压互感器的选择

型式：采用串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压，电能测量及继电保护用。 电压：额定一次电压：U1n220KVU2n100/3V

准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级，查相关设计

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手册，选择PT的型号：JCC2—220。

额定变比：1100.1//0.1KV 336.3.2 110KV母线设备PT的选择

型式：采用串联绝缘瓷箱式电压互感器，作电压、电能测量及继电保护用。 电压：额定一次电压：U1n110KVU2n0.1/3V

准确等级：用户保护，测量、计量用，其准确等级为0.5级。 查《发电厂电气部分》，选定PT的型号为：JCC-110

1100.1//0.1KV3额定变比为：3

6.3.3 10KV母线设备电压互感器的选择

型式：采用树脂浇注绝缘结构PT，用于同步、测量仪表和保护装置。 电压：额定一次电压：U1n10KVU2n0.1KV

准确等级：用于保护、测量、计量用，其准确等级为0.5级。 查《发电厂电气部分》选定PT型号：JDJ-10 额定变比为：10/0.1KV

6.4 导体的选择与校验

导体选择的一般要求：

裸导体应根据具体情况，按下列技术条件分别进行选择和校验。 工作电流；

电晕（对110KV级以上电压的母线）； 动稳定性和机械强度；

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热稳定性；

同时也应注意环境条件，如温度、日照、海拔等。

导体截面可以按长期发热允许电流或经济密度选择，除配电装置的汇流母线外，对于年负荷利用小时数大，传输容量大，长度在20M以上的导体，其截面一般按经济电流密度选择。

一般来说，母线系统包括截面导体和支撑绝缘两部分，载流导体构成硬母线和软母线，软母线是钢芯铝绞线，有单根，双分和组合导体等形式，因其机械强度决定支撑悬挂的绝缘子，所以不必校验其机械强度。110KV及以上高压配电装置一般采用软导线。

6.4.1 220KV母线

这里采用钢芯铝绞线导体

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Imax2180000944.88A

3220按最大持续工作电流选择查设备手册选LGJ型钢芯铝绞线，其标称截面为800/100mm，长期允许载流量为1402A。

2707040温度修正系数 k————————————0.82

070257025Ial40kImax0.8214021149.＞944.88A

热稳定校验。正常运行时导体温度

yI2max944.8820（al-0）240(7040)60.26C

Ial1149.2查发电厂电气部分表C=，则满足短路时发热的最小导体截面为

SminQkkfC115.7431106120.876mm2＜800mm2

满足热稳定要求。 电晕校验：

UljUg1.05Un1.05220231KVUlj84kmx..r(1满足要求。

0.301a)lg299.55KV＞231KVr.r6.4.2 110KV母线

这里采用钢芯铝绞线导体

ImaxKIy

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Imax992.02A

按最大持续工作电流选择查设备手册选LGJ型钢芯铝绞线，其标称截面为630/55mm，长期允许载流量为1211A，外径为34.32mm。

2707040温度修正系数 k————————————0.82

070257025Ial40kImax0.821211993.02A＞992.02A 热稳定校验。正常运行时导体温度

yI2max992.0220（al-0）240(7040)69.94C 2Ial993.02查发电厂电气部分表C=87，则满足短路时发热的最小导体截面为

SminQkkfC179.8311061.14mm2＜630mm2

87满足热稳定要求。 电晕校验：

UljUg1.05Un1.05110115.5KV

0.301a)lg299.55KV＞Ug115.5KV rrUlj84Kmxr(1满足要求。

6.4.3 10KV母线的选择

1）按最大持续工作电流选择

Imax1.05351414.4A310.5

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按最大持续工作电流选择2条1258矩形铝导线平放，额定载流为2670A，集肤效应系数为1.4，修正后的载流量为：Ial=2670×0.82=27.4>Imax。

热稳定校验。正常运行时导体温度：

I2max1414.420（al-0）240(7040)52.5C

Ial21.42查发电厂电气部分表C=93，则满足短路时发热的最小导体截面为：

SminQkkfC128.3061061.41444.9mm2＜2000mm2

93满足热稳定要求。 6)动稳定校验 相间距a=0.25m 冲击电流 ish=51KA 单位长度上的相间电动力:

125100027fpf1.7310ish1.73101799.2N/M

a0.257bh20.0080.1252W42106m3

33ph1799.21.226.2106Pa＜70106 610W104210fphL2母线同相条间作用应力计算如下：

b80.0h1252bb80.06 bh8125由导体形状系数曲线查得K12=0.23

11fb2.5K12i2sh1082.50.235100021081869Pa

b0.008word文档 可自由复制编辑

其中Lb1.2/30.4m，而条间应力为

fbL2b18690.42b218.69106Pa2 2bh20.0080.125phb6.210618.6910624.106Pa＜70106Pa由以上可知满足要求。

6.4.4 变压器220KV侧引接线的选择与校验

按经济电流密度选择导体截面积：

Imax2180000944.88A

3220查经济电流密度曲线，当Tmax=3600h时，经济电流密度

SJImax944.88726.83mm2 J1.3J1.3Amm2，则

查阅资料选取LJ-800铝绞线。 当环境温度为40℃时

Kal80400.727al08025 （考虑日照影响：取80℃）

按长期发热允许电流校验：

Ial40cKIal0.72713771001AImax944.88A 满足要求。

2） 热稳定校验，正常运行时导体温度

I2max944.8820（al0）240(8040)75.6c

Ial10012QKKfSminword文档 可自由复制编辑

C

查表得： C=85 Kf1

126.57＜800mm2

SminQKKfC6115.74310185满足热稳定要求。

选择LG-800铝绞线符合要求。

6.4.5 变压器110KV侧引接线的选择与校验

按经济电流密度选择导体截面积：

Imax992.02A

查经济电流密度曲线，当Tmax4600h时，J=1.07A/mm2，

Imax992927mm2J1.07

则：

SJ查阅资料选取LGJK-1250/150扩径钢芯铝绞线。长期允许载流量（考虑日照）：1430A

当环境温度40℃时

Kal80400.727（考虑日照影响：取80℃）

al08025按长期发热允许电流校验：

Ial40cKIal0.72714301039.61AImax992A

满足要求。

2） 热稳定校验，正常运行时导体温度

2Imax99220(al0)240(8040)76c 2Ial1039.61word文档 可自由复制编辑

SminQKKfC

查表得： C=85 Kf1

157.77＜1250mm2

SminQKKfC6179.83110185满足热稳定要求。

选择LGJK-1250/150钢芯铝绞线符合要求。

6.4.6 变压器10KV侧引接线的选择与校验

10KV母线最大持续工作电流：

Imax1.05351414.4A

310.5查表：

J0.98Amm2

导体经济面积：

SjImax1414.41443.26mm2J0.98

查表选取二条125mm10mm矩形硬铝导体平放： 竖放允许电流： 3152A 集肤效应系数： Kf=1.45

当环境温度40℃，温度修正系数：K=0.82

Ial40cKIal0.8231522553.12AImax1414.4A 热稳定校验： 正常运行时导体温度：

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2Imax1414.420(al0)240(7040)46.04c 2Ial3152查表得：C=95。则满足短路时发热的最小导体截面积：

Smin满足条件。 动稳定校验：

QkKfC148.3061061.4517.132mm22500mm2

95

相间距a=0.25m

10KV侧短路冲击电流：ish=51KA 母线相间应力：fphi2sh51000271.73101.73101799.2N/m

a0.257bh20.010.1252W52.083106m3

33ph1799.21.224.98106PA 10W100.000052083fphL2母线同相条间作用应力计算如下：

b100.08h1252bb100.074 bh10125由导体形状系数曲线查得K12=0.24

11fb2.5K12i2sh1082.50.245100021081561Pa

b0.01其中Lb1.2/30.4m，而条间应力为

fbL2b15610.426b21010Pa2 2bh20.010.125phb4.981061010614.98106Pa＜70106Paword文档 可自由复制编辑

满足要求。

所以选择：2条125mm10mm矩形硬铝导体满足条件。

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第7章 防雷接地设计

7.1 防雷设计

7.1.1 防雷设计原则

已在输电线路上形成的雷闪过电压，会沿输电线路运动至变电所的母线上,并对于母线有连接的电气设备构成威胁。在母线上装设避雷器是雷电入侵波过电压的主要措施。

三绕组在正常运行时可能存在只有高、中压绕组工作低压绕组开路的情况，这在防雷中带来了需要特别考虑的问题。在三绕组变压器中，若低压绕组开路，则C2很小（仅为其对地电容），静电分量可能危及低压绕组的绝缘，故应采取防雷措施。考虑到静电分量将使低压绕组三相的电位同时升高，故只要在任一相绕组直接出口处装设一个避雷器即可[14]。

7.1.2 避雷器的选择

阀式避雷器应按下列条件选择

型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按下表选择。

表7-1 避雷器类型

型号 FS FZ 型式 配电用普通阀型 电站用普通阀型 应用范围 10KV以下配电系统、电缆终端盒 3~220KV发电厂、变电所配电装置 1、 330KV及需要操作的220KVFCZ 电站用磁吹阀型 以及以下配电 2、某些变压器中性点 FCD 旋转电机用磁吹阀型 用于旋转电机、屋内 1、额定电压Un：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。

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2、灭弧电压Umh：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大导线对地电压，是否等于或小于避雷器的最大容许电压（灭弧电压）。

3、工频放电电压Ugf：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般大于最大运行相电压的3.5倍。在中性点直接接地的电网中，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。

4、冲击放电电压和残压：一般国产阀式避雷器的保护特性与各种电器的具有均可配合，故此项校验从略[16]。

根据避雷器配置原则，配电装置的每组母线上，一般应装设避雷器，变压器中性点接地必须装设避雷器，并接在变压器和断路器之间；110、35kv线路侧一般不装设避雷器。本工程采用220KV、110KV配电装置构架上设避雷针，10KV配电装置设避雷针进行直接保护为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅避雷器，且没有串联间隙，保护特性好，没有工频续流、灭弧等问题，所以本工程220KV、110KV系统中，采用氧化锌避雷器。

1、220KV侧避雷器的选择和校验 （1）型式选择

根据设计规定选用FCZ系列磁吹阀式避雷器。 （2）额定电压的选择： UNUNS220KV

因此选 FCZ-220避雷器，其参数如下表7-2：

表7-2 避雷器参数

型号 额定电压（kv） 灭弧电压有效值（kv） 工频放电电压有效值（KV） 不小于 503 不大于 580 冲击放电电峰值（1.5/20s）不大于（KV） 8/20s冲击残压不大于（KV） 740 FCZ-220 220 252 710 （3）灭弧电压校验：

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最高工作允许电压： Um1.15UN1.15220253KV 直接接地： UmhCdUm0.8253202.4KV，满足要求。 （4）工频放电电压校验： 下限值：Ugfxk0Uxg3253438.2KV 3上限值：Ugfs1.2Ugfx1.2438.2525.84KV＜580KV 上、下限值均满足要求。

（5）残压校验：UbckbhUmh2.352202.4672.657KV＜740KV，满足要求。

（6）冲击放电电压校验：UchfdUbc672.657KV＜710KV，满足要求。 所以，所选FCZ-220 型避雷器满足要求 2、110KV侧避雷器的选择和校验 （1）型式选择

根据设计规定选用FCZ系列磁吹阀式避雷器。 （2）额定电压的选择： UNUNS110KV

因此选FCZ-110避雷器，其参数如下表7-3：

表7-3 避雷器参数

型号 额定电压（kv） 灭弧电压有效值（kv） 工频放电电压有效值（KV） 不小于 255 不大于 290 冲击放电电峰值（1.5/20s）不大于（KV） 8/20s冲击残压不大于（KV） 365 FCZ-110 220 126 345 word文档 可自由复制编辑

（3）灭弧电压校验：

最高工作允许电压： Um1.15UN1.15110126.5KV 直接接地： UmhCdUm0.8126.5101.2KV，满足要求。 （4）工频放电电压校验： 下限值： Ugfxk0Uxg3126.53219KV

上限值： Ugfs1.2Ugfx1.2219262KV＜290KV 上、下限值均满足要求。

（5）残压校验： UbckbhUmh2.352101.2336KV＜365KV，满足要求。 （6）冲击放电电压校验：UchfdUbc336KV＜345KV，满足要求。 所以，所选FCZ-110 型避雷器满足要求。

3、10KV

侧避雷器的选择和校验

（1）型式选择： 根据设计规定选用FS系列普通阀式避雷器。 （2）额定电压的选择： UNUNS10KV 因此，选择FS—10型磁吹阀式避雷器.

表7-4 FS-10主要技术数据

型式 额定电灭弧电工频放电电压有压（KV） 压有效效值（KV） 值（KV） 不小于 不大于 冲击放电电压峰值（1.5/20s）不大于（KV） 8/20s冲击残压不大于（KV） 50 FS—10 10 12.7 26 31 50 （3）灭弧电压校验：

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最高工作允许电压：Um1.15UN1.151011.5KV

直接接地： UmhCdUm1.111.512.65KV，满足要求。 （4）工频放电电压校验 下限值： Ugfxk0Uxg3.511.5323KV

上限值： Ugfs1.2Ugfx1.22628KV＜31KV 上、下限值均满足要求。

（5）残压校验：UbckbhUmh2.35212.6542KV＜50KV，满足要求。 （6）冲击放电电压校验：UchfdUbc42KV＜50KV，满足要求。 故所选FS—10阀式避雷器合格。

7.1.3 避雷针的配置

一、避雷针的配置原则：

1.式避雷针宜装设的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻Re10。当有困难时，可将该接地装置与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地下连接点沿接地线的长度不得小于15m。

2.式避雷针与变配电装置在空气中的间距d10.2Ri0.1h,且d15m；式避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地中距离d20.3Ri，且

d23m，式中Ri为冲击接地电阻。

二、避雷针位置的确定：

首先应根据变电所设备平面布置图的情况而确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程规范的要求。

1、电压110KV及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于1000n米的地区，宜装设的避雷针。

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2、避雷针（线）宜设的接地装置，其工频接地电阻不超过10n。 3、35KV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。

4、在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在址中距离很难达到不小于15m的要求。

7.2 接地设计

随着电力事业的快速发展，电力系统中对接地装置的要求越来越严格，变电所接地系统直接关系到变电所的正常运行，更涉及到人身与设备的安全。然而由于接地网设计考虑不全面、施工不精细、测试不准确等原因，近年来，发生了多起地网引起的事故，有的不仅烧毁了一次设备，而且还通过二次控制电缆窜入主控室，造成了事故扩大，故接地网对电力系统的安全稳定运行起到非常重要的作用。

7.2.1 接地设计的原则

按接地装置内、外发生接地故障时，经接地装置流入地中的最大短路电流所造成的接地电位升高及地面的电位分布不致于危及人员和设备的安全，将变电站范围的接触电位差和跨步电位差在安全值之内的原则，进行本变电站接地装置的设计。

1、由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足电力行业标准DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中R≤2000/I是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到0.5Ω，而是允许放宽到5Ω，但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用5Ω，接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施;考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3-10kV避雷器不应动作或动作后不应损坏;应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求,施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。

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2、在接地故障电流较大的情况下，为了满足以上要求，还是得把接地电阻值尽量减小。接地电阻的合格值既不是0.5Ω，也不是5Ω，而应根据工程的具体条件，在满足附加条件要求的情况下，不超过5Ω都是合格的。

7.2.2 接地网型式选择及优劣分析

220kv及以下变电站地网网格布置采用长孔网或方孔网，接地带布置按经验设计，水平接地带间距通常为5m～8m。除了在避雷针（线）和避雷器需加强分流处装设垂直接地极外，在地网周边和水平接地带交叉点设置2.5m～3m的垂直接地极，进所大门口设帽檐式均压带，接地网结构是水平地网与垂直接地极相结合的复合式地网。

长孔与方孔地网网格布置尺寸按经验确定，没有辅助的计算程序和对计算结果进行分析，设计简单而粗略。因为接地网边缘部分的导体散流大约是中心部分的3～4倍，因此，地网边缘部分的电场强度比中心部分高，电位梯度较大，整个地网的电位分布不均匀。接地钢材用量多，经济性差。在220kV及以下的变电工程中采用长孔网或方孔网，因为入地故障电流相对较小，地网面积不大，缺点不太突出。而在500kV变电站采用，上述缺点的表现会十分明显，建议500kV变电站不采用长孔或方孔地网。

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第8章 电气总平面布置及配电装置的选择

8.1 概述

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的联结方式，由开关电器、保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。

配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置[1]。

8.1.1 配电装置特点

屋内配电装置的特点：

1、由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小； 2、维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响； 3、外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量； 4、房屋建筑投资较大。 屋外配电装置的特点：

1、土建工作量和费用较少，建设周期短； 2、扩建比较方便；

3、相邻设备之间距离大，便于带电作业； 4、占地面积大；

5、受外界环境影响，设备运行条件差，须加强绝缘； 6、不良气候对设备维修和操作有影响。

8.1.2 配电装置类型及应用

根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、半高型和高型等。

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1、中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装修方面积累了比较丰富的经验。

2、半高型配电装置：半高行配电装置是将母线置于高一层的水平面上，与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置。半高型配电装置介于高型和中型之间。具有以下优点：

1)占地面积约在中型布置减少30%； 2)节省了用地，减少高层检修工作量；

3)旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。 缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。

3、高型配电装置，它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行条件均较差，一般适用下列情况：

1）配电装置设在高产农田或地少人多的地区； 2）原有配电装置需要扩速，而场地受到； 3）场地狭窄或需要大量开挖。

8.2 配电装置的确定

本变电所三个电压等级：即220KV、110KV、10KV根据《电力工程电气设计手册》规定，110KV及以上多为屋外配电装置，35KV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所220KV及110KV采用屋外配电装置，10KV采用屋内配电装

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置。

设

计的变电站位于市郊区，地质条件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以该变电所220KV及110KV电压等级均采用普通中型配电装置，具有运行维护、检修且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰，运行可靠，不易误操作，各级电业部门无论在运行维护还是安装检修，方面都积累了比较丰富的经验。

若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性，所以，本次设计的变电所，适用普通中型屋外配电装置，该变电所是最合适的。

屋内、屋外配电装置的安全净距。

表8—1 屋内配电装置安全净距（mm）

符号 A1 适用范围 额定电压10KV （1）带电部分直接接地部分之间 （2）网状和栅状遮栏向上延伸线距地2.3m处，与遮栏上方带125 电部分之间 A2 （1）不同相的带电部分之间 （2）断路器和隔离开关的断口两侧带电部分之间 125 B1 （1）栅状遮栏至带电部分之间 （2）交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间 875 B2 网状遮栏至带电部分之间 225 C D 无遮栏裸导体至地面之间 平行的不同时停电检修的无遮栏裸导体之间 2425 1925 word文档 可自由复制编辑

E 通向屋内的出线套管至屋外通道的路面 表8—2 屋外配电装置的安全净距（mm）

4000 符号 适用范围 额定电压（KV） 110J 20J 1000 800 12A1 （1）带电部分直接接地部分之间 （2）网状和栅状遮栏向上延伸线距地2.5m处，与遮栏上方带电部分之间 A2 （1）不同相的带电部分之间 （2）断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间 100 1000 2B1 （1）设备运行时，其外廓至无遮栏带电部分之间 （2）交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间 （3）栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间 （4）带电作业时的带电部分至接地部分之间 750 1550 2B2 网状遮栏至带电部分之间 10 1900 3500 300 1C （1）无遮栏裸导体至地面之间 （2）无遮栏裸导体至建筑物、构筑物顶部之间 4D （1）平行的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间 （2）带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间 000 3800 3word文档 可自由复制编辑

8.3 电气总平面布置

8.3.1电气总平面布置的要求

1)充分利用地形，方便运输、运行、监视和巡视等； 2)出线布局合理、布置力求紧凑，尽量缩短设备之间的连线； 3)符合外部条件，安全距离要符合要求。

8.3.2电气总平面布置

本变电所主要由屋外配电装置，主变压器、主控制室、及10KV屋内配电装置和辅助设施构成，屋外配电装置在整个变电所布置中占主导地位，占地面积大，本所有220KV、110KV各电压等级集中布置，将220KV配电装置布置在北侧， 110KV配电装置布置在南侧，这样各配电装置位置与出线方向相对应，可以保证出线顺畅，避免出线交叉跨越，两台主变位于电压等级配电中间，以便于高中低压侧引线的连接，便于运行人员监视控制，主控制楼布置在10KV屋内配电装置并排在南侧，有利于监视220KV及主变。

1)220KV高压配电装置

220KV同样采用屋外普通中型单列布置，它共有8个间隔，近期出线2个间隔，远期没有，两台主变进线各一个间隔，电流互感器及避雷器占一个间隔，母联和旁路断路器各占一个间隔，间隔宽度为8米[14]。

2)110KV高压配电装置

采用屋外普通中型布置、断路器单列布置，且共有10个间隔，间隔宽度为14米，近期出线5个间隔，两个连线间隔，母联和旁路断路器各一个间隔，电压互感器和避雷器共占一个间隔[16]。

3) 10KV高压配电装置

采用屋内配电装置,且采用两层式。 4)道路

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因设备运输和消防的需要，主控楼、主变220KV、110KV侧配电装置处铺设环形行车道路，路宽4米，“丁”型、“十”字路口弧形铺设，各配电装置主母线与旁母之间道路宽3米，为方便运行人员操作巡视检修电器设备，屋外配电装置内设0.8～1米环形小道，电缆沟盖板也可作为部分巡视小道，行车道路弧形处转弯半径不小于7米。

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第9章 继电保护的配备

9.1 变压器继电保护配置

电力变压器是电力系统的重要电气设备之一，它的安全运行直接关系到电力系统的连续稳定运行，特别是大型电力变压器，由于其造价昂贵，结构复杂，一旦因故障而遭到损坏，其修复难度大，时间也很长，必然造成很大的经济损失。所以，本

设计中主变保护配置如下1、纵联差动保护 2、非电量保护 3、过流保护

为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。

4、过负荷保护

变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经过时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器[20]。

5、变压器的零序过流保护

对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式[21]。

[18][19]

：

9.2 母线保护

母线配置的保护有：母线差动保护。

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第10章 结束语

经过三个多月的时间，我顺利的完成了这次毕业设计。从总体上来说，我对自己的成果还是比较满意的，也基本上达到了老师的要求。这段时间我翻阅了许多的书籍，从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究，第一次完成了一件实际应用的设计。不过由于本人经历、阅历、实际操作能力有限。难免存在一些不近人意的地方，请各位老师指点。

通过本次设计，不仅丰富了我的专业知识，还让我深深体会到了认识事物的过程。从拿到题目，再查阅资料，对题目进行设计、论证、修改到设计的完成。体现了理论联系实际的重要性。更重要的是这次设计让我学会了让自己完成一件事情，为将来参加工作做好基础。当然这次设计从开始到结束都离不开吴老师的帮助，在此表示谢意。

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致谢

本设计的顺利完成，自己付出了许多劳动，但与吴老师的细心指教是分不开的。在过程中体现出吴老师的渊博专业知识，更体现出了吴老师的宽厚待人的品质。我在设计过程中不但学会了勤奋求实的工作精神，更懂得了待人的品质。这一切将在我以后的工作生涯中起着重要的作用。借此机会，向帮助过我的老师，特别是吴老师，唐老师，表示衷心的谢意！

在过程中，我还要特别感谢给予我帮助的同学、朋友们，是在他们的鼓励、支持下我才会有今天的成绩。

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参考文献

[1] 熊信银.发电厂电气部分[M].中国电力出版社，2004 [2] 宋继成.220—500KV变电所二次接线.中国电力出版社，1996 [3] 刘笙.电气工程基础[M].科学出版社，2002

[4] 水利电力部西北电力设计院.电气工程设计手册电气一次部分[M].中国电力出版社，

19

[5] 电力工业部西北电力设计院.电气工程设计手册电气一次部分[M].中国电力出版社，

1998

[6] 文锋.现代发电厂概论[M].中国电力出版社，1999 [7] 黄益庄.变电站综合自动化技术[M].中国电力出版社，2001

[8] 丁德劭.怎样对新技术标准电气一次接线图[M].中国水利水电出版社，2001 [9] Network communications Fechonlogy Ata Elahi[M].科学出版社，2002 [10] 弋东方.电气设计手册电气一次部分[M].中国电力出版社，2002 [11] 孟祥萍.电力系统分析[M].高等教育出版社，2004

[12] 刘吉来，黄瑞梅.高电压技术[M].中国水利水电出版社，2004 [13] 陈.变电运行[M].中国电力出版社，2005

[14] Kuffel E.et al.Hing-voltage Eundemnetals[M] new York, pergamon press,1984 [15] 陈生贵.电力系统继电保护[M].重庆大学出版社，2003

[16] Naildu MS. et al. Hing-voltage Engineering[M]. New Delhi Tata McGraw-Hill,

Publ.，1982

[17] 何仰赞.电力系统分析[M].华中科技大学出版社，2002

[18] 李华.微机型继电保护装置软硬件技术探讨[M].中国电力出版社，2001 [19] 陈德树.计算机继电保护原理与技术[M].中国水利水电出版社，2000 [20] 华中工学院.电力系统继电保护原理与运行[M].中国水利 电力出版社，1999

[21] 杨新民.电力系统继电保护培训教材[M].中国电力出版社，2000

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附 录

1．主要设备选择汇总表如附表1-1所示：

主要设备清单表

2．电气主接线图、断面配置图、平面配置图（另附）。

220KV侧 序 号 1 2 3 4 5 设 备 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 避雷器 110KV侧 6 7 8 9 10 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 避雷器 10KV侧 11 12 13 14 15 16 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 避雷器 限流电抗器 变压器 17 18 主变压器 所用变压器 SFPS7—180000/220 S9—250/10 SN10—10G/5000 GN10—10T/5000 LMZD—10（11000/5） JDJ—10 FZ—10 XKK—10—4000—12 SW4—110/1000 GW4—110D/10000—80 LCWDL—110/（2×600/5） JCC—110 FZ—110J 型 号 SW6—220/1200 GW4—220D/1000—80 LCW—220（4×300/5） JCC2—220 FZ—220J

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毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）名称 设计（论文）类型 学生姓名 B—应用研究 学 号 220KV变电站电气部分设计 指导教师 系、专业、班级 电信系 电气工程及自动化 一、选题依据：（简述研究现状或生产需求情况，说明该设计（论文）目的意义。） 随着国民经济的迅速发展，电力工业的腾飞，人们对能源利用的认识越来越重视。现在根据电力系统的发展规划，拟在某地区新建一座220KV的变电站。 本次设计是在掌握变电站生产过程的基础上完成的。通过它我不仅复习巩固了专业课程的有关内容，而且拓宽了知识面，增强了工程观念，培养了变电站设计的能力。同时对能源、发电、变电和输电的电气部分有个详细的概念，能熟练的运用有些知识，如短路计算的基本理论和方法、主接线的设计、导体电气设备的选择以及变压器的运行等。 二、设计（论文研究）思路及工作方法 分以下四步完成： 1）变电站电气主接线的设计（完成主接线；主变及站变的选择：包括容量计算、台数和型号的选择；绘出主接线图）； 2）短路电流计算； 3）主要电气设备选择； 4）配电装置设计（主要是完成站用系统接线设计，配电装置设计，防雷接地规划设计）。 三、设计（论文研究）任务完成的阶段内容及时间安排 第5周： 了解设计内容及要求，熟悉设计题目。收集与设计有关的相关资料并阅读 第6、7周：初步完成电气主接线设计，完成主接线、主变及站变的选择（容量计算、台数和型号的选择）。绘出主接线图。 第8周：完成站用系统接线设计 第9周：完成短路计算 第10周：完成电气设备的选择 第11周：完成防雷接地设计 第12、13周：完成总平面布置和配电装置设计。 第14周：完成毕业设计论文及图纸的绘制。准备答辩。 指导教师意见 教研室毕业设计（论文）工作组审核意见 教研室主任： 年 月 日 指导教师签字： 年 月 日 难度 分量 综合训练程度 设计（论文）类型：A—理论研究；B—应用研究；C—软件设计；D-其它等。

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毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目：220KV变电站电气部分设计

系： 专业： 电气工程及自动化 班级： 学号： 学生： 指导教师：

接 受 任 务 时 间 2008年1月8号

教研室主任 （签名） 系主任 （签名）

1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求

（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；（４）电气设备配置；（５）其它设计：

① 进行继电保护的规划设计。（简略）② 进行防雷保护的设计。 ③ 220kV高压配电装置设计。

2．指定查阅的主要参考文献

（1）熊信银.发电厂电气部分（第三版）[M].北京：中国电力出版社，2004 （2）卓乐友.电气工程设计手册电气二次部分[M].北京：中国电力出版社，19 （3）孟祥萍.电力系统分析[M].北京：高等教育出版社，2004

（4）戈东方.电力工程电气设备手册一次部分[M].北京：中国电力出版社，2002 （5）曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料[M].东南大学出版社，2004 （6）陈生贵.电力系统继电保护[M].重庆：重庆大学出版社，2003

3．进度安排 1 2 3 4 5 6 7 设计（论文）各阶段名称 了解设计内容及要求，熟悉设计题目。收集与设计有关的相关资料并阅读。 初步完成电气主接线设计，完成主接线、主变及站用变的选择（容量计算、台数和型号的选择）。绘出主接线完成站用系统接线设计 完成短路计算 完成电气设备的选择 完成防雷接地设计以及总平面布置和配电装置设计。 完成毕业设计论文及图纸的绘制。准备答辩。 辅导答疑： 每周一 下午 2：30～ 3：30 每周四 晚上 8：00～10：00 注：本表一式三份，系、指导教师、学生各一份

起 止 日 期 第5周 第6、7周 第8周 第9周 第10周 第11、12、13周 第14周

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220KV变电所电气部分设计

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（其中备用2回）。

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，其他地区变电所进线总负荷为100MVA。10kV侧总负荷为35000kVA，ⅠⅡ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 cos0.9

110kV侧 cos0.8510kV侧 cos0.8Tmax3600小时/年

Tmax4600小时/年

Tmax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。

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28C，年平均气温16C，绝对最高气温为40C，土壤温度

°

为18C。

7、 该变电所位于市郊生荒土地上，地势平坦、交通便利、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： 4、电气设备配置 5、其它设计

(a）进行继电保护的规划设计。（简略） (b）进行防雷保护的设计。 (c) 220kV高压配电装置设计。

四、设计成果

1、编制设计说明书。

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2、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）。*

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主要设备清单表

220KV侧 序 号 1 2 3 4 5 设 备 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 避雷器 数 量 9 36 18 1 1 110KV侧 6 7 8 9 10 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 避雷器 3 11 6 1 1 10KV侧 11 12 13 14 15 16 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 避雷器 限流电抗器 3 7 4 1 1 1 变压器 17 18 主变压器 所用变压器 2 2 SFPS7—180000/220 S9—250/10 SN10—10G/5000 GN10—10T/5000 LMZD—10（11000/5） JDJ—10 FZ—10 XKK—10—4000—12 SW4—110/1000 GW4—110D/10000—80 LCWDL—110/（2×600/5） JCC—110 FZ—110J 型 号 SW6—220/1200 GW4—220D/1000—80 LCW—220（4×300/5） JCC2—220 FZ—220J

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毕 业 设 计（论 文）文 献 综 述

题 目：

系 别：

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

教 研 室：

提交时间：

220KV变电站电气部分设计

电子与信息工程系

电气工程及其自动化

电气教研室

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文献综述

1 变电站的概述

随着经济的发展，工业水平的进步，人们生活水平不断的提高，电力系统在整个行业中所占比例逐渐趋大。现代电力系统是一个巨大的、严密的整体。各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。由于变电站的设计内容多，范围广，逻辑性强，不同电压等级，不同类型，不同性质负荷的变电站设计时所侧重的方面是不一样的。设计过程中要针对变电站的规模和形式，具体问题具体分析。

变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施， 它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力系统的变电站大致分为四大类：升压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。[1] 结合我国电力现状，为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，优化发展变电站，规划以220KV、110KV、10KV电压等级设计变电站。从我国目前部分地区用电发展趋势来看，新建变电站应充分体现出安全性、可靠性、经济性和先进性。在此我为了满足某地区的要点需要，提高电能质量。我拟建一座220KV变电站。[2]

2 220KV变电站电气部分部分设计的内容

变电站设计的内容力求概念清楚，层次分明，结合自己设计的原始资料，参考变电站电气设计工程规范，经过大量翻阅工作，了解设计基本过程，从而进一步指导设计内容的开展。现将自己查阅文献的工作归述为：通过查阅馆藏书籍，课本和网络资源，了解电力工业的有关，技术规程等方面知识，理清自己的设计思路，查询有关电气设备等最新动态价格及参数。从而为自己的设计提供有力的依据。[3]

通过查阅文献，进行论述，提出我的设计思路和具体设计内容，以便于为设计工作提供有理可据的参考价值。通过查阅变电站设计规程，了解发变电站设计的一般过程及相关的设计规程，明白了自己要设计一个变电站的设计内容，清楚设计任务。如电气主接线设计，短路计算，设备的选择，防雷接地等。树立了正确的设计思路，主要涉及以下内容：

1. 电气主接线是变电站设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节，主接线的拟定直

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接关系着变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。结合原始资料分析，以及各种接线方式的优缺点，适用范围进行综合比较，确定出最终的接线方案；[1][2]

2. 在变电站的选型应根据其容量和台数、主变压器形式等进行选择；[1][3]

3. 短路电流计算是为了更好地选择电气设备，继电保护的配置及整定等，了解了电力系统的短路计算知识，学习了短路计算的方法，从而完成自己的设计中的短路计算部分；[1][3][4]

4. 导体及电气设备选择是设计的主要内容之一，因电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样，具体的选择方法也不完全相同，但是对它们的基本要求是一致的，电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验热稳定和动稳定；[1][3]

5. 高压配电装置在电力系统中起着接受和分配电能的作用，从中了解到了电气布置知识，通过对配电的基本要求，设计原则的了解，为自己的设计做了较合理的布置；[1][3]

6. 电力系统的安全性主要体现在继电保护方面，结合继电保护的作用，基本要求（选择性、速动性、灵敏性、可靠性）主要对变压器的差动保护（主保护）、过电流保护（后备保护）、过负荷保护进行了讲解和简单介绍；[3][8]

7. 为了确保变电站的安全，结合防雷保护知识，防雷技术主要从两个方面:一是雷直击于发电厂,采取了装设避雷针的方法;二是发电厂的雷电入侵波采取装设阀式避雷器的防雷保护措施；

[3][5]

8. 最后参考《国家电力公司农村电网工程典型设计〔第二分册〕》、《电气CAD》书籍知识，

了解我国在发电厂设计工作中电气具体的布置规划，同时参考其绘图，编号等要求，为自己的设计绘制了主接线图、平面图和断面图。[3][13]

可见，通过以上的文献查阅工作，为自己的论文设计提供了有力的依据。弥补了自己的知识欠缺处。使自己的论文设计更合理化，更规范化。由于自己的设计由于能力有限，难免有不足之处，还请大家批评指正。

3 目的和意义

本次毕业设计将是对我四年来学习的一次综合测试。通过这次设计实践工作，会使我学到许许多多书本上没有的东西，让我养成“严谨、活泼”的工作作风，掌握发电厂电气部分初步设计的过程。这将是对所学知识进行的一次实践，使电气专业知识得到巩固和加深，逐步提高解决问题的能力。

通过本次设计，我将得出以下结论：可靠、优质的供电是现代化大都市的重要标志。为此目word文档 可自由复制编辑

的，需要采用相当复杂的技术。其难度往往不亚于超高压输电技术。过去，对配电系统的发展未给于应有的重视，欠帐甚多。研究采用配电新技术，提高供电的可靠性和电能质量已是十分紧迫的任务。

参考文献

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