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220kV

来源：小侦探旅游网

目录………………………………………………………………………………………………...1 220KV区域变电所的设计………………………………………………………………………..4 1变电所的原始资料………………………………………………………………………………5 1.1变电所的规模………………………………………………………………………………….5 1.2变电所的基本数据…………………………………………………………………………….5 1.2.1220kV侧基本数据…………………………………………………………………………...5 1.2.2llOkV侧基本数据……………………………………………………………………………5 1.3所址情况……………………………………………………………………………………….6 1.4系统和保护要求……………………………………………………………………………….6 1.5设计依据……………………………………………………………………………………….6 2变电所的设计……………………………………………………………………………………7 2.1主变压器容量，台数及形式的选择………………………………………………………….7 2.1.1概述…………………………………………………………………………………………7 2.1.2主变压器台数的选择………………………………………………………………………..7 2.1.3主变压器容量的选择………………………………………………………………………..7 2.1.4主变压器型式的选择………………………………………………………………………..8 2.1.4.1主变压器相数的选择……………………………………………………………………...8 2.1.4.2绕组数的选择……………………………………………………………………………...8 2.1.4.3主变调压方式的选择……………………………………………………………………...8 2.1.4.4连接组别的选择……………………………………………………………..…………….8 2.1.4.5容量比的选择……………………………………………………………………………...9 2.1.4.6主变压器冷却方式的选择………………………………………………………………...9 2.1.5主变压器容量的确定计算…………………………………………………………………..9 2.1.6所用变压器容量的选择……………………………………………………………………..9 2.1.7所用变压器容量的选择计算………………………………………………………………10 2.2电气主接线的选择…………………………………………………………………………...10 2.2.1概述…………………………………………………………………………………………10 2.2.2主接线的方式选择…………………………………………………………………………11 2.2.2.1单母线接线……………………………………………………………………………….11 2.2.2.2单母线分段……………………………………………………………………………….11 2.2.2.3单母线分段带旁路……………………………………………………………………….12 2.2.2.4桥式接线………………………………………………………………………………….12 2.2.2.5 3/2断路器接线…………………………………………………………………………...12 2.2.2.6双母线接线……………………………………………………………………………….12 2.2.2.7双母线分段接线………………………………………………………………………….12 2.2.2.8选择设计方案…………………………………………………………………………….13 3变电所短路电流计算…………………………………………………………………………..16 3.1概述…………………………………………………………………………………………...16 3.2短路计算的目的及假设……………………………………………………………………...16 3.2.1短路电流计算目的…………………………………………………………………………16 3.2.2短路电流计算的一般规定…………………………………………………………………16 3.2.3短路计算基本假设………………………………………………………………………….17 3.2.4短路电流计算基准值………………………………………………………………………17

3.2.5短路电流计算的步骤……………………………………………………………………….17 3.2.6短路电流计算……………………………………………………………………………….17 3.2.6.1短路计算的基本假设……………………………………………………………………..17 3.2.6.2计算参数…………………………………………………………………………………..18 3.2.7等值网络简化及计算……………………………………………………………………….19 3.2.7.1 220kV母线发生三相短路………………………………………………………………..19 3.2.7.2 llOkV母线上发生三相短路……………………………………………………………...20 3.2.7.3 lOkV母线值发生三相短路………………………………………………………………21 4变电所电气设备的选择………………………………………………………………………...23 4.1概述……………………………………………………………………………………………23 4.1.1电气设备的选择原则……………………………………………………………………….23 4.1.2电气设备选择的技术条件………………………………………………………………….23 4.2断路器的选择…………………………………………………………………………………24 4.2.1按开断电流选择…………………………………………………………………………….25 4.2.1.1短路分断电流的选择……………………………………………………………………..25 4.2.2断路器选择………………………………………………………………………………….25 4.2.2.1 220kV侧断路器…………………………………………………………………………..25 55kA……………………………………………………………………………………….26 4. 2.2.2 llOkV侧断路器…………………………………………………………………………..27 80kA……………………………………………………………………………………...27

4. 2.2.3 lOkV侧断路器…………………………………………………………………………...28 4.3隔离开关的选择………………………………………………………………………………29 4.3.1栅述………………………………………………………………………………………….29 4.3.2隔离开关选择计算………………………………………………………………………….29 4.3.2.1 220kV侧隔离开关………………………………………………………………………..29 4.3.2.2 llOkV侧隔离开关………………………………………………………………………...30 4.4高压熔断器的选择……………………………………………………………………………32 4.5互感器的选择…………………………………………………………………………………32 4.5.1电流互感器的选择依据…………………………………………………………………….32 4.5.2电流互感器选择计算……………………………………………………………………….34 4.5.2.1 220kV侧电流互感器……………………………………………………………………..34 4.5.2.2 llOkV侧电流互感器……………………………………………………………………...35 4.5.2.3 lOkV侧电流互感器……………………………………………………………………....35 4.5.3电压互感器的选择………………………………………………………………………….36 4.5.4电压互感器的选择………………………………………………………………………….37 4.5.4.1 220kV侧电压互感器……………………………………………………………………..37 4.5.4.2 llOkV侧电压互感器……………………………………………………………………...37 4.5.4.3 lOkV侧电压互感器………………………………………………………………………38 4.6母线的选择……………………………………………………………………………………38 4.6.1裸导体的选择和校验……………………………………………………………………….38 4.6.3.1 220kV侧母线的选择……………………………………………………………………..39 4.6.3.2 llOkV侧主母线选择……………………………………………………………………..41 4.6.3.3 lOkV侧母线选择………………………………………………………………………...44 4.7无功补偿及补偿装置的选择………………………………………………………………...46

4.7.1概述………………………………………………………………………………………….46 4.7.2补偿装置的确定…………………………………………………………………………….47 4.7.3补偿装置容量的选择……………………………………………………………………….48 5变电所的保护设计……………………………………………………………………………...49 5.1主变压器保护…………………………………………………………………………………49 5.1.1概述………………………………………………………………………………………….49 5.1.2.4变压器的零序过流保护…………………………………………………………………..52 5.2限流电抗器的选择……………………………………………………………………………52 5.2.2电抗器百分数的选择……………………………………………………………………….52 5.2.3热稳定和动稳定的检验…………………………………………………………………….53 5.3防雷及接地体设计…………………………………………………………………………....53 5.3.1概述………………………………………………………………………………………….53 5.3.2防雷保护的设计……………………………………………………………………………. 5.3.2.1避雷针的配置原则……………………………………………………………………….. 5.3.2.2避雷器的配置原则……………………………………………………………………….. 5.3.3接地装置的设计…………………………………………………………………………….55 5.3.4主变压器中性点放电间隙保护…………………………………………………………….55 5.3.5变电所的防雷保护设训…………………………………………………………………….55 6电气总平面布置及配电装置的选择…………………………………………………………...57 6, 1概述…………………………………………………………………………………………...57 6.1.1配电装置特点……………………………………………………………………………….57 6.1.2配电装置的基本要求……………………………………………………………………….57 6.1.3配电装置的设计原则……………………………………………………………………….57 6.2电气总平面布置………………………………………………………………………………60 6.2.1电气总平面布置的要求…………………………………………………………………….60 6.2.2电气总平面布置…………………………………………………………………………….60 6.2.2.1 220kV高压配电装置……………………………………………………………………..61 6.2.2.2 llOkV高压配电装置……………………………………………………………………...61 6.2.2.3道路………………………………………………………………………………………..61 7结论……………………………………………………………………………………………...61 参考文献…………………………………………………………………………………………..63

220KV区域变电所的设计詹庆勋

摘要：随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素。为保证正常的供配电要求，各地都在兴建一系列的供配电装置。本文针对220kV区域变电所的特点，阐述了220kV区域变电所的设计思路、设计步骤，并进行了相关的计算和校验。文中介绍的 220kV区域变电所的设计方法、思路及新技术的应用可以作为相关设计的理论指导。

关键词：区域变电所；设计方法；供配电前言

近十年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。变电所的规划、设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发和利用动力资源，用最少

的支出（含投资和运行成本）为国民经济各部门与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。这里所指的“充足”，从国民经济的总体来说，是要求变电所的供电能力必须能够满足国民经济发展和与其相适应的人民物质和文化生活增长的

需要，并留有适当的备用。变电所由发、送、变、配等不同环节以及相应的通信、安全自动、继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展，又经历了规划、设计、建设和生产运行等不同阶段。各个环节和各个阶段都有各自不同的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个有关阶段，都要制订相应的专业技术规程和一些技术规定。但现代变电所是一个十分庞大而又高度自动化的系统，在各个专业系统之间和各个环节之间，既相互制约又能在一定条件下相互支持和互为补充。为了适应我国国民经济的一陕速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，瞻前顾后，需要设计出一系列的符合我国各个地区酌用以供电的变电所，用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效益。

本次所设计的课题是某地;x 220kV区域变电所的设计，该变电所是一个地区性重要的区域变电历，匹主要承担220kV及llOkV两个电压等级功率的交换，把接受功率主要送往i.10 kV侧线路。因此此次220 kV区域变电所的设计具有220 kV、110 kV及lOkV三个电压等级。220kV侧为主功率输出，llOkV侧以接受功率为主，lOkV主要用于本所用电以及无功补偿。本次所设计的变电所是枢纽变电所，全所停电后，将影响整个地区以及下一级变电所的供电。 1变电所的原始资料 1.1变电所的规模

本次变电所设计为一区域性变电所，必供给附近地区的负荷。本期工程先安装一台变压器，最终装设两台同容量变压器，设计中留有扩建的余地；初步设计调相机为2×60MVA，本期先建成一台。

本期工程量，220kV出线本期4回；llOkV出线共6回，lOkV出线共10回。系统进线2回；临时电源进线1回。 1.2变电所的基本数据

1.2.1220kV侧基本数据

系统负荷功率因数为0.9，最大负荷利用小时数为4000小时，同时率为0.9，阻抗为0，034，

1.2.2llOkV侧基本数据

110 kV的最大地区负荷，综合总负荷240MW，负荷功率因数为0.9，阻抗为 0. 1，最大负荷利用小时数为4500小时，同时率为0.9。 1.3所址情况

本所所处地区绝对最高温度40℃，最热月平均气温30℃，年平均气温15℃，土壤温度17℃，最大飞速25m／s微风风速小于5m／s。本所所址交通便利，附近有省级公路通过，空气无污染，地震强度为6度。变电所在系统中的位置如图1-1所示。图1-1 变电所联接系统图 1.4系统和保护要求

根据设计规范，本期拟设220kV各线在B、C相有载波通道，在A、B相有保护通道。线路对侧有电源，要求同期，电压互感器装于A相。

拟设llOkV电压互感器装于各线路A相。 1.5设计依据

规程（包括《变电所（或发电厂）设计技术规程》、《继电保护和自动装置设

计技术规程》、《电气测量仪表装置设计技术规程》等），《电力工程设计手册》„， <电力工业常用设备用册》，《发电厂电气部分》等教材。 2变电所的设计

2.1主变压器容量，台数及形式的选择 2.1.1概述

在各电压等级的变电所中，变压器是变电所中的主要电气设备之一，它担任着向用户输送功率，或者在两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统5～10年的发展规划综合分析，合理选择。否则，将造成经济技术上的不合理。如果主变压器容量过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且还会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备也未必能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。

在生产上电力变压器分为单相、三相、双绕组、三绕组、自耦以及变压器等，在选择主变压器时，要根据原始资料和设汁变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，从经济性方面来选择主变压器。

选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。

2.1.2主变压嚣台数的选择

由原始资料可知，本次所设计的是220kV区域变电所，它是以220kV输出功率为主。把所受的功率通过主变传输至llOkV及lOkV毋线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，因此选择主变压器台数时，要确保供电的可靠性。

为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资增大，同时增大了占用面积和配电设备及用电保护的复杂性，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。而且还会造成中压侧短路容量过大，不宜选择轻型设备。考虑到两台主变压器同时发生故障机率较小。适用远期负荷的增长以及扩建！而当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。故选择两台主变压器互为备用，近期先建成一台。

2.1.3主变压器容量的选择

主变压器容量一般按变电所建成近期负荷，5～10年的规划负荷选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合，该所近期和远期负荷都给定，所以应按近期和远期总的负荷来选择主变压器的容量，根据变电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，应考虑当一台变压器停运时，其余变压器容量在过员荷能力允许时间内，保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%～80%。该变电所是按 70%全部负荷来选择。因此装设两台变压器以供变电所用。当一台变压器停运时，可保证对60%负荷的供电，考虑到变压器的事故过负荷能力为40%，则可保证98%负荷供电，而高压侧220kV母线的负荷不需要跟主变压器倒送，因为该变电所的电源引进线是220kV侧引进的。其中，中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至各母线上。lOkV母线上有负荷，主要用来无功补偿用。即：

主变压器的容量为S总=0.7（S

中压侧

低压侧

）。

2.1.4主变压器型式的选择

2.1.4.1主变压器相数的选择

当不受运输条件时，在330kV以下的变电所均应选择三相变压器。而选择主变压器的相数时，应根据变电所的基本数据以及所设计变电所的实际情况来选择。

单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，同时配电装置以及继电保护和二次接线的复杂化，也增加了维护及倒闸操作的工作量。

本次设计的变电所，位于市郊区，交通便利，不受运输等条件，所址建在平原地区，故本次设计的变电所应选用三相变压器， 2.1.4.2绕组数的选择

在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以土或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变压器宜采用三绕组变压器。

一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所谩计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护中安装调试灵活，操作上满足各种继电保护的需求，工作量少及占地面积小，价格适宜等因素，故本次设计的变电所选择三绕组变压器。 2.1.4.3主变调压方式的选择

为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220kV及以上网络电压应符合以下标准：

①枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网蓼i定电压的1～1.3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。

②电网中任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%～100%。调压方式分为两种，一种是不带负荷切换，称为无载调压，调整范围通常在 ±5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。 2.1.4.4连接组别的选择

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。全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点，而且全星形接法，零序电流没有通路，相当于与钋电路断开，即零序阻抗相当于无穷大，对单相及两相接地短路都有利，同时便于接消弧线圈短路电流。但是三次谐波无通路，将引起正弦波的电压畸变，对通讯造成干扰，也影响保护整定的准确度和灵敏度。如果影响较大，还必须综合考虑系统发展才能选用。我国规定llOkV以上的电压等级的变压器绕组常选用中性点直接接地系统，而且还要考虑到三次谐波的影响，会使电流、电压畸变。采用三角形接法可以消除三次谐波的影响。所以应选择Y。/Y。／△接线方式。故本次设计的变电所选用主变压器的接线组别为：Y。lY。／ △-12 -11。

2.1.4.5容量比的选择

由原始资料可知，llOkV中压侧为接受功率绕组，而lOkV侧主要用于本身所用电以及无功补偿装置，所以容量比选择为：100／100/50。

2.1.4.6主变压器冷却方式的选择

主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。

自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。

强迫油循环水冷却：虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。所以，选择强迫油循环风冷却方式．， 2.1.5主变压器容量的确定计算根据变电所的基本数据可得：

(1) llokV侧最大负荷：近期为240MW，同时率为0.9，其中一台事故停用后，其余主变压器的容量应保持该所全部负荷的60%以上。 S1=

PKO=

2400.90.90.6144（MVA）

因选择两台主变压器，选择型号为：OSFPS7 - -120000/220 额定电压：高压220±2×2.50//kV，中压121kV，低压10. 5kV 阻抗电压%：高一中：08- /4%高一低：8-10%中一低：18 -24% 容量比为： 100/100 //l:0 连接组标号：Yo／Yo／△-12 -11 空载电流： 0.8%

空载损耗： 70kW 短路损耗： 320kW

2.1.6所用变压器容量的选择

对于枢纽变电站，总容量为60MVA及以上的变电所，装有水冷却或强迫油循环冷却的主变压器以及装有同步调相机的变电所，均装设两台所用变压器，分别接在最低一级母线的不同分段上，对装有两台所用变压器时，采用单母线分段接线方式。由于本次设计的变电所，采用两台120MVA的主变压器，故采用两台所用变压器，互为备用。且容量相等，一台停运时，另一台承受全部负荷。所用变压器负荷计算采用换算系数法，不经常短时及不经常持续运行的负荷均可不列入计算负荷。当有备用所用变压器时，其容量应与工作变压器相同。所用变压器容量按下式计算： S≥K1∑ P1+∑ P2

S-所用变压器容量(kVA)

∑Pl -所用动力负荷之和(kW)

K1一所用动力负荷换算系数，一般取Ki= 0.85 ∑P2 -电热及照明负荷之和(kW)

所用电的接线方式，在主接线设计中，选用为单母线分段接线，选两台所用变压器互为备用，每台变压器容量及型号相同，并且分别接在不同的母线上。 2.1.7所用变压器容量的选择计算

根据估算，考虑一般变电所所需，拟设计如下：

名称第一段母线容量(kW) 第二段母线容量(kW)

变压器修理动力其他动力变电所空调动力电热

P1 34. 29

P2 42.6 46.9 P3 15 15 P4 43.8 43. 92

照明 P5 27. 13 27. 57 调相机拖动设备P。

S= Ki∑Pi+∑P2

即第一段母线总容量：∑P1=o. 85(P1+P2+P3)+P4+P5

=0. 85(34. 29+42. 6+15) +43. 8+27. 13 = 149 (kVA)

第二段母线总容量：∑P2=o．85(P2+P3)+P4+P5

=0.85( 46. 9+15) +43.92 +25. 57=122.1(kVA) 故变电站所用变压器的总容量为：S=K1∑P1+∑P2=149+124.1 = 271.1(kVA)

历以选择两台Sq - 315/10型号的所用变压器互为备用。额定电压： 10 kv 阻抗电压(%)： 4

连接组标号： Y／Yo-12 2.2电气主接线的选择 2.2.1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汇集和分配电能的电气主回路，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，并且对电气设备的选择、配电装置、继电保护和控制方式的选定有较大影响。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。

1)可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，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。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。

(2)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，母线及继电保护设备，进行安全检修，而不致于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。

(3)经济性：主接线在满足可靠性、灵活吐要求的前提下做到经济合理。 1)投资省：主接线应简单清晰，以节乡t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，要能使控制保护不过复杂，以利于运行并节约二次设备和控制电缆投资；耍能短路电流，以便选择价格合理的电气设备或轻型电器；在终端或分文变电所推广采用质量可靠的简单电器；

2)占地面移j小：主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在不受运输条件许可下，都采用三相变压器，以简化布置。

3)电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压而增加电能的损失。 2.2.2主接线的方式选择

电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清咿、运行方便，有利于安装和扩建。而本所各电压等级进出线均超过四回，所以采用有母线的连接方式。 2.2.2.1单母线接线

单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。

单母线按线适用于110～220kV配电装置的出线回路数不超过两回，35～ 60kV，配电装置的出线回路数不超过3回，6～lOkV配电装置的出线回路数不超过5回，才采用单母线接线方式，故不选择单母线接线方式。

2.2.2.2单母线分段

用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电或不致于使重要用户停电。但是，一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母线分段适用于：llOkV～ 220kV配电装置的出线回路数为8～10回，35～60kV配电装置的出线回路数为4～8回，6～lOkV配电装置出线为6回及以上，则采用单母线分段接线。 2.2.2.3单母线分段带旁路

这种接线方式适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级35～110 kV 的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。 2.2.2.4桥式接线

当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。

内桥接线适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除时，采用内桥式接线。当变压器故障时，需停相应的线路。

外桥接线适合于输电线路较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换或系统有穿越功率的线路。为检修断路器QF，不致引起系统开环，有时增谩并联旁路隔离开关以供检修QF时使用。当线路故障时需停止运行相应的变压器。

所以，桥式接线可靠性较差，虽然它有使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。 2.2.2.5 312断路器接线

两个元件引线用三台断路器接在两组母线上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。

2.2.2.6双母线接线

它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一组母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。对于，llOkV～220kV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，llOkV～220kV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，( llOkV)或5回(220kV)时，一般应装设专用旁路断路器和旁路母线。

2.2.2.7双母线分段接线

双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可以宪全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在1 1回及以下时，母线不分段。

综上几种主接线的优缺点和可靠性及经济性，根据设计的原始资料可知该变电所选择双母线接线方式。

为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。

当llOkV出线为7回及以上，220kV出线在4回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。 2.2.2.8选择设计方案

由设计方案确定的负荷情况：220kV总4回，llOkV总6回。可以确定该变电所主接线采用以下三种方案进行比较： (1)方案一

220kV采用双母线带旁路母线接线方式，llOkV也采用双母线带旁路母线接线，根据《电力工程电气设一一手册>可知，220kV出线5回以上，装设专用旁路断路器，考虑到22Ckv总4回，装设专用母联断路器和旁路断踣器。根据《电力工程电气设计手册》、<发电厂电气部分》和变电所的基本数据，220kV主接线形式如图2-1:

WLl WL 2 共4回 WL 3 WL 4

┏━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━┳━┓ ┃ J ┃L J ┃L J ┃L o ┃L ┃ ┣━━━┻━━━━┻━┳━━━━┳━━━━━━┳━┻━━━━┻━┫ ┃ ● { { ┃ ┃ ÷ { ┃ ■ 斗 ┃ ┃ ■ 一 ┃ ┃一上 ┃ 、 1 ┃ ┃ 、 1 ┃ 、 ┃ ┃ ┃

┃ 上上 ┃ ┃上 ┃ 上上 ┃ ┃220kVn 、] ] ┃ ┃1 ┃ ) )7 7； ┃ ┣━━━━━━━━━━╋━━━━┻━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ l l ┃ l l ┃ l l l ┃ ┣━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ ┃ J_ _L ┃ J_ J_ ┃ ┃ ┃ j:F, ┃ j,F2 ┃ ┃ ┃j ┃．j ┃ ┗━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━┛ S1s2

图2-1 220kV主接线形式图

llOkV母线上负荷为总6回出线，根据《电力工程电气设计手册》可知，llOkV 出线为8回及以上时装设专用旁路断路器。而由原始资料可知，llOkV出线为8 回，装设专用母联断路器和旁路断路器。根据《电力工程电气设计手册》、《发电厂电气部分》和原始资料，llOkV主接线形式如图2-2:

WLl WL2 WL 3 WL 4 ┏━━━┳━┳━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━┳━━┓ ┃ J ┃ ┃L 哭6倒 J ┃L J ┃L ┃ ┣━━━┻━┻━━━━━┳━━━━━━━┳━┻━━━━┻━━┫ ┃ 、÷ C 、J ┃ ‘i ‘ ┃ j j ┃ ┃ j 一 ┃ ┃ ┃ ┃ 、、 ┃ ┃ ┃ ┃ 上上 ┃ 上 ┃ ┃ ┃llOkVl ]] 、] ┃ 7 7 ┃ r'i ir ┃

┣━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫ ┃ l ┃ l l ┃ l l l ┃ ┣━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━━┫ ┃ ┃ _L J_ ┃ J_ J_ _L ┃ ┃ ┃ ≦F， ┃ ≧ I ┃ ┃ ┃ ┃ ＼ 0F2 ┃ ┃ ┃—二] ┃____二∑ ┃ ┗━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━━━┛ 01

上 S2

图2-2 110kV主接线形式图

lOkV，因拟用来做无功补偿装置使用，可采用单母线分段接线方式。出线回路数为10回、接线形式图2-3: 共5回 WLl WLl 1 ≥

1- 1

可采用单母线分段接线方式。出线共5回 WL 3 钟：．4

工 r l 、 2 立 0F l

工 v /-l II 斗州 S1

图2-3 10kV主接线形式图

其接线特点．

1) 220kV、llOkV都采用双母线带旁路，并且设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致于破坏双母线接线的固有运行方式并且不致于影响停电。 2) lOkV虽然无负荷，但有所用电及无功补偿装置，如采用单母线接线时，接线简单清晰，设备少，操作方便等优点。如果某一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电，将影响全变电所的照明及操作电源、控制电源保护等。以上接线的缺点：

lOkV采用单母线运行时，操作不够灵活、可靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电。

(2)方案二

1) 220kV采用312接线，每一回路经一台断路器接至母线，两回路间设一联络断路器形成一串，运行时，两组母线和全部断路器都投入工作，形成环状供电，具有较高的供电可靠性和运行灵活性。

2) llOkV近期出线6回，可采用双母线接线方式，出线断路器检修时，

可通过“跨条”来向用户供电。而任一母线故障时，可通过另一组母线供电。但由于双母线故障机率较小，故不考虑。

3) lOkV采用单母线接法，线路用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障母线分开后才能恢复非故障的供电。

其接线的特点：

1) 220kV采用3/2接线万式时，任一母线故障或检修，均不致于停电，

除联络断路器故障时与其相连的两回线路短时停电外，其它任何断路器故障或检修都不会中断哄电，甚至两组母线网时故障（或一组检修，另一组故障时）的极端情况下，功率仍能继续输送。

2)llOkV采用双母线接线方式，出线回路较多，输送和穿越功率较大，母

线事故后能尽快恢复供电，母线和母线设备检修时可以轮流检修，不至中断供电，一组母线故障后，能迅速恢复供电，而检修每回路的断路器和隔离开关时需要停电。

3) lOkV采用单母线隔离开关分段：不够灵活．当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电，当一段母线或母线隔离开关故障或检修，该母线的回路都在检修期间内停电。优点：方案一220kV、：。lUkV都采用双母线带旁路，并且设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致破坏双母线接线的固有运行方式，及不致影响停电。可靠性高于方案二，但方案一lOkV采用单母线运行时，操作不够灵活、可

靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电。其可靠性不如方案二。 (3)方案三

1) 220kV、llOkV都采用双母线带旁路，并且设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致于破坏双母线接线的固有运行方式及影响停电。

2) lOkV虽无出线，但为了满足变电所用电的可靠性，有用装设两台所用变压器，力互备方式运行，其接线方式为单母线分段接线方式。其接线方式的特点：

1)双母线带旁路母线，并设专用的旁路断路器，其经济性相对来是提高了，但是保证了各段出线断路器检修和事故不致影响供电的情况下，而且也不会破双母运行的特性，继电保护也比较容易配合，相对来可靠性即提高了。 2) lOkV为了保证所用电可以从不同段两出线取得电源，同时一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。

以上三种方案相比较，方案三的可靠性略高于方案一，其经济性略低于方案二，操作灵活性居于方案一、三之中，根据变电所的基本数据，方案三满足要求，而且根据可靠性、灵活性、经济性，只有方案三更适合于本次设计切身利益，故选择方案三。

3变电所短路电流计算 3.1概述

电力系统的电气设备在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会破坏用户的正常供电和电气设备的正常运行。

短路是电力系统的严重故障，所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地系统）发生通路的情况。在三相系统中，可能发生的短路有：三相短路，两相短路，两相接地短路和单相接地短路。其中，三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样仍处于对称状态，其他类型的短路都是不对称短路。

电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短路较少，三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生，其情况较严重，应给以足够的重视。因此，我们都采用三相短路来计算短路电流，并检验电气设备的稳定性。

3.2短路计箅的目的及假设 3.2.1短路电流计算目的

短路电流计算目的是：

1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。

2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。 3)在设计屋外高压配电笺置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离。

4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。

5)按接地装置的设计，也需用短路电流。 3.2.2短路电流计算的一般规定短路电流计算的一般规定是：

1)验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流，应按工程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5～10 年）。确定短路电流计算时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按只在切换过程中可能并列运行的接线方式。

2)选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。

3)选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点时，应按选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点。

4)导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算。 3.2.3短路计算基本假设短路计算基本假设是：

1)正常工作时，三相系统对称运行；

2)所有电源的电动势相位角相同；

3)电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小而发生变化；

4)不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；

5)元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响； 6)系统短路时是金属性短路。 3.2.4短路电流计算基准值

高压短路电流计算一般只计算各元，牛的电抗，采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：

基准容量：S g =100MVA.

基准电压：Ug (KV) 10.5 1 1 5 230 基准电流： Ij ( KA) 5.5 0.502 0.251 3.2.5短路电流计算的步骤

1)计算各元件电抗标幺值，并折算到同一基准容量下； 2)给系统制订等值网络图；

3)选择短路点；

4)对网络进行化简，把供电系统看成为无限大系统，不考虑短路电流周期

分量的衰减求出电流对短路点的电抗标幺直，并计算短路电流的标幺值、有名值；标幺值：Id﹡=

1Xd

有名值：I di= Id﹡ lj

5)计算短路容量、短路电流冲击值；短路容量： S=3Ug I〞短路电流冲击值： Icj= 2.5 5 I〞 6)列出短路电流计算并得出结果。 3.2.6 短路电流计算

3.2.6.1短路计算的基本假设

选取Sg=100MVA，UB=230kV，系统阻抗归算到基准容量：U g = 100MVA，由变电所的基本数据及短路点的开断能力取220kV侧系统阻抗为 0.034，llOkV侧系统阻抗为0.17，即系统如图3-1: 图3-1 220kV侧-110kV侧系统阻抗图

3.2.6.2计算参数

所选择变压器的参数如表3-1：

表3-1 变压器的参数

各绕组等值电抗

Vs(l-2)%取10%，Vs（2-3）%取 20% ，Vs（3-1）%取30%

其中l代表高压端，2代表中压端。3代表低压端。则： Vs1%= =Vs2%=

1212121212（Vs(l-2)% + Vs（3-1）%- Vs（2-3）%） (10+30-20) = 10 （Vs(l-2)% + Vs（2-3）%- Vs（3-1）%）

=(10+20-30) =0 Vs3%= =

（Vs（2-3）% +Vs（3-1）%- Vs(l-2)%） (20 + 30-10) =20

各绕组等值电抗标么值为： Xl=

，Sj 10 100

等孚×妾，而×面2 0.083 V岛%×Sj

X2 2100 S 0 100 。 lOO SN： 2100×面2 0

llOkV

r+ I C~ r+ 1 2 r+ 1 2 1 1 2 r+ I C~ x．：旦坐×兰 3 100 SN 20 100

100×120202 0.167

根据上述计算结果可以制订系统网络图如图3-2: 220KV o.os

0 1 6

图3-2 变压器各绕组等值I；l抗图 3.2.7等值网络简化及计算

3.2.7.1 220kV母线发生三相短路

当220kV母线发生三相短路时，即d1点短路时lOkV母线侧因没有电源，无法向220kV侧提供短路电流，即可略去不计。网络简化如图3-3；

图3-3 220kV母线发生三相短路网络简化图

把X1∥X3计为X6，即：

X6= X1∥X3= 0.083∥0.083 =0.045 把X5+X6=X7，即：

X7 =X5+X6 =0.17+0.0415=0.2115 Id1=

10.03410.2115+ =34.14

换算到220kV短路电流有名值为： I﹡= Id1

SB3Ub=34.141003230=8.57(KA)

取K=1.8

短路电流全电流最大有效值为：

Ich =12(KU1)I〞=12(1.81)2 I〞 = 1.511〞 Ich = 1.51x 8.57=12.94(kA)

当不计周期分量衰减时冲击电流为： ich=2Kch I〞=2×1.87 I〞 = 2.55 I〞=2.55×8.57 =21.85 (kA) 短路容量为：

S=3UB I〞=3×230×8.57=3414.05 (MVA)

3.2.7.2 llOk-r坶线上发生三相短路

当llOkV母线上发生三相短路时，即d2的等值网络简化如图3-4： 220KV 1 0 083 2 0 083

图3-4 110kV母线发生三相短路网络简化图

X6=X1//X3 = 把 X4 +X6 = X7即:

X7=X4 +X6 =0.034+0.0415 = 0.0755 Id2﹡=

10.075510.1720.0832=0.028

+=19.13

换算到llOkV的短路电流有名值为： I〞= Id2﹡

SB3Ub=19.131003115=9.6(KA)

短路电流全电流最大有效值为：

Ich =1.51 I〞= 1.51x9.6 =14.5(kA) 短路电流的冲击值为：

Ich = 2.55 I〞= 2.55×9.6=24.48(kA) 短路容量为：

S=3UB I〞=3×1 15×9.6=1912.18(M VA) 3.2.7.3 lOkV母线值发生三相短路

当lOkV母线值发生三相短路，即d3的等值网络简化如图3-5：

图3-5 10kV母线发生三相短路网络简化图把 X1∥X3=X9 X4∥X6=Xl0

X9= Xl∥X3=

X10= X4∥X6=

0.16720.0832=0.0415

=0.0835

Xll=X7+ X9= 0.034+0.0415=0.0755 把X11X8X10星形变换成三角形，即： X12= Xll+ X10 +

X11X10X8

= 0.0755+0.0835+ = 0.196 X13 = X8 +Xl0+

0.07550.08350.17

X8X10X11

=0.17+0.0835+ =0.44 Id3﹡=

10.1960.170.08350.0755

10.44=7.37

换算到lOkV侧有名值：

I〞= Id3﹡×

SB3Ub=7.37×

100310.5=40.52(kA)

短路电流全电流最大有效值及冲击值： Ich = 1.51 I〞= 1.51x 40.52=61.19 (kA) ich = 2.55 I〞= 2.55 x 40.52 =103.33(kA) 短路容量：

S=3UB I〞=310.540.52=736.92(M VA)

则系统短路点的各个值如表3-1：

┏━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━━┳━━━━━┳━━━━┳━━━━━┳━━━━━┓

┃短路 ┃基准电 ┃基准电 ┃额定电 ┃短路电 ┃短路电 ┃ ┃稳态短 ┃短路电 ┃

┃点的 ┃压UB ┃流 I： ┃流I： ┃流标B ┃流有名 ┃稳态短 ┃路电流 ┃流冲击 ┃

┃ ┃ ┃ ┃ ┃值 ┃值 ┃路电流 ┃标有名值 ┃ ┃

┃编号 ┃ (kV) ┃ (kA) ┃ (kA) ┃ ┃，”(kA) ┃标B值 ┃Ich ┃值乙 ┃

┃ ┃ ┃ ┃ ┃J『+(kAL) ┃ ┃ ┃ ┃（枷） ┃

┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃(kA、 ┃ ┃

┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫

┃d1 ┃ 230 ┃ O．25 ┃ 0. 25 ┃ 34. 14 ┃ 8. 57 ┃ 34.i 4 ┃ 8，57 ┃ 21. 85 ┃

┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫

┃ d2 ┃ 115 ┃ 0.5 ┃ 0.5 ┃ 19. 13 ┃ 9，6 ┃ 19. 13 ┃ 9.6 ┃ 24. 48 ┃

┣━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━┫

┃ d3 ┃ 10.5 ┃ 5.5 ┃ 5．E ┃ 7.37 ┃ 40. 52 ┃ 7. 37 ┃ 40. 52 ┃ 103. 33 ┃

┗━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━┻━━━━━┻━━━━━┛

┏━━━┳━━━━━┳━━━━━┓

┃短路 ┃短路全电 ┃短路 ┃ ┃点的 ┃流最大有 ┃容量 ┃ ┃ ┃ ┃S ┃ ┃编号 ┃效值∞蛐 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃(M VA) ┃ ┣━━━╋━━━━━╋━━━━━┫ ┃d1 ┃ 12. 94 ┃ 3414. 05 ┃ ┣━━━╋━━━━━╋━━━━━┫ ┃ d2 ┃ 14.5 ┃ 1912. 18 ┃ ┣━━━╋━━━━━╋━━━━━┫ ┃ d3 ┃ 61. 19 ┃ 736. 92 ┃ ┗━━━┻━━━━━┻━━━━━┛

4变电所电气设备的选择

4.1概述

导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程的实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。

电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。电气设备要能可靠的工作，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后选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下都能保持正常运行。 4.1.1电气设备的选择原则电气设备选择的一般原则是：

1)应满足导体和电器正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要；

2)应按当地环境条件校验；

3)应力求技术先进和经济合理；

4)选择导体时应尽量减少品种；

5)扩建工程应尽量使新老电器的型号一致；

6)选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 4.1.2电气设备选择的技术条件

(1)按正常工作条件选择导体和电器

1)电压：

所选电器和电缆兑许最高工作电压Uymax不得低于回路所接电网的最高运行电压Ugmax

即：Uymax≥Ugmax

一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在220kV及以下时为 1.15 Ug，而实际电网运行的Ugmax一般不超过1.1 Ug。

2)电流：

导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度Qo下，导体和电器的长期允许电流Iy应不小于该回路的最大持续工作电流Igmax

即： Iy≥Igmax

由于变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的，Igmax = 1.05Ig（Ig为电器额定电流）。 3)按当地环境条件校核：

当周围环境温度Q和导体额定环境温度Qo不等时，其长期允许电流，，IyQ可按下式修正：

基中Ki。一修正系数

Q，一导体或电气设备正常发热允许最高温度

我国目前生产的电气设备的额定环境温度Qo= 40℃，裸导体的额定环境温度为+25。C。

(2)按短路情况校验

电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，一般校验取三相短路时的短路电流，如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有

限流作用时，可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。

1)短路热稳定校验

满足热稳定条件为 Q。，Q。，一短路电流产生的热效应

Q，一短路时导体和电器允许的热效应 Ir -t秒内允许通过的短时热电流

验算热稳定所用的计算时间：tdz=乙+t。， tb -断电保护动作时间

llOkV以下导体和电缆一般采用主保护时间

llOkV以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间 t。。一相应断路器的全开断时间。 2)短路的动稳定校验满足动稳定条件为： f曲≤i。，，曲≤， df

乙一短路冲击直流峰值( kA) /..h -短路冲击电流有效值(kA)

2矽、Idj. -电器允许的极限通过电流峰值及有效值(kA) 4.2断路器的选择

变电所中，高压断路器是重要的电气设备之一，它具有完菩的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在变电所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常以继电保护的方式配合使用，断开短路电流，切除故障线路，保证非故障线路的正常供电及系统的稳定性。

高压断路器应根据断路器安装地点，环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF6断路器比少油断路器，可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35kV～220kV一般采用SF6断路器。真空断路器只适应于lOkV电压等级，lOkV采用真空断路器。 4.2.1按开断电流选择

高压断路器的额定开断电流I。kd应不小于其触头开始分离瞬间(td)的短路电流的有效值I。，td、，即： I。kd≥I：(kA)

I。kd一高压断路器额定开断电流(kA) I：一短路电流的有效值( kA) 4.2.1.1短路分断电流的选择

在断路器合闸之前，若线路上已存在短路故障，则在断路器合闸过程中，触头间在未接触时即有巨大的短路电流通过（预击穿），更易发生触头熔焊和遭受电动力的损坏，且断路器在关合短路电流时，不司避免地接通后又自动跳闸，此时要求能切断短路电流，为了保证断路器在开断短路时的安全，断路器额定开断电流ieg不应小于短路电流的最大冲击值，即： ieg≥f如或f。、。≥f巧 ieg -断路器额定开断电流 id。一额定动稳定电流

屯一短路冲击电流

4.2.1.2开断时间的选择

对于llOkV及以上的电网，当电力系统稳定要求快速切除故障时，分闸时间不宜大于0.045s，用于电气制动回路的断路器，其合闸时间应大于0.04~ 0.06s。

4.2.2昕路器选择

考虑到检修、维护方便，220kV及llOkV均选同类型产品。 4.2.2.1 220kV侧断路器

1)额定电压选择： U，max≥U。。。。=220x1.15=253(kV) 2)额定电流选择：，。≥/gm。。

考虑到变压器在电压降低5%时其出力保持不变，所以相应回路的』。。。。=1.051。，即：

1.05×2Se 2×120×1.05 - 0.661( 一：：kA)

1gmaX 2]雪×u 括×220

3)按开断电流选择：I。kd >1\"= 8.57 (kA) 即Iekd≥8.57 (kA)

ieg≥f曲

4)按短路开断电流选择：：21.85(kA) 即ieg >21.85 (kA)

根据以上数据可以初步选择LW6-220型SF6断路器其参数如下：额定电压220kV，最高工作电压245kV，额定电流3150A，额定开断电流40kA，短路关合电流55kA，动稳定电流峰值55kA，4S热稳定电流40kA，固有分闸时间0.042S，合闸时间0.2S，全开断时间0.075S。 5)校验热稳定，取后备保护为5S，则：卢”：三：1

t6= tkd+t6=0.075+5=5.07S L

因为t。>1，故不考虑非周期分量，查周期分量等值时间曲线，查得t：=4.3S tdz=(td -5)+tz= 5.07 5 +4.3=4.37(S) Qd =/2×tdz=8.572×4.37=320.95 (lr:A.2S) Q= 12rt=402×4= 00,, KA2S) 即Q，>Q满足要求；

/，>L f=￡.65-.,t4.37／4=9.04 (kA)<40(kA)满足要求。屯≤f咖

6)检验动稳定：

乞2 21.85(kA)<55(kA)满足要求

故选择户外LW6-220型SF6断路器能满足要求，由上述计算可列出户外LW6 -220型SF6断路器数据如表4-1: 表4-1 户外LWe-220型SF6断路器数据

┏━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃＼ ┃ LW6-220 ┃ ┃ ┣━━━━━━━┳━━━━━━┫ ┃ ┃ 产品数据 ┃计箅数据 ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃Umax≥Ug ┃ 252kV ┃ 253kV ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━┫

┃乞≥，。。。。 ┃ 3150A ┃ 661A ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ I如芝I ck ┃ 55kA ┃ 21.8 5kA ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ /ek/芝I ┃ 40kA ┃ 8.57kA ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ I芝I ┃ 55kA ┃ 21.85kA ┃ ┃ eg q ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━┫ ┃ Qr≥鳞 ┃00kA2.S ┃320.95kA2.S ┃ ┗━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━┛ 4.2.2.2 llOkV侧断路器

考虑到两台主变压器及它们之间存在一定的交换功率可得： 1)额定电压： U。。。。>U。。。。Ugmax=1.15×110=126.5 (kV); 2)额定电流： I。≥』。。。。．1.05×2S。一1.05×2×120

/gm。。=_ =1.323 (kA); √；xU ×1 10

3)按开断电流选择：Iekd >1\"= 9.6 (kA) 即I。kd >9.6 (kA);

4)短路开断电流：Ieg≤Icj= 24.48 (kA) 即，昭≥24.48(kA)；

根据以上数据可以初步选择SW6 -110型少油断路器，其参数为：最高工作电压126kV，额定电流2000A，额定开断电流31.5kA，短路开断电流80kA，动稳定电流峰值80kA，4S热稳定电流0.6kA，固有分闸时间0.035S，合闸时间0.2S，全开断时间0.06S;

5)检验热稳定取后备保护为5S

t一2 tkd+tb5 0.06+5=5.00. c s，卢”=;-_=.

因为t。>1，故不考虑非周期分量，查周期分量等值时间表，查得t：=4.3S tdz=（乞-5)+_f:=(5.06-5)+4.3=4.36 (S)

Qd=I-dz=9.62×4.36=401.82(kA2S) Q,=lr2t=31.52 x4=3969(kA2S) 印Q，> Qd满足要求。

由以上计算表明选择户外SW6 -110型少油断路器能满足要求，由上述计算

可列出户外SW6 -110少油断路器数据如表4-2: 表4-2户外SW6-110少油断路器数据

┏━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃＼ ┃ SW6-110 ┃ ┃ ┣━━━━━━━┳━━━━━━━┫ ┃ ┃ 产品数据 ┃ 计算数据 ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃Uy≥Ugmax ┃ 126kV ┃ 126.5kV ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃乞≥，g。。。 ┃ 2000A ┃ 1323A ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ /ek/ 2 I ┃ 31.5kA ┃ 9.6kA ┃

┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ I，≥I ┃ 80kA ┃ 24.48kA ┃ ┃ 以wCj ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ I芝I ┃ 80kA ┃ 24.48kA ┃ ┃ eg ci ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ Q，≥Q ┃ 3969kA2.S ┃401.82kA2.S ┃ ┗━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━┛ 4.2.2.3 lOkV侧断路器

由于lOkV侧装设了电抗器，则可以选择lOkV户内真空断路器 1)额定电压： U。=lO(kV)

：1.05S。一0.630×1.05 2)额定电流：』。=气。。。-= 0.038 (kA) ”1√；×u。 ×10

因为装设电抗器后，短路电流在9.05(kA)

3)按开断电流选择：Iekd≥，”=9.05 (kA) 即Iekd >9.05 (kA)

4)按短路开断电流选择：Ieg≥Icj l.= 2.55×9.05 =23.08（kA）即：Ieg≥23.08 (kA)

5)按短路容量选择：s=√；u，，”=√弓×10.5×9.05=157.53 (MVA) 即：选择断路器的短路容量应大于157.53MVA。

根据以上数据可以初步选择户内ZMD11-1212500- 40A型真空断路器，其参数如下：额定电压lOkV，额定电流250r.,A，额定开断电流40kA，额定断流容量727MVA，极限通过电流峰值8-OKA，2S热稳定电流31.5kA，固有分闸时间0.06S。

6)校验热稳定，取后备保护为1S 因td >1，

tb = tkd+ tb = 0.06 + 1 = 1.06 (S) 卢”=；-_=一

故不计非周期分量，查周期分量筹值时间曲线得f，。= 0.8S r——————一r————————一

Ir >/x√乞／f I，=9.05×√0.8／2=5.723(．rc_4)<40(kA)满足要求

7)检验动稳定：屯≤‟

f。i= 23.08(ⅥJ<80 (k,A) 满足要求。

故选择户内ZMD11-12/2:00 - 40A型真空断路器能满足要求，由上述计算可列出户内ZMD11-12/2500-40A型真空断路器数据如表4-3: 表4-3 户内ZMD11-12/2500-40A型真空断路器数据

┏━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃＼ ┃ZMD11-12/2500 - 40A ┃ ┃ ┣━━━━━━━┳━━━━━━━┫ ┃ ┃ 产品数据 ┃ 计算数据 ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ U。>UN ┃ lOkV ┃ lOkV ┃

┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ Ie≥/gmax ┃ 2500A ┃ 38A ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ /ek/芝I ┃ 31.5kA ┃ 9.05kA ┃ ┗━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━┛ ┏━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━┓ ┃ I芝I ┃ 80kA ┃ 23.08kA ┃ ┃ eg c3 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ h2t≥I2tdz ┃1984.5kA2.S ┃ 65.52kA2.S ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ S．>S． ┃ 727MVA ┃ 157.59MVA ┃ ┗━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━━┛ 4.3隔离开关的选择

4.3.1概述

隔离开关：配制在主接线上时，保证了线路或设备检修时形成明显的断口，与带电部分隔离，由于隔离开关没有灭弧装置及开断能力低，所以操作隔离开关时，必须遵守倒闸操作顺序。

送电：首先合上母线隔离开关，其次合上线路侧隔离开关，最后合上断路器，停电则与上述相反。隔离开关的配置：

1)断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时形成明显的断口，与电源侧隔离；

2)中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；

3)接在母线土的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关，为了保证电器和母线的检修安全，每段母上宜装设1-2组接地刀闸或接地器。63kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路的隔离开关，宜装设接地刀闸。应尽量选用一侧或两侧带接地刀闸的隔离开关；

4)按在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开共；

5)当馈电线的用户侧设有电源时，断路器通往用户的那一劂，可以不装设隔离开关，但如果费用不大，为了防止雷电产生的适电压，也可以装设。 4.3.2隅离开关选择计算

选择隔离开关，跟选择断路器相IjJ，其校验有所不同。为了维护及操作方便， 220kV、llOkV、lOkV都选同类型。

4.3.2.1 220kV侧隔离开关 1)额定电压： Uym。。>U。。。。 U。。。。=1.15U。即：Ugmax=1.15×220=253 (kV) 一2×120×1.05 - 0.661 (kA)

2)额定电流：/r≥Igmax√；×220

根据以上数据，可以初步选择户外GW，-220DW型隔离开关，其参数如下：额定电压220kV，最高工作电压252kV，额定电流1600A，动稳定电流 80kA，热稳定电流3S为32kA，并带接地刀闸。 3)校验热稳定：td =tkd+tb=0.07+5=5.07 (S) 跟断路器一样：tdz=4.37S

Qd=, \"2ddz=8.572×4.37 =320.95 (kA2.S) 第29页共63页

Q,=Ir2t=322×3= 3072 (kA2.S) Qr≥Qd 满足要求

4)校验动稳定：i。j≤idw 1。j=21.85 (kA) idw=80 (kA)

即：f。。>屯满足要求

由上述计算表明，选择GW7 -220DW型隔离开关能满足要求，由计算可列出 GW7 -220DW型隔离开关数据如表4-4: 表4-4 GW．- 220DW型隔离开关数据

┏━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃＼ ┃ SWio-1011000- 31.5 ┃ ┃ ┣━━━━━━━┳━━━━━━━┫ ┃ ┃ 产品数据 ┃ 计算数据 ┃ ┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃Uy≥Ugmax ┃ 252kV ┃ 253kV ┃ ┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ Iy≥/gmax ┃ 1600A ┃ 661A ┃ ┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ Q，≥Q ┃ 3072kA_2.,_, ┃320.95kA2.S ┃ ┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ I d冬I dW ┃ 80kA ┃ 21.85kA ┃ ┗━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━┛ 4.3.2.2 llOk-/侧隔离开关 1)额定电压：U。>U。。。。=1.5×110=126.5 (kV) 一1.05×2S。一 1.05×2×120：132 2)额定电流：』。≥/gm。。 3(A) 1” 3x 3x√r丁石

根据以上计算数据可以初步选择户外GWs- 110型隔离开关，其参数如下：额定电压llOkV，最高工作电压126kV，额定电流2000A，动稳定电流lOOkA， 4S热稳定电流有效值31.5kA。

3)检验热稳定：与llOkV侧断路器相同tdz=4.36S Qd=-12tdz=9.62X4.36=401.82 (kA2.S) Qr =Ir2tdz=3 1.52×4-3969 (kA2S) 即：Q，≥Qd满足要求

4)检验动稳定：屯≤ /dw

‘2 24.48 (kA) 屯。=100 (kA) 即：f。。>屯满足要求

由于上述计算选择GW。-110Ⅱ型户外隔离开关能满足要求，由计算可列出 GW4 -110Ⅱ型户外隔离开关数据如表4-5: 表4-5 GW4 -110Ⅱ型户外隔离开关数据 ┏━━━━━━┳━━━━━━━━┓ ┃＼＼＼ ┃ GW4 -110Ⅱ ┃ ┃ ＼＼＼ ┃ ┃ ┗━━━━━━┻━━━━━━━━┛

┏━━━━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━━┓ ┃＼＼瑟番 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ 产品数据 ┃ 计算数据 ┃ ┃ 工I ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃Uy≥Ugmax ┃ 126kV ┃ 125kV ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ Iy≥/gmax ┃ 2000A ┃ 1323A ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ Q，≥ Qd ┃ 3969kA2.S ┃401.82kA2.S ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ Iddw§I ┃ lOOkA ┃ 24.48kA ┃ ┃ “卅叫 ┃ ┃ ┃ ┗━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━┛

4.3.2.3 lOkV侧隔离开关

由于lOkV回路装设了电抗器，即lOkV侧可以选择轻型的户内隔离开关。 1)额定电压：U。= lO(kV) 一630×1.05 - J8 iA） 2)额定电流：，。=』。。。。：

t√致。

由上述计算数据可以初步选择户哟uN22Q型隔离开关，其参数如下：额定电压lOkV，额定电流-2000A，动稳态电流40KA，5S热稳态电流14kA。 3)校验热稳定电流，同lOkV断路器一样，tdz=0.8 (S)

L)d=,2tdz=9.052×0.8=65.52 (kA2.S) Qr =Ir2 xt=142×5= 980 (kA2.S) 即：Q，≥Qd满足要求。 4)校验动稳定电流：/cj< id。

屯2 23.08 (kA) 屯。=40 cll-p-) 即：屯故选择GN22Q型户内隔离开关能满足要求，由计算可列出GN22Q型户内隔离开关数据如表4-6:

表4-6 GN22Q型户内隔离开关数据

┏━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃＼ ┃ GN22Q ┃ ┃ ┣━━━━━━━┳━━━━━━━━┫ ┃ ┃ 产品数据 ┃ 计箅数据 ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃Uy≥Ugmax ┃ lOkV ┃ lOkV ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ Iy≥/gmax ┃ 2000A ┃ 38A ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ Q，≥仍 ┃ 980kA2.S ┃ 65.52kA2.S ┃ ┣━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ I，芝I ┃ 40kA ┃ 23.08kA ┃

┃ “w 叫 ┃ ┃ ┃

┗━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━━┛ 4.4高压熔断器的选择

熔断器是最简单的保护电器，它用来保护电气设备免受过载和短路电流的损害。屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器，也可常用于保护电压互感器。对一般的高压熔断器，其额定电压必须大于或等于电网额定电压。另外对于填充石英砂有限流作用的熔断器，只能用于等于其额定电压电网中。对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需按额定电压及断流量来选择。 4.5互感器的选择

互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和故障情况，其作用是：

1)将一次回路的高电压和电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜，便于屏内安装。 2)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。

（一）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，而与二次电流大小无关；

2)电流蔓‘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，电流互感器在近于矩路状态下运行。（二）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下运行，即开路状态。（三）互感器的配置：

1)为满足测量和保护装置的需舅，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) 60~220kV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。 4.5.1电流互感器的选择依据

(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Il与 12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( BIQ)电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。对测第32页共63页

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，一次电流的倍数与电流互感器允许的最大二次负载阻抗Z：，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Se．。即：Se：≥s：=/222：， 22 f=Zy+Zj+Zd+Z,. (Q) Z~-测量仪表电流线圈电阻 Z：一继电器电阻 Zd一连接导线电阻

Z。一接触电阻一般取O.lQ

(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，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大1／3左壬1，匕l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：U。 /gm。。，为了确保所提供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流。 U。。一电流互感器所在电网的额定电压 U。，，。，一电流互感器的一次额定电压和电流 t。。。一电流亘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（穿墙式、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Is内允许通过一次额定电流I。，的倍数K，来表示，即：(K，I。．)2≥I2td（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( I。，)的倍数kd一动稳定电流倍数表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可用下式校验： √芝/e、Kd≥id

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： F。≥0.5×．．73专×鲁×．0-7N

对于瓷绝缘的母线型电流互感器（如LMC型）可按下式校验：第33页共63页

0 -7N F。≥．．73×z；每×．O一

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： PL js

——nin12

S≥乏【弦，+z，+z。） 4.5.2电流互感器选择计算

电流互感器的一次工作电流应尽量接近额定电流。 4.5.2.1 220kV侧电流互感器

15— 240 x1.05 -0.661(kA)

额定电流：/≥，鲫。=型√；Ue三：√；忑五厂2

额定电压： U。>U。。 U。=220kV

根据以上计算数据，可以初步选择LB，-220型电流互感器，其参数为额定电流比1200/5，准确级0.5，二次负荷2，1S热稳定倍数26.25，动稳定倍数67。

热稳定校验：Qd =12tdz=8.572×4.37=320.95 (kA2.S) (K—I.j 2=(26.25×1200)2=992.25 (kA2.S) 即：

动稳定校验： (K，I。．)2> 12tdz 满足要求 IeIKd=、压 X 1.2 X 67 = 113.7 (kA)

/cj=22.06 (kA) 即：，。，Kd>屯满足要求

故选择LB，-220型电流互感器能满足要求，由计算可列出LB7-220型电流互感器数据如表4-7:

表4-7 LB7-220型电流互感器数据

┏━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃＼ ┃ ┃ ＼赞各 ┃

┃ LB，-220 ┃ ┣━━━━━━━┳━━━━━━━┫ ┃ ┃ ┃ ┃ 卢品数据 ┃ 计算数据 ┃

┃ 项目 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ Ue≥Uew ┃ 220kV ┃ 220kV ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ ，。，≥t max ┃ 1200A ┃ 661A ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃(krlel)2≥I2 tdz ┃992.25kA2.S ┃320.95kA2.S ┃ ┣━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ 、压IelKd>ic{ ┃ 113.7kA ┃ 21.8 5kA ┃ ┗━━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━┛ 4.5.2.2 llOkV侧电流互感器

额定电流：，。，≥气。。。：2Se xl.05：型旦×1.05 -1323A 知。以×110

额定电压：U。根据以上计算数据，可初步选择LB，-110W型电流互感器，其参数为额定电流比：2×1200/5，准确次级0.5，二次负荷阻抗为2，1S热稳定倍数为30，动稳定倍数75。

热稳定校验：Qd=/2a7dz=9.62×4.36=401.82 (kA2.S) ( Krlei)2=(30×2400)2=5184 (kA2.S)

即： (K，I。．)2> /2a/dz 满足要求

验动稳定： I。lKd= ×0.8276×75=87.78（kA） i。j =24.48 (kA) 即：√互I。，K >i。j满足要求

故选择LB，-110W型电流互感器能满足要求，由计算可列出LB7 - 110W型电

流互感器数据如表4-8:

表4--8 LB7-110W型电流互感器数据

┏━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃＼ ┃ LB，-110W ┃ ┃ 、、、乏各 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━┳━━━━━━━┫ ┃ ┃ 产品数据 ┃ 计算数据 ┃ ┃ 项目 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ Ue≥Uew ┃ llOkV ┃ 11 0kV ┃ ┣━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ ，。1≥』g max ┃ 2×1200A ┃ 1323A ┃ ┣━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃(krlei) 2≥I2。。 tdz ┃ 5184kA2.S ┃401.82kA2.S ┃ ┣━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ ^＼压 IeIKd> /cj ┃ 87.78kA ┃ 24.48kA ┃ ┗━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━┛ 4.5.2.3 lOkV恻电流互感器

630×1.05 -= 38 (A)

额定电流： /rel≥Igmax 2√j×10 额定电压： U。>U。。=10 (kV)

根据以上计算数据可以初步选择LDEB6- 10型电流互感器，其参数为额定电流比为400/5，准确级次为0.5，2SS热稳定电流为31.5kA，动稳定电流为 80kA。

校验热稳定：同样跟lOkV断路器一样，tdz=0.8S 热稳定校验：Qd =/2 Xtdz=9.052×0.8=65.52 (kA2.S) Qr =Ir2×tdz=31.52X2=1984.5(kA2.S) Q，> Qd满足要求校验动稳定：屯≤‟

fd2 23.08 (kA) /dw= 80 (kA) 即：屯故选择户内LDZB6-10型电流互感器能满足要求，由计算可列出户内LDZB6 -10型电流互感器数据如表4-9:

表4-9 户内LDZB6-10型电流互感器数据

┏━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃＼＼ ┃ LDZB6- 10 ┃ ┃ ＼0各 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━┳━━━━━━━━┫

┃ ┃ 产品数据 ┃ 计算数据 ┃ ┃ 项目 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ Ue≥Uew ┃ lOkV ┃ lOkV ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ 乞，≥/gmax ┃ 4CylA ┃ 38A ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ Q，>Q ┃19.5kA2.S ┃ 65.52kA2.S ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ i。>fci ┃ 80kA ┃ 23.08kA ┃ ┗━━━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━━━┛ 4.5.3电压互感器的选择

1)电压互感器的准确级和容量

电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，功率负荷因数为额定值时，电压误差的最大值。

由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。 2)按一次回路电压选择

为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压应在(1.1~0.9) Ue范围内变动，即应满是：

1.1 U。1>Ui >0.9 U。1 3)按二次回路电压选择

电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求，电压互感器二次侧额定电压可按表4-10选择：

表4-10电压互感器二次侧额定电压

┏━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━┓ ┃ 接线 ┃ 电网电压 ┃ ┃二次绕组电压 ┃接成开口三 ┃ ┃ 型式 ┃ ( kV) ┃ 型式 ┃ ┃角形辅助绕 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ( kV) ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃组电压( kV) ┃ ┗━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━┛ ┏━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━┓

┃一台PT不 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃完全星形接 ┃ 3~35 ┃ 单相式 ┃ 100 ┃无此绕组 ┃

┃线方式 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┣━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫

┃ ┃ ┃ ┃ 厂_ ┃ ┃

┃ ┃110J~ 500J ┃ 单相式 ┃ 100/~3 ┃ 100 ┃ ┃ ┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫

┃ ┃ ┃ ┃ 厂_ ┃ ┃

┃Yo/ Yo/△ ┃ 3~60 ┃ 单相式 ┃ 100/~3 ┃ 100/3 ┃ ┃ ┣━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫

┃ ┃ 3~15 ┃ 三相五柱式 ┃ 100 ┃ 100/3（相） ┃ ┗━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━┛

4)电压互感器及型式的选择

电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在6～ 35kV屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110～220kV配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。220kV及以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。

5)按容量的选择

互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级），S。：应不小于互感器的二次负荷S，，即： S。2≥S2 S．=

PO、Qo -仪表的有功功率和无功功率 4.5.4电压互感器的选择

4.5.4.1 220kV侧电压互感器

1)选用JCL-220电压互感器，采喟单相串级油浸式全封闭结构，其初级绕组额定电压为220/1(V，次级绕组额定电压为O.l/kV，二次负荷 0.5级为100MVA，其接成220000] /100/ /100。

2) 220kV输电线路侧，电压互感器采用单相电容式电压互感器，其初级绕组额定电压为220/ kV，次绕纽额定电压为100/kV，二次负荷 100MVA，准确级为0.5级，型式为TYD220 -0.0075H。

4.5.4.2 llOkV侧电压互感器

1)选用JCL6- 110电压互感器，采用单相串级油浸式全密封结构，其初级绕组额定电压为110/ kV，次绕组额定电压为O.l/ kV，二次负荷 0.5级，为100A，其接成1 1000／／1000/~B／100。

2)其llOkV出线侧采用TYD110/ 3-O.OIH，单相单柱式，电容式电压互感器，其初级额定电压为110/ KV，次级额定电压为O.l/kV，二次负荷0.5级为150MVA。第37页共63页

4.5.4.3 lOkV侧电压互感器

lOkV母线上电压互感器：采用JSJW- 10，单相单柱式，电容式电压互感器，其初级绕组额定电压为O.1 3／kV，次绕组额定电压为二次阻抗为 0.15 Q，变比为10000/ /100／10013。 4.6母线的选择

母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务，电力系统的主接线也需要

用母线来汇集和分散电功率，在发电厂、变电所及输电线路中，所用导体有裸导体，硬铝母线及电力电缆等，由于电压等级及要求不同，所使用导体的类型也不相同。

敞露母线一般按导体材料、类型和敷设方式、导体截面、电晕、短路稳定、共振频率等各项进行选择和校验。

4.6.1裸导体的选择和校验

(1)型式：载流导体一般采用铝质材料：对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机，变压器出线端部，以及对铝有较严重的腐蚀场所，可选用铜质材料的硬裸导体。

回路正常工作电流在400A及以下时，一般选用矩形导体。在400～8000A 时，一般选用槽形导体。

(2)配电装置中软导线的选择，应根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件，确定导体的载面和导体的结构型式。

(3)当负荷电流较大时，应根据负荷电流选择导线的截面积，对220kV 双以下配电装置，电晕对选择导体一般不起决定作用，故可采用负荷电流选择导体截面。

4.6.2母线及电缆截面的选择

除配电装置的汇流母线及较短导体按号体长期发热允许电流选择外，其余导体截面，一般按经济电流密度选择。

(1)按导体长期发热允许电流选择，导体能在电路中最大持续工作电流应，。。。。不大于导体长期发热的允许电流‘ 即： /gm。。≤Ⅺ。

(2)按经济电流密度选择，按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低，对应不同种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数Tm。。将有一个年计算费用最低的电流密度一经济电流密度(J)，导体的经济截面可由下式： I

S/=g- J取0.9(A／mm2)

i j

(3)热稳定校验：按上述情况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。

s≥Smin=鲁√td (mm2)

Sm,。一导体最小导体截面(mm2) 第38页共63页 C-热稳定系数 L -稳态短路电流(kA) tdz一短路等值时间(S)

(4)动稳定校验：动稳定必须满足下列条件

即： 8m。。≤6。

6，一母线材料的允许应力（硬铅6，为69×l06P，硬铜6，为137×l06Pa，铜6。为157×l06Pa）提供电源，以获得较高的可靠性。 4.6.3母线的选择计算

4.6.3.1 220kV侧母线的选择

考虑到三台主变及一定功率交换，短路计算求得：』”=8.57（kA） 1)最大负荷持续工作电流：

Igmax =(2×s,,<1.05)／(√;u.)=(2×120×1.05)／(√i×220)=661 (A) 2)按经济电流密度选择：取J=0.9 (A／rrirTi2) 系数：、／ .0 25

Iy250c.=1902x0.82 =1559. (A》 /gmax 3)热稳定校验：

导体校验一般采用主保护时间即t。=0.05s 第39页共63页鞣斑苴摊鼬城即- 。嘲端 ‟ 懈旧

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啪 mlEffl 考 ∽ ～～ m ～一跏 ( C、

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．。一一一 = 静

S 汁 k ：蚓 II 砚即拟始啪睬眦

td = t蒯+t)=0.07 +0.05=0.12 (s)

卢∥=等=i因为乙Od = /2 (tz +tjz) =8.572x (0.15+0.05)=14.69 ( kA2 , S)

tdz = tz +tj(Z =0.15+0.05=0.2 ( S) 4)运行时导体最高温度：

o' = 00 + (OY - C/r,j(, gmax /，。)2 =40+(70-40)(661/1559.)2

=45.380C≈ 450C

5)查表得C=93，满足短路时发热的最小导体截面 s。i。=吾∥：忑i=专孚√瓦五百×．03=41.2(inm2) 小于所选导体截面S =50/.2 .rnm2 即能满足要求 6)按电晕电压校验：

U0 2 84mlm2K6 3nroc，+号詈，×．g号笋 6 . 2.859p xl0-3 _ 2.5xl.Olx105

a = - _xl0-3 = 0.98

273 +t 273+ 25 Ko =l+a 2(n -l)sin - c n

l+ L32(1 -1)sin型兰=1

UO = 84 x 0.9 x 0.85 x 0.96 x 0.98% 1 1.3 (1+望竺1_ ) x lg l.26 x 200

1 xK~~8 's'I.3 x 0.88

=234.848 ( kV)

即：U。故选择LGJ-400/95型钢芯铝绞线能满足要求，由计算可列出LGJ-400/95型钢芯铝绞线数据如表4-11:

表4-11 LGJ-400/95型钢芯铝绞线数据

┏━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃＼始 ┃ LGJ- 400/95 ┃ ┃ ＼ ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━┳━━━━━━━━┫ ┃ ┃ 产品数据 ┃ 计算数据 ┃ ┃ 项吕 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃/gmax < Kly2soc ┃ 960A ┃ 661A ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ S≥Smin ┃ 501.2 mm2 ┃ 4 J.,2rnm2 ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫ ┃ Ug 4.6.3.2 llOkV侧主母线选择 6.07 xl0-2三(34.9) = 70.(N /m) 由短路电流计算求得：，=9.6(kA)

1)最大负荷持续工作电流：

/gmax =(1.05 x 2 Se)／(√3 UN) =(1.05× 2 x 120)/(√3 x iio) =1323 (A)

2)按经济密度选择：取J=0.9(A／mm2)

即: s =Igmax/J= 1323/0.9 =1470 (mm2)

按以上计算数据可以选择2×LGJ- 800／100型的钢芯铝铰线，最高允许温度+70℃，K，=1.2，长期允许载流量为14t02A，即I。25。。=1402A，基准温度为+25℃，S=6.051mm2，考虑到环境温度的修正：弘√糟

0.82

I},250c.=2 X 1402 X 0.82 =2299.28A >1323 (Al满件。 3)热稳定校验：

td = t蒯+ t J =0.07 +0.05=0.12s 竺：1 I。

因为t，，tt =0.05 B\"2 =0.05s

tdz = tz +tjz =0.15 +0.05 =0.2 (S) 4)运行时导体最高温度：

o' = 00 + (oY - OO)(/gmax //y)2 =40+(70_40)(1323/2299.28)2 怒

= 49.9℃

5)查表得C =91，满足短路时发热的最小导体截面

Smin=J以-i=薯坜五百互×l03= 51.68(mm2) 小于所选导体截面S =6.05 mm2，满足要求

6)按动稳定校验：N；取2.86，L取单位长度1，a取1.5m

即 : F =6.0 7 X 10-2 (Ll a) jc2h Ns =6.07 x 10-2 X 1/1.5 x 20.692 x 2.86 =49.(N/m)

7)按电晕电压校验：

U0 2 84mlm2K8 3 nroc，+号詈，×．g号笋 \\- 2.859px10_3 b =-

273+t

2.5xl.Olxlos

Ko =1+鱼2f舅一1）sm三 d 、，2 273 +25

， 1

2 x1.16

UO = 84 x 0.9 x 0.85 x 0.96 x 0.98~ (1+ ~98) xlg ~68; x 2 1

275.8(kV)

即： U。故选择LGJ - 300/110型钢芯铝绞线能满足要求，由计算可列出LGJ- 300/110型钢芯铝绞线数据如表4-12：表4-12 LGJ - 800/110型钢芯铝绞线数据

┏━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃≥？ ┃ LGJ-3001100(两根) ┃ ┃ ┣━━━━━━━┳━━━━━━━┫ ┃ ＼ ┃ 产品数据 ┃ 计算数据 ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃/gmax < Kly2soc ┃ 2027.21A ┃ 1323A ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ S≥Smin ┃ 6.05 mm2 ┃ 51.68 mm2 ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ Ug 选高相两条40×4的矩形铝母线平放、布置高相膳截面为： S =2×40×4=320 (mm2)

额定载流为480A，温良修正系数取0.94，修正后的载流量为： 480×0.94 =451 (A)>Igmax 满足长期负荷发热的要求。

2)热稳定校验，满足热稳定最小允许截面为： Smin：生×tdZi

取主保护时间为0.05S，断路器的开断时间为0.06S 求。

即： td=气6+乇=0.06+ 0.05=O.ll(S)

td <1S，故要考虑非同期分量的影响p”=等=1，查周期分量等值时间曲线可知t：=O.lS

而f应= o.os卢？肋=0.05S

-．tdz=f彦+t-=0.15S 查表K，=1.14 C=87 即 Smin _ 45.53x撕百 l.14xl03 =216.4(mm2)

所选母线截面为S=2×40×4=320(rnnI2)，小于所选母线能满足热稳定要 3)校验动稳定

短路时冲击电流为169.58kA，取支持绝缘子间的跨距L=lm，母线相间距离a=0.7m，B=i截面系数为：W=0.333 B/2 =33.3×10。6(m3) 相间作用力：Q4=1.73/2hB/2／w×10-8=21.34×l06( Pa) 同相各条间作用力p。，计算：

由母线的形状系数曲线图查得b/h=0.1 (a-b)／(b+h) =0.09 K。=0.45

单位长度上同相各条间的相互作用：

f. = 2.5K y x/,.,,/ (b/h) X 10-8X 106=3235.2 ( N/m)

根据铝母线最大允许应力Q，=69×l06 Pa来决定最大允许衬垫跨距第45页共63页

Smax=bj,~CQ -Q4/ O.Ol√ii石lx48.61× 0 -0.348(m) rS 3235.2 衬垫数为：即：—生一三s。。。 1 -1.824≈1.8

0.8

因此，在每跨距间加2个衬垫： k=考=o．5(m)

临界跨距：三c=九6u万7i詈=7.57厶 Q。=≤妻丢=91xl08(Pa) Qmax = Qp +Qs = 91.2 xl08(Pa)

所查截面为2×(40×4)mm2铝母线能满足动稳定要求。 4.7无功补偿及补偿装置的选择 4.7.1概述

无功电源和有功电源一样是保证系统电能质量和安全供电不可缺少的因素。据统计，电力系统用户所消耗的无功功率大约是它们所消耗的有功功率的 50~100%。另外电力系统中的无功功率损耗也很大，在变压器内和输电线路上所消耗掉的总无功功率可达用户消耗的总无功功率的75%和25%。因此，需要由系统中各类无功电源供给的无功功率为总有功功率的1-J2倍。

由无功功率的静态特性可知，无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关系更为密切，从根本上来说，要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电源。无功电源不足会使系统电压降低发送变电设备达不到正常出力，电网电能损失增大，故需要无功补偿。如囤4-1所示为220kV变电所无功补偿装置的配置。 ¨CJ'kV 2ZOkV

图4-1 220kV变电所无功补偿装置的配置

有功功率必须由发电厂送至负荷点，而无功功率则不宜由输电线路远距离输送，这有以下原因：

1)电压降增加而使电压控制复杂化；

2)由于加大电流而增加损失，使输电费用增加；

3)由于加大电流而使变压器、架空线路和电缆等电气设备和导体的热容量不能充分利用。

所以，现代电力系统中的无功电源和无功负荷都在各级电压电网中的变电所和用户处逐级补偿，就地平衡，我国现行规程规定，以35kV及以上电压等级直接供电的工业负荷，功率因数不得低于0.9。 4.7.2补偿装置的确定

4.7.2.1同步调相机：

调相机是吸收系统少量的有功功军来供给本身的能量损耗，向系统发出无功功率或吸收无功功率。调相机由定子、转子及励磁系统组成。电力系统中由于有大量的电磁设备（指电感性负荷，如感应电动机、电焊机、感应炉等），除消耗一定数量的有功功率外，还要消耗一定数量的无功功率，因而需要装设一定数量的无功补偿装置～调相机（或电容器）。

随着电力系统不断的发展，无功功率不断增加，因而单靠发电机供给无功

功率，要影响发电机的有功功率出力，这是不经济的。同时为了减少输电线往复传送中的各种损耗，有效地提高系统电压水乎，提高稳定性，提高发电设备的利用率，减少电力系统中的电力损失，改善功率因数，因而有必要在负荷中心或附近设置一定容量的无功电源设备，以补偿无功功率jj不足，提高电力系统的经济运行。

同步调相机在额定电压±5%的范围I勺，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。

装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。

4.7.2.2串联电容补偿装置：

在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线中的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高( Oy >0.95)或导线截面小的线路，由于PR／V分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。故串联电容器调压一般用在供电电压为 35kV或lOkV，负荷波动大而频繁，功率因数又很低的配电线路上。 4.7.2.3静电补偿器补偿装置：

它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗嚣可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂，一般适用以较第47页共63页

高的电压等级500kV变电所中。 4.7.2.4并联电容器补偿装置：

并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，装设地点不受自然条件，运行简单可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护也较方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除。

由于本次设计的变电站为220kV降压变电站，以补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是在经济和检修方面来考虑，首先选择并联和串联补偿装置。而由原始资料可知，补偿装置主要补偿负荷的无功容量及平衡主变压器损耗。所以选择并联补偿装置。 4.7.3补偿装置容量的选择

负荷所需补偿的最大容性无功量计算： Qcjm= PlmsinP2／COS P2-PjmsinP /cos Pl Qcj'm -负荷所需补偿的最大容性无功量7 k_var) Plm 一母线上的最大有功负荷ikW） COS Pl-补偿前的功率因数 cOs只一补偿后的功率因数 P1，P2 - -阻抗功率角

主变压器所需补偿的最大容性无功量计算： Qc。。=(丝(%)，：1，o（翌）S。 100/2 100

Qcb。一主变压器需要补偿的最大容性无功量(kvar)

%(%)一霈要进行补偿的变压器一侧的阻抗电压的分值

/。一母线装设补偿后，通过变压器需要补偿一侧的最大负荷电流值(A) ，。一变压器需要补偿一侧的额定电流值(A) I% 一变压器容截电流百分值(%)

S。一变压器需要补偿一侧的额定容量( kVA) 所以本变电站所需要补偿的无功容量为：

Q总2 Qc，。+Qcb.m

把总无功容量分为两组，这样才能更灵活地适应系统负荷以及电压变化，更有效地改善系统电压稳定，以及负荷大小所需的无功容量。

故综上所述可以得出220kV区域变电所的一次主接线原理图，如附图4-2所示：

第48页共63页 5变电所的保护设计 5.1主变压器保护 5.1.1概述

电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，而本次变电所设计的变电所是市区220kV区域变电所，如果不保证变压器的正常运行，将会导致全所停电，甚至影响到下一级区域变电所的供电可靠性。

变压器的故障可分为内部和外部两种故障。内部故障是指变压器油厢里面的各种故障，主要故障类型有：

1)各绕组之间发生的相间短路；

2)单相绕组部分线区之间发生的匝间短路；

3)单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地短路； 4)铁芯烧损。

变压器的外部故障类型有：

1)绝缘套管网络或破碎而发生的单相接地（通过外壳）短路； 2)引出线之问发生的相间故障。变压器的不正常运行情况主要有： 1)由于外部短路或过负荷而引起的过电流； 2)油箱漏油而造成的油面降低；

3)变压器中性点电压升高或由于外加电压过高而引起的过励磁。

为了防止变压器发生各种类型故障和不正常运行F寸造成不应有的损失，保证系统安全连续运行，故变压器应装设一系列的保护装置。 5.1.2变电所主变保护的配置 5.1.2.1主变压器的主保护

1)瓦斯保护

对变压器油箱内的各种故障以及油面昀降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。如图5-1所示为瓦斯保护的原理接线图。第49页共63页 2Q l Q

图5—1瓦斯保护的原理接线图

2)差动促护

对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。如图5-2所示为变压器差动保护线路原理接线图。』

卜皇

图5-2 变压器差动保护线路原理接线图 5.1.2.2主变压器的后备保护第50页共63页

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。如图5-3所示为变压器过电流保护原理接线图。

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图5-3 变压器过电流保护原理接线图

而本次所设计的变电所，电源侧为220kV，主要负荷在llOkV侧，即可装设两套过电流保护，一套装在中压侧llOkV侧并装设方向元件，电源侧220kV 侧装设一套，并设有两个时限t。和t3，时限设定原侧为t3≥t2+△t，用一台变压器切除三侧全部断路器。

5.1.2.3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，过负荷保护一般经追时动作_f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。如图5-4所示为变压器过负荷保护原理接线图。 ≦„

图5-4变压器过负荷保护原理接线图第51页共63页

5.1.2.4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。如图5-4所示为变压器零序电流保护原理接线图。

图5-4 变压器零序电流保护原理接线图 5.2限流电抗器的选择

为了选择lOkV侧各配电装置，因短路电流过大，很难选择轻型设备，往往需要加大设备型号，这不仅增加投资，甚至会因断流容量不足而选不到合乎要求的电器，选择应采取短路电流，即在lO kV侧需装设电抗器。一般按照额定电压、额定电流、电抗百分数、动稳定和热稳定来进行选择和检验。 5.2.1额定电压和额定电流的选择

Uek >U。。 Iek >Igm。。

Uek、Iek -电抗器的额定电压和额定电流

U。。、I。。。。一电网额定电压和电抗器的最大持续工作电流 5.2.2电抗器百分数的选择

1)电抗器的电抗百分数按短路电流到一定数值的要求来选择，设要求

短路电流到f，则电源至短路点的总电抗标幺值为：

x≠∑=Ij/ Iz I j-基推电流

X≠K-X≠∑-X’≠∑ X’≠∑一电源至电抗器前系统电抗标幺值电抗器在其额定参数下的百分电抗鼍%=c≥一x’≠∑，等≥×一00%

2)电压损失检验：普通电核器在运行时，电抗器的电压损失不大于额定电厂

压的5%，即：△U%≈鼍%专_u咖≤5% 咖

3)母线残压检验，为减轻短路对其他用户的影响，当线路电抗器后短路时，母线残压不能低于电网额定值的60～70% 即： △Ucy～Xk%≠≥≥60～70% 5.2.3热稳定和动稳定的检验

热稳定和动稳定检验应满足下式：

I r小>I。厄 idw≥i翻 Id、I。。一电抗器后短路冲击电流和稳态电流 Id。、I，一电抗器的动稳定电流和短时热电流(t=1s) 5.3防雷及接地体设计 5.3.1概述

电气设备在运行中承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时电磁能量产生振满和积聚而引起的内部过电压两种类型。按其产生原因，它们又可分为以下几类：直击雷过电压

雷电过电压感应雷过电压侵入雷电流过电压

长线电容效应

厂工频过电压不对称接地故障甩负荷暂时过电压操作过电压

消弧线圈线性谐振线性谐

传递过电压 E

-谐振过电压铁磁谐振<譬蓑霎譬压互感器饱和参数谐振发电机同步或异步自励磁开断电容器组过电压

操作电容负荷过电压开断空载长线过电压关合空载长线过电压

开断空载变压器过电压

操作电感负苻过电压开断并联电抗器过电压第53页共63页过压内电

,,,,,,.,...............1

●●●●●●●／●、＼吣I 电过

开断高压电动机过电压角列过电压间歇电弧过电压 5.3.2防雷保护的设计

变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复并严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。

变电所的雷击害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电所侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。

对侵入波的防护主要措施是变电所内装设阀型避雷器，以侵入变电所的雷电波的幅值，防止设备上的过电压不超过其中击耐压值，同时在距变电所适当距离内装设可靠的进线保护。

避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配电构架上，或装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。

避雷器是专。1用以过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限刮了过电压，保护了其它电气设备。 5.3.2.1避雷针的配置原则：

1)电压llOkV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项上，但在土壤电阻率大于lOOOQ.cm岛_地区，宜装设的避雷针。

2)避雷针（线）宜装设的接地装置，其工频接地电阻不超过10Q。 3)35kV及以下高压配电装置架构或房项不宜装避雷针，因为其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。

40)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15米的要求。 5.3.2.2避雷器的配置原则

1)配电装置的每组母线上均应装设避雷器。

2)旁路母线上是否应装设避雷器，应视当旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。

3) 330kV及以上变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并应尽可能靠近设备本体。

4) 220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。第页共63页

5)三绕组变压器低压侧的一相上宜装设一台避雷器。

6) llOkV~220kV线路侧一般不装设避雷器。 5.3.3接地装置的设计

接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地

相连，使该物体或节点与大地保持等电位，埋入地中的金属接地体称为接地装置。本变电所采用棒形和带形接地体联合组成的环形接地装置。接地装置应尽可能埋在地下，埋设深度一般为0.5~1米，围绕屋内外配电装置，主控楼、主厂房及其它需要装设接地网的建筑物，敷设环形接地网。这些接地网之间的相互联接线不应少于两根干线。接地网的外像应闭合，外像各角做成圆弧形，圆弧半径不宜小于均压带间距离的一半，在接地线引进建筑物的入口处，应设标志。 5.3.4主变压器中性点放电间隙保护

为了保护变压器中性点，尤其是不接地高压器中性点的绝缘，通常在变压器中性点上装设避雷器外，还需装设放电间隙，直接接地运行时零序电流保护起作用，动作保护接地变压器，避雷器作后备；变压器不接地时，放电间隙和零序过电压起保护作用，大气过电压时，线路避雷器动作，工作过电压时，间隙保护动作。因氧化锌避雷器残压低，无法与放电间隙无法配合，故选用阀型避雷器。 5.3.5变电所昀防雷保护设计

由于本次所设计选择变压器为分级绝缘，即220kV中性点绝缘等级为

llOkV，llOkV中性点绝缘等级为35kV，所以220kV中性点应与中性点绝缘等级相同的避雷器，故220kV中性点装设FZ-110，1.O中性点装设FZ- 40 避雷器。各级电压等级避雷器参数如表5-1：

表5-1 各级电压等级避雷器参数

┏━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━━┓

┃ ┃ ┃ ┃工频放电电压有效值 ┃冲击放电 ┃8/20 u s雷电冲击 ┃

┃ ┃ 额定 ┃ ┃ ( kV) ┃电压峰值 ┃波残

压峰值不大于 ┃

┃ ┃ 电压 ┃ 灭弧 ┃ ┃(1.5/20 u ┃ (kV) ┃

┃ ┃ ┃ ┣━━━━━┳━━━━━┫ ┣━━━━┳━━━━┫

┃型号 ┃ ┃ 电压 ┃ ┃ ┃ s 及 ┃ ┃ ┃

┃ ┃有效值 ┃ (kV) ┃ ┃ ┃1.5/40 U ┃ ┃ ┃

┃ ┃ (kV) ┃ ┃ 不小于 ┃ 不大于 ┃ ┃ 5kA ┃ lOkA ┃

┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ s】不大于 ┃ ┃ ┃

┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ (kV) ┃ ┃ ┃

┣━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━╋━━━━╋━━━━┫

┃ F2-220 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 220 ┃ 200 ┃ 448 ┃ 536 ┃ 620 ┃ 652 ┃ 71 5 ┃

┃ J ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┣━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━╋━━━━╋━━━━┫

┃ FZ-110 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 1 10 ┃ 100 ┃ 224 ┃ 268 ┃ 326 ┃ 326 ┃ 358 ┃

┃ J ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┣━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━╋━━━━╋━━━━┫

┃ FZ-10 ┃ 10 ┃ 12.7 ┃ 26 ┃ 31 ┃ 45 ┃ 45 ┃ 50 ┃

┗━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━━┻━━━━━┻━━━━━━┻━━━━┻━━━━┛

故综上所述可以得出220kV区域变电所的220kV侧和lOkV侧二次主接线原理图，

如图附图5-5，5-6所示：第55页共63页拶妒∞ 铲移黟

第56页共63页

6电气总平面布置及配电装置的选择

6.1概述

6.1.1配电装置特点

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备，保护和测量电器，母线装置和必要的辅助设备构成，用来汇集和分配电能。配电装置按电气设备装置地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。按其组装方式，又可分为：由电气设备在现场组装的配电装置，称为配式配电装置和成套配电装置。

屋内配电装置的特点：①由于允许安全净距小可以分层布置，故占地面积较小；②维修、巡视和操作在室内进行，不受气侯影响；⑧外界污秽空气对电气设备影响较小，可减少维护工作量；④房屋建筑投资大。

屋外配电装置的特点：①土建工程量和费用较少，建设周期短；②扩建比较方便；⑧相邻设备之间距离较大，便于带昭f皇业；④占地面积大；⑤受外界空气影响，设备露天运行条件较差，须加强绝缘；⑥外界天气变化对设备维修和操作有较大影响。

成套配电装置的特点：①电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑，占地面积小；②所有电器元件已在工厂组装成一整体，大大减小现场安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬运；

⑧运行可靠性高，维护方便；④耗用钢材较多．造价较高。

6.1.2配电装置的基本要求

1)配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设杰‘针和技术经济；

2)保证运行可靠，按照系统自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离；

3)便于检修、巡视和操作；

4)在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价； 5)安装和扩建方便。 6.1.3配电装置的设计原则 1)节约用地；

2)运行安全和操作巡视方便； 3)考虑检修和安装条件；

4)保证导体和电器在污秽、地震和高海拔地区的安全运行； 5)节约三材，降低造价； 6)安装和扩建方便。 6.1.4高压配电装置的选择

配电装置的整个结构尺寸，是综合考虑到设备外形尺寸，检修维护和搬运的安全距离，电气绝缘距离等因素而决定，对于敞露在空气中的配电装置，在各种第57页共63页

间距中，最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距，在这一距离下，无论是正常最高工作电压或出现内外过电压时，都不会被空气间隙击穿。常用的高压配电装置有屋外和屋内两种。他们分别有自己的安全净距。如表6-1与6-2所示：表6-1屋外配电装置的安全净距单位：mm

┏━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃ ┃

┃ ┃ ┃ ┣━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┫

┃ ┃ ┃ ┃ 3-10 ┃ 15-20 ┃ 35 ┃ 63 ┃ 110 ┃ 110 ┃ 220 ┃ 330 ┃ 500 ┃

┣━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━┫

┃ ┃ 1、带电部分罕接地部分之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 2、网状遮栏向上延伸线距地 ┃ 10-1 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ Al ┃ ┃ ┃ 200 ┃ 300 ┃ 400 ┃ 650 ┃ 900 ┃ 1010 ┃ 800 ┃ 2500 ┃ 3800 ┃

┃ ┃ 2. 5m处与遮栏上方带电部 ┃ 10-2 ┃ ┃ ┃

┃ ┃ ┃ ┃ 额定电压(kV)

┃符号 ┃ 适用范围 ┃冈号 ┃

┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 分之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 1、不同相的带电部分之间 ┃ 10-1 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ ┃ ┃ 200 ┃ 300 ┃ 400 ┃ 65C ┃ 1000 ┃ 1100 ┃ 2000 ┃ 2800 ┃ 4300 ┃

┃ A2 ┃ 2、断路器和隔离开关的断口 ┃ 10-3 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 两侧引线带电部分之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 1、设备运输时，其外部竿元 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 遮栏带电部分之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 2、交叉的？；坷时停电检修的 ┃10-1 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 无遮栏带IL}|j力’之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ Bl ┃ ┃10-2 ┃ 950 ┃ 1050 ┃ 1150 ┃ 1400 ┃ 1650 ┃ 1750 ┃ 2550 ┃ 3250 ┃ 4560 ┃

┃ ┃ 3、栅状遮栏罕绝缘体和带电 ┃10-3 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 部分之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 4、带电作业时的带电部分罕 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 接地部分之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ B2 ┃ 1、网状遮栏罕带电部分之间 ┃ 10-2 ┃ 300 ┃ 400 ┃ 500 ┃ ?50 ┃ 1COO ┃ 1100 ┃ 1900 ┃ 2600 ┃ 3900 ┃

┃ ┃ 1，无遮栏裸导体罕地面之间 ┃ 10-2 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ C ┃ 2、无遮栏裸体至建筑物、构 ┃ ┃．可∞ ┃2800 ┃ 2900 ┃ 3100 ┃3400 ┃ 3500 ┃ 4300 ┃ 5000 ┃ 7500 ┃

┃ ┃ 筑物之间 ┃ 0 0 ┃ ┃ ┃

┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 1、平行的不问时停电检修的 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃无遮栏带电部分之间 ┃10-1 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ D ┃ ┃ ┃2200 ┃ 2300 ┃ 2400 ┃嫡00 ┃ 2900 ┃ 3000 ┃3800 ┃ 4500 ┃ 5800 ┃

┃ ┃2、带电部分与建筑物、构筑 ┃ 10-2 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃物的边沿部分之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┗━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┛

表6-2屋内配电装置的安全净距

单位：mm

┏━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓ ┃ ┃

┃ ┃ ┃ ┣━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┳━━━━┫ ┃ ┃ ┃ ┃ 3 ┃ 6 ┃ 10 ┃ 15 ┃ 20 ┃ 35 ┃ 60 ┃ 110 ┃ 110 ┃ 220 ┃

┣━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━┫

┃ ┃ 1、带电部分罕接地部分之 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ Al ┃ 2、网状和极状遮栏向上延伸 ┃ 10-4 ┃ 75 ┃ 100 ┃ 125 ┃ 150 ┃ 180 ┃ 300 ┃ 550 ┃ 850 ┃ 950 ┃ 1800 ┃

┃ ┃ 线距地2. 3m处当遮栏上方 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 带电部分之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┣━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━╋━━━━┫

┃ ┃ l、不I司相的带电部分之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ A2 ┃ 2、断路器和隔离开关的断 ┃ 10-4 ┃ 75 ┃ 100 ┃

┃ ┃ ┃ ┃ 额定电压(kV)

┃符号 ┃ 适用范围 ┃冈号 ┃

125 ┃ 150 ┃ 180 ┃ 300 ┃ 550 ┃ 900 ┃ 1000 ┃ 2000 ┃

┃ ┃ 口两侧带电部分之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 1、栅状遮栏罕带电部分之 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ Bl ┃ ┃ 10-4 ┃ 825 ┃ 850 ┃ }175 ┃ 900 ┃ 930 ┃ 1050 ┃ 1300 ┃ 1600 ┃ 1700 ┃ 2550 ┃

┃ ┃ 2、交叉的不I[d时停电检修 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃ 的无遮栏带电部分之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ B2 ┃ 网状遮栏军一．々啦部分之间 ┃ 10-5 ┃ 1 75 ┃ 200 ┃ 225 ┃ 250 ┃ 280 ┃ 400 ┃ 650 ┃ 950 ┃ 1050 ┃ 1900 ┃

┃ ┃ 无遮栏裸导体罕地（楼） ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ C ┃ ┃ 10-4 ┃ 2375 ┃ 2400 ┃ 2425 ┃ 2450 ┃ 2480 ┃ 2600 ┃ 2850 ┃ 3150 ┃ 3250 ┃ 4100 ┃

┃ ┃ 而之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃平行的不问时停电检修的 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ D ┃ ┃10-4 ┃ 1875 ┃ 1900 ┃ 1925 ┃1950 ┃ 1980 ┃ 2l加 ┃23∞ ┃2650 ┃ 2750 ┃ 3600 ┃ ┃ ┃无遮栏裸导体之间 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ ┃通向屋外的出线套管罕屋 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┃ E ┃ ┃10-4 ┃ 4000 ┃4i量3 ┃ 400u ┃ 4000 ┃ 4000 ┃ 4000 ┃ 4500 ┃ 5000 ┃ 5000 ┃ 5500 ┃

┃ ┃外通道的路而 ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃ ┃

┗━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┻━━━━┛

洼：110J、220J、330J、5Crjj系指中性点直接接地网

以上表中所列出各种间隔距离中最基本的最小安全净距，《高压配电装置设计技术规程》中所规定的A值，它表明带电部分至接地部分或相间的最小安全净

距，保持这一距离时，无论正常或过电压的情况下，都不致发生空气绝缘的电击穿。其余的B、C、D值是在A值的基础上，加上运行维护、搬运和检修工具活动范围及施工误差等尺寸而确定的。

本变电所中有三个电压等级：即220kV、llOkV、lOkV，根据《电力工程电气设计手册》规定，llOkV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llOkV采用屋外配电装置，lOkV采用屋内配电装置。

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。

l、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第59页共63页

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，并宜在地震强度较高地区建用。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抢修方面积累了比较丰富的经验。

2、半高型配电装置，它是将母线及母线隔离开关抬高，将断路器、电压互感器等电气设备布置在母线下面，具有布置紧凑、清晰、占地少等特点，其钢材消耗与普通中型相近，优点有：

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；

⑧旁路母线与主母线采用不等高布置实现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重叠布置，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50%，但其耗钢量较多，安装检修及运行纵条件均较差，一般适用下列情况：

1)配电装置设在高产农田或地少入多的地区； 2)原有配电装置需要扩充，而场地受到； 3)场地狭窄或需要火量开挖。

本次所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llOkV电压等级均采用普通中型配电装置，而本次所设计的变电所采用的是软导线，采用普通中型布置，具有运行维护、检修方便且造价低、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，应用普通中型屋外配电装置。

6.2电气总平面布置

6.2.1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。 6.2.2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、调相机补偿装置及 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、llOkV备电压等级集中布置，将220kV 配电装置布置在北侧，llOkV配电装置布置在西侧，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lOkV屋内配电装置并排在南侧，有利于监视220kV配电装置及主变压器。第60页共63页

6.2.2. 1220kV高压配电装置

采用屋外普通中型布置，断路器单列布置，中间共有14个间隔，每个间隔宽度为14米，近期出线5个间隔，远期出线3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。

6.2.2.2 llOkV高压配电装置

llOkV同样采用屋外普通中型单列布置，它共有16个间隔，近期出线10 个间隔，远期没有，每台主变进线各占一个间隔，电感互感器及避雷器各占一个间隔，母联和旁路断路器各占一个间隔，每个间隔宽度为8米。 6.2.2.3道路

因设备运输和消防的需要，主控楼、主变220kV、llOkV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，勾部分巡视小道，行车道路弧形处转弯半径不应小于7米。为了便于更好的直观的了解变电所的地理位置及厂房布置，在设计中引用了电气平面布置符号说明，见表6-3：表6 --3 电气平面布置符号说明

┏━━━━━━━━┳━━━━━━━┓ ┃ 名称 ┃ 符号 ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ 断路器 ┃ []] ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ 隔离开关 ┃ 匡圣虱 ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ 变压器 ┃ [二] ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ 电流互感器 ┃ o ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━┫ ┃ 支柱绝缘子 ┃ [] ┃ ┣━━━━━━━━╋━━━━━━━┫

┃ 道路 ┃ ┃ ┃ ┣━━━━━━━┫ ┃ ┃ ┃ ┗━━━━━━━━┻━━━━━━━┛ 7结沦

2 2 0kV区域变电所的设计从原始资料的收集、整理到设计方法、计算都正确的执行了国家电力行业有关的技术方针、和安全可靠、经济实用、符合国情的原则，以及国家电力行业的有关标准、规范、规程、规定的要求，在参数的选择和计算上力求做到精益求精，从而设计出满足实际运行系统要求的区域变电所，以满足当地供配电系统的安全可靠的运行。但是对本地区电源的接入系统方式，负荷分布和负荷密度，变电所的个数与容量之间的关系还没有进行技术经济分析，尤其是当变电所全停时，对本地区供电的影响程度，还未有所估计，以后设计及说明中应该注意。第61页共63页拶妒∞ 铲移黟

第62页共63页参考文献：

[1]能源部西北电力设计院，电力工程设计手册1、2册[Jl.水利出版社．19， [2]电力业部西北电力设计院．电力工程电气设备手册1上、下册[Jl.中国电力出版社．1998，

[3]西北电力设计院，发电厂变电所电气接线和布置上、下册[J].水利电力出版社．1984， [4]电气工程专业毕业设计指南《电力系统分册》，中国水利水电出版社，陈跃主编。第63页共63页黪渗

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