220KV-变电站电气主接线设计要点(共29页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上220KV 变电站电气主接线设计目 录一、原始材料2二、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择5三、负荷计算6四、短路电流的计算7五、变电所一次设备的选择与校验8六、 变电所高、低压线路的选择10 原始资料1.1.1变电所规模及其性质：电压等级220/110/35 kv线路回数220kv本期2回交联电缆（发展1回）110kv本期4回电缆回路（发展2回）35kv30回电缆线路，一次配置齐全本站为大型城市变电站2归算到220kv侧系统参数（SB=100MVA,UB=230KV）近期最大运行方式：正序阻抗X1=0.1334；零序阻抗X0=0.1693近期最大运行方式：正

2、序阻抗X1=0.1445；零序阻抗X0=0.2319远期最大运行方式：正序阻抗X1=0.1139；零序阻抗X0=0.14883110kv侧负荷情况：本期4回电缆线路最大负荷是160MW最小负荷是130MW远期6回电缆线路最大负荷是280MW最小负荷是230MW435kv侧负荷情况：（30回电缆线路）远期最大负荷是240MW最小负荷是180MW近期最大负荷是170MW最小负荷是100MW5环境条件：当地年最低温度-24，最高温度+35，最热月平均最高温度+25，海拔高度200m，气象条件一般，非地震多发区，最大负荷利用小时数6500小时。主接线设计本变电站为大型城市终端站。220VKV为电源侧，

3、110kv侧和35kv侧为负荷侧。220kv和110kv采用SF6断路器。220kv采取双母接线，不加旁路。110kv采取双母接线，不加旁路。35kv出线30回，采用双母分段。低压侧采用分列运行，以限制短路电流。 电气主接线图第二章 主变压器选择和负荷率计算原始资料1110kv侧负荷情况：本期4回电缆线路最大负荷是160MW最小负荷是130MW远期6回电缆线路最大负荷是280MW最小负荷是230MW235kv侧负荷情况：（30回电缆线路）远期最大负荷是240MW最小负荷是180MW近期最大负荷是170MW最小负荷是100MW3由本期负荷确定主变压器容量。功率因数COS=0.85主变压器选择2.

4、2.1容量选择(1)按近期最大负荷选：110kv侧：160MW35kv侧：170MW按最优负荷率0.87选主变压器容量每台主变压器负荷110kv侧：80 MW35kv侧：85 MW按最优负荷率0.87选主变压器容量。SN=PL/(0.85)=(80+85)/(0.850.87)=209.6 MVA 或SN=0.6PM/0.85=0.6（160+170）/0.85=232.9 MVA选SN=240MVA，容量比100/50/50的220kv三绕组无激磁调压电力变压器负荷率计算由负荷率计算公式:=S/SB110kv最大,最小负荷率:=80/(0.85120)=78.4%=65/(0.85120)=

5、63.7%35kv最大,最小负荷率=85/(0.85120)=83.3%=50/(0.85120)=49%总负荷率：=(85+80)/(0.85240)=80.9%=(50+65)/(0.85240)=56.4%(2)按远期最大负荷选：（远期设三台主变压器）110kv侧：280MW35kv侧：240MW每台主变压器负荷110kv侧：93.3 MW35kv侧：80MW按最优负荷率0.87选主变压器容量。SN=PL/(0.85)=(93.3+80)/(0.850.87)=234 MVA选SN=240MVA，容量比100/50/50负荷率计算110kv最大负荷率:=93.3/(0.85120)=91

6、.4%35kv最大,最小负荷率=80/(0.85120)=78.4%总负荷率：=(93.3+80)/(0.85240)=84.9%所以，综合以上讨论可知，从长远考虑选主变压器容量：SN=240 MVA，容量比100/50/50的变压器。因为：SN/SLMAX=(2400.85)/(160+170)=61.8%60%所以每台主变压器可以带总负荷的60%。SLMAX/SN=1.62经查表知事故过流允许负荷在过负荷1.6倍时为15分钟，过负荷2.0倍的允许时间为4分钟。2.2.2变压器参数列表:表2-1 变压器参数列表容量MVA调压范围电压KV空载损耗（KW）短路损耗（KW）阻抗电压UI-2%U1-

7、3%U2-3%24022.5%220/110/38.5230108014249第三章 短路计算第3.1节 相关参数计算等值220kv系统:XS1=0.1134XS0=0.1693变压器:U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5(14+24-9)=14.5U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5(14+9-24)=-0.5U3%=0.5(U13%+U23%-U12%)=0.5(24+9-14)=9.5所以XT1=U1%SB/(100SN)=14.5100/(100240)=0.06042XT2= U2%SB/(100SN)=0XT3= U3%SB/(100SN)=9.

8、5100/(100240)=0.0396短路点选择图 3-1 短路点分布图F1点220kv进线断路器内侧F2点220kv母联断路器F3点220kv母线F4点主变压器高压侧F5点主变压器中压侧F6点110kv母线F7点110kv出线F8点主变压器低压侧F9点35kv出线 短路计算图 3-2按近期最大运行方式所给参数进行短路计算：X1=2XS1=20.1334=0.2668XT1=0.06042XT3=0.0396IB1=SB/UB1=100/230=0.2510IB2=SB/UB2=100/115=0.5020IB3=SB/UB3=100/37=1.5603.3.1 短路点F1：（220kv进线

9、断路器内侧）图 3-3 标：IK1=E/X1=1/0.2668=3.748有：IK1=IK1IB1=3.7480.2510=0.941KA短路点F2：（220kv母联断路器）图 3-4 标：IK2=E/XS1=1/0.1334=7.496有：IK2=EIB1=7.4960.2510=1.88KA短路点F3（220kv母线），F4（主变压器高压侧），与F2情况相同。3.3.4 短路点F5：（主变压器中压侧）图 3-5 XK=0.5（X1+XT1）=0.5（0.2668+0.6042）=0.1636标：IK5=E/（2XK）=0.5/0.1636=3.06有：IK5=IK5IB2=3.060.50

10、20=1.536KA 短路点F6：（110kv母线）图 3-6 XK=0.5（X1+XT1）=0.1636标：IK6=E/XK=1/0.1636=6.11有：IK6=IK6IB2=6.110.5020=3.07KA 短路点F7（110kv出线）情况与F6相同。短路点F8：（主变压器低压侧）图 3-7XK=0.5（XT1+X1）+XT3=0.5（0.06042+0.2668）+0.0396=0.2032标：IK8=E/XK=1/0.2032=4.92有：IK8=IK8IB3=4.9231.560=7.68KA短路点F9（35kv出线）情况与F8相同。主要电气设备选型 断路器的选择断路器型式的选择

11、：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6220kV的电网一般选用少油断路器，电压110330kV电网，可选用SF6或空气断路器，大容量机组釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。断路器选择的具体技术条件如下：（1）电压：Ug Un Ug-电网工作电压（2）电流：Ig.max In Ig.max-最大持续工作电流（3）开断电流：Ip.t InbrIpt-断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量Inbr-断路器额定开断电流（4）动稳定： ich imaximax-断路器极限通过电流峰值ich-三相

12、短路电流冲击值（5）热稳定：ItdzIttI- 稳态三相短路电流tdz -短路电流发热等值时间It- 断路器t秒热稳定电流其中tdz=tz+0.05由 =I /I和短路电流计算时间t，可从发电厂电气部分课程设计参考资料P112，图51查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出tdz。 220kv出线断路器（1）选择Ug=220KVIgmax=PLMAX/(UnCOS)= 1.02KA 选择LW2-220 SF6断路器表4-1 LW2-220 SF6 断路器参数表型号额定电压（kv）额定电流（ka）额定短路开断电流（ka）额定短路关合电流（ka）额定峰值耐受电流（ka）4秒热稳定电流（ka）全开

13、断时间（s）LW2-2202202.531.580100400.05 （2）热稳定校验： I2tdz式中 I-稳态三相短路电流；tdz-短路电流发热等值时间；It-断路器t秒稳定电流。其中tdz=tz+0.05”,由=I，/I=1短路电流计算时间t=tpr+tab=0.5+0.15+0.06=0.71(tpr为全保护时间，tab为固有全分闸时间，它包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间)可从小电气书图5-1中查出短路电流周期分量等值时间tz=0.8S，忽略短路电流非周期分量。所以：tdz=tz+0.05”=0.8SQk= I2tdz=0.9412 0.8It2t IttQk 满足热稳定要求 。

14、（3）动稳定校验：ichimaximax-断路器极限通过电流峰值；ich -三相短路冲击值。ich=2.55I”=2.550.941=2.40Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 1.88=4.79Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 3.07=7.82Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 1.536=3.92Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 7.68=19.6Qk 满足热稳定要求 。

15、 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 7.68=19.6Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 1.88=4.79Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 1.536=3.92Qk 满足热稳定要求 。 （3）动稳定校验：ichimaxich=2.55I”=2.55 7.68=19.6 Ich热稳定： Qk =0.708 KA2S ,(I1NKT)2=(1.260)2=5184 KA2SQk Ich热稳定： Qk =2.83 KA2S ,(I1NKT)2=(1.235)2

16、=1764 KA2SQk Ich热稳定： Qk =7.54 KA2S ,(I1NKT)2=(0.475)2=900 KA2SQk Ich热稳定： Qk =1.89 KA2S ,(I1NKT)2=(1.275)2=8100 KA2SQk Ich热稳定： Qk =47.2KA2S ,(I1NKT)2=(0.2120)2=576 KA2SQk U10.9Un，Un为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压波动范围，即10% Un。（2）二次电压：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按下表选用所需的二次额定电压。表4-10 JCC-220互感器参数表绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入

17、方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中用于中性点不接地或经消弧线圈接地系统中二次额定电压（V）100100/100100/3（3） 准确等级电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级。用于电度表准确度不低于0.5级，用于电压测量，不应低于1级，用于继电保护不应低于3级。（4）二次负荷Sn是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下，电压互感器的额定容量。S2是二次负荷，它与测量仪表的类型，数量和接入电压互感器的接线方式有关，电压互感器的三相负荷经常是不平衡的，所以通常用最大一相的负荷和电压互感器一相的额定容量相比较。 220kv母线处电压互感器220KV侧母线所连的电压互感器的选择，选用

18、JCC-220型电压互感器：表4-11 JCC-220型电压互感器参数表型式额定变比在下列准确等级下的额定容量最大容量（VA）屋外单相JCC2200.51320005001000 110kv 电压互感器110KV侧母线所连的电压互感器的选择，选用JCC-110型电压互感器：表4-12 JCC-110型电压互感器参数表型式额定变比在下列准确等级下的额定容量最大容量（VA）屋外单相JCC1100.513200050010002000 35kv电压互感器35KV侧母线所连的电压互感器的选择，选用JDX6-35型电压互感器：表4-13 JDX6-35型电压互感器参数表型式额定变比在下列准确等级下的额定

19、容量最大容量（VA）（屋内式）三相JDX6350.5131200150250600 母线母线应根据具体使用情况按下列条件选择和校验：（1）型式：载流导体一般采用铝质材料，回路正常工作电流在4000A及以下时，一般选用矩形导体。在40008000A时，一般选用槽形导体。110KV及以上高压配电装置，一般采用软导线。当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。（2）按最大持续工作电流选择导线载面S，即 IgmaxKIy式中 Iy相应于某一母线布置方式和环境温度为+25时的导体长期允许载流量。 K温度正系数（3）按经济电流密度J选择：在选择导体载面S时，除配电装置的汇流母线、厂用电动机的电缆等外，长度在2

20、0 m以上的导体，其截面S一般按经济电流密度选择。即 Sj=(mm2)式中 J导体的经济电流密度，按此条件选择的导体截面S，应尽量接近经济计算截面Sj。当无合适规格导体时，允许小于Sj。（4）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。 母线的校验公式为： SSmin=(mm2)式中 Smin根据稳定决定的导体最小允许截面（mm2）； C热稳定系数； 稳态短路电流（KV）； tdz短路电流等值时间（s）。（5）动态稳定校验：maxy式中 y母线材料的允许应力（硬铝y为69106Pa,硬铜为157106）； mix作用在母线上的最大计算应力。对于输电线路应校验线路电压

21、损失。对于发电厂、变电所内的导体，由于相对距离较短，电压损失不严重，所以可不较验。 35KV侧母线由断路器最大回路电流值可知，Igmax=3.3KA 回路正常工作电流在4000A以下,选用矩形导体。条件为相间距a=0.75m，绝缘子跨距l=1.2m，母线保护时间tpr=0.5s ，选hb=12510 ,三条平放，长期允许载流量3903A。查表知集肤效应系数为Ks=1.8 ,环境温度为29，查表知温度修正系数K=1.0,则 Ial29=1.03903=3903A 3637A热稳定校验：tk=tpr+tkd+ta=0.5+0.15+0.02=0.67s=I/ I =1 tz=0.9s tdz=tz

22、+0.052 =0.9+0.051.02=0.95s Qk= I2tdz =7.6820.95=56.0 KA2S正常运行时得导体温度：=0+(al-0)I2max/I2al =25+(70-25)33002/39032=57.2查表得：C=92.12 Smin=109 mm2 3750 mm2动稳定校验： 导体自振频：m=hb=0.1250.12700=3.375kg/m I=bh3/12=0.010.1253/12=1.6310-6 m4按汇流母线为两端简支多跨梁查表可知，Nf=3.56 则 f1=454.5HZ 155HZ 故 =1冲击系数K=1.9, 则 ish=1.9 I=2.697

23、.68=20.66KA 母线相间应力： fph=1.7310-7 i2sh/a =1.7310-7/0.75=98.5N/m 导体截面系数：=0.5bh2=0.50.010.1252=78.12510-6m3则 ph=0.182106pa al=70106pa 同相条间作用应力计算： b/h=10/125=0.08 (2b-b)/(b+h)=10/(10+125)=0.074 (4b-b)/(b+h)=30/135=0.222查曲线得导体形状系数 K12=0.37 ,K13=0.57 fb=8(K12+K13) 10-9ish2/b=8(0.37+0.57)10-920.662106/0.01

24、=331 pa条间衬垫跨距计算，每相三条铝导体=1197 临界跨距 Lcr=b=11970.01=0.623m bal=al-ph=(70-9.61) 106=60.39106pa条间衬垫最大跨距：Lbmax=b=0.01=0.298m Lcr=0.623m为了便于安装，每跨绝缘子中设三个衬垫：Lb=L/4=1.2/4=0.3m 110kv和220kv的选择110KV侧母线，由断路器最大回路工作电流Igmax=0.988KA ，选择LGJ-120220KV侧母线，由断路器最大回路工作电流Igmax=1.02KA ，选择LGJ-120 电缆电缆应按下列选择及校验（1） 型式：应根据敷设环境及使用

25、条件选择电缆型式。 明敷（包括架空、隧道、沟道内等）的电缆，一般选用裸钢带铠装或塑料外护层电缆。 在易受腐蚀地区应选用塑料外护电缆。在需要使用钢带铠装电缆时，宜选用二级外护层型式。 直埋敷设时，一般选用钢带铠装电缆。在潮湿或腐蚀性土壤的地区，应带有塑料外护层。 三相交流系统的单芯电力电缆，要求金属护外层采用一端接地时，在潮湿地区，外护层宜选用塑料挤包的型式。电力电缆除充油电缆外，一般采用三芯铝芯电缆。（2） 按额定电压选择：UgmaxUn （3） 按最大持续工作电流选择电缆截面S： IgmaxKIy K=上二式中 K温度修正系数。 TM电缆芯最高工作温度（）； T1对应于额定载流量的基准环境温度（）； T2实际环境温度； Iy对应于所选用电缆截面S、环境温度为+25时，电缆长期允许载流量（A）。（4） 按经济电流密度选择导体截面以及允许电压降的校验，与裸导体计算相同。