1、 220kV 变电所电气一次部分设计220kV 变电所电气一次部分设计摘要本文以任务书给定的220kV变电所原始资料为依据，按照变电所设计规程的要求和变电所的实际情况，从变电所运行的安全性，经济性和可靠性等方面综合考虑，通过技术经济比较对变电所各种电压等级的电气主接线、主变压器和配电装置进行了选择，并在短路电流计算的基础上完成了变电所主要电气设备的选择和主要电气设备的保护配置。此外完成了变电所配电装置的选型和布置设计。通过本次毕业设计，达到了巩固发电厂电气部分课程的理论知识，掌握变电所电气部分设计的基本方法，体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识，培养我们运用所学知识去分析和解决与本专业相关的
2、实际问题的能力，培养我们独立分析和解决问题的能力。本设计书包括原始资料、设计说明书、计算书和图纸四部分。关键词：220kV变电所；主接线；短路电流；配电装置220kV 变电所电气一次部分设计THE DESIGN OF THE FIRST PART ABOUT THE 220kV TRANSFORMER SUBSTATIONABSTRACTIn this design, based on the given raw data by the task book of the 220kV transformer substation , In accordance with the the requ
3、irements of the design point of order and the actual situation of the transformer substation. By considering the security operation,economy and reliability.by way of comparing technical and economic then choose the proper main electrical connection of various kinds voltage, the main transformer and
4、distribution equipment, and by calculating the Short-circuit current to choose the main electrical equipment and the protection Profile of the main electrical equipment. Besides I have to select the appropriate type of the distribution equipment of the 220kV transformer substation and the compositio
5、n. Graduation project through this time, to a solidelectric power plant partstheory courses, master substation electrical design part of the basic methods, learning experience and strengthen our foundation and expertise of professional, we apply their training knowledge to analyze and resolve practi
6、cal issues related to the profession skills, to nurture our independent analysis and problem solving skills. The design includes four parts: original data, design specifications, design calculations and drawings.Key words: 220kV substation; the main connection; short-circuit current; distribution eq
7、uipment220kV 变电所电气一次部分设计目 录1 原始资料 .11.1 题目 .11.2 设计资料 .12 设计说明书 .32.1 电气主接线 .32.1.1 主接线设计的基本要求 .32.1.2 主接线的设计原则 .32.1.3 电气主接线的确定 .42.2 所用电的设计 .62.2.1 所用电的设计原则 .62.2.2 所用电源引接方式 .62.2.3 所用变压器的选择 .72.3 主变压器的选择 .72.3.1 主变压器选择的基本原则 .82.3.2 主变压器台数的确定 .82.3.3 主变压器型式和结构的选择 .82.3.4 主变压器容量的确定 .92.3.5 主变选择结果 .
8、92.4 短路电流计算 .92.4.1 短路电流计算目的 .102.4.2 短路电流计算内容 .102.4.3 短路电流计算结果 .102.5 主要电气设备的选择 .112.5.1 主要电气设备的选择要求 .112.5.2 各电压等级电气设备的选择结果 .122.5.3 导线选择 .142.6 防雷设计 .15220kV 变电所电气一次部分设计2.6.1 防雷设计原则和措施 .152.6.2 各电压等级避雷器选择结果 .152.6.3 避雷针的配置 162.7 配电装置及电气平面图 .172.7.1 配电装置 .172.7.2 主变压器布置 .182.7.3 电气平面设置 .183 设计计算书
9、 .193.1 负荷计算 .193.2 主变容量计算 .193.3 主变压器各绕组电抗标幺值计算 .193.4 短路电流计算 .203.4.1 220kV 母线短路时短路电流计算 .213.4.2 110kV 母线短路时短路电流计算 .233.4.3 10kV 母线短路时短路电流计算 .243.5 电气设备的选择 .263.5.1 220kV 侧电气设备的选择及校验 .263.5.2 110kV 侧电气设备的选择及校验 .293.5.3 10kV 侧电气设备的选择及校验 .323.6 导线的选择 .363.6.1 220kV 母线的选择与校验 363.6.2 110kV 母线选择与校验 383
10、.6.3 10kV 母线选择与校验 .403.7 避雷器的选择计算 .413.7.1 220kV 侧避雷器的选择校验 .423.7.2 110kV 侧避雷器的选择校验 .423.7.3 10kV 侧避雷器的选择校验 .42参考文献 .44致谢 .45220kV 变电所电气一次部分设计第 1 页 共 45 页1 原始资料1.1 题目220KV 变电所电气一次部分设计1.2 设计资料（1）待建变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近有地区负荷。（2）确定本变电所的电压等级为避免 220/110/10kV，220kV 是本变电所的电源电压，110kV 和 10kV 是二次电压。（3）待设
11、计变电所的电源由双回 220kV 线路送到本变电所，在中压侧 110kV 母线，送出 2 回线路，低压侧 10kV 母线，送出 12 回线路，本所 220kV 线路有三回输出线路，该变电所的所址，地势平坦，交通方便。（4）负荷资料：表 1-1 110kV 用户负荷统计资料名 称 最大负荷(KW) 功率因数 回路数炼钢厂 42000 0.95 2表 1-2 10kV 用户负荷统计资料名 称 最大负荷(KW) 功率因数 回路数炼油厂 2000 0.95 2机械厂 900 0.95 2电机厂 2400 0.95 2饲料厂 600 0.95 2化工厂 1800 0.95 2汽车配件厂 2100 0.9
12、5 2最大负荷利用小时数 Tmax=5500h 同时率取 0.9 线路损耗取 5%。（5）拟建变电所联网情况待设计变电所与电力系统的连接情况如图 1.1220kV 变电所电气一次部分设计第 2 页 共 45 页待设计 2 2 0 k V 变电 所2 5 0 k m2 2 0 k V2 2 0 k V4 5 0 M Wc o s = 0 . 8x d = 0 . 1 2 42 2 0 0 M Wc o s = 0 . 8 5x d = 0 . 1 4 2 32 2 0 k V2 2 4 0 M V Au k % = 0 . 1 2 4系统2 2 0 k V炼钢 厂1 1 0 k V2 4 0 k
13、 m1 0 k V260km250km267km2 1 0 0 M V Ax = 0 . 0 0 4（ S B = 1 0 0 M V A ）4 6 3 M V Au k % = 1 0 . 5 图 1.1 待设计变电所与电力系统的连接情况220kV 变电所电气一次部分设计第 3 页 共 45 页2 设计说明书2.1 电气主接线电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备已规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备
14、选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最佳方案。2.1.1 主接线设计的基本要求（1）可靠性。所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。安全生产是电力系统的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。（2）灵活性。主接线的灵活性有一些几方面要求：1，调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。2，检修要求。可以方便的停
15、运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响对用的供电。3，扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。（3）经济型。经济型主要是投资省、占地面积小、能量损失小。2.1.2 主接线的设计原则（1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用。根据变电所在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。（2）考虑近期和远期的发展规模。变电所主接线设计应根据 5-10 年电力系统发展规划进行。（3）考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。对一级负荷，必须220kV 变电所电气一次部分设计第 4 页 共 45 页有两个独立
16、电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。（4）考虑主变台数对主接线的影响。变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。（5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的
17、有无而有所不同。例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路。变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。2.1.3 电气主接线的确定（1）220kV 部分电气主接线220kV 出线数为 4 回及以上时，宜采用双母线接线。且根据变电站 220kV 运行实际情况（采用 SF6断路器，故障率较低，且采用微机保护装置，检修周期较长）和技术发展趋势，故 220kV 本期及远景均采用双母线接线并设母联断路器。 （2）110kV 部分电气主接线220k V 变电所中的 110kV 配电装置，当出线回路数在 6 回以下时(或为 4-7 回时)宜采用单母线或单母线分段接线，6 回
18、及以上时(或 8 回及以上时)，宜采用双母线接线。当只有两台变压器和两条线路时，宜采用桥形接线。（3）10kV 部分电气主接线本设计 10kV 出现 12 回，从经济性的角度考虑采用单母线分段的接线方式。 （4）方案一：220kV 双母线 110kV 桥形接线 10kV 单母线分段方案二：220kV 双母线分段 110kV 桥形接线 10kV 单母线分段220kV 变电所电气一次部分设计第 5 页 共 45 页2 2 0 k V1 1 0 k V1 0 k V 1 0 k V图 2.1 电气主接线方案一1 1 0 k V1 0 k V1 0 k V2 2 0 k V图 2.2 电气主接线方案二
19、220kV 变电所电气一次部分设计第 6 页 共 45 页表 2-1 电气主接线方案比较项目方案可靠性 灵活性 经济性方案一：220kV 双母线，110kV 桥形接线，10kV 单母线分段。可靠性较高，但是220kV 侧的可靠性没有方案二高。调试、检修都较为方便，且便于对各种电压等级接线进行扩建和发展。隔离开关 58 个，断路器 26 个，设备数量相对较少，投资相对较小。方案二：220kV 双母线分段，110kV 单母线，10kV 单母线分段。可靠性高。 具有较好的灵活性，也便于扩建和发展。隔离开关 60 个，断路器 27 个，设备数量相对较多，投资相对较大。综上所述，确定方案一为最佳方案。2
20、.2 所用电的设计2.2.1 所用电的设计原则变电所的所用电系统设计和设备选择，直接关系到变电所的安全运行和设备的可靠，对他的要求主要有：（1）保证所用电源的可靠性；（2）调度灵活可靠，检修调试安全方便，系统接线要清晰、简单；（3）要考虑全所的扩建和发展规划，所用配电装置不值合理，便于维护管理，对全所系统的容量应满足要求，适当留有裕度；（4）设备选用合理、技术先进、注意节约投资、减少电缆用量；（5）变电所的所用电因为高压电动设备很少，一般动力负荷均为低压，故低压所用电压宜采用 380/220V。2.2.2 所用电源引接方式当所内有较低母线时，一般均采用这类母线上引接 11 个所用电源，这一所用
21、电源引接方式具有经济和可靠性较高的特点。如能由不同电压等级的母线上分别引接两个所用电源，则更可保证所用电的不间断供电。本变电所所用电接线设计，所用电源采用从 10kV 母线上引接两个的方式。因为 10kV 母线为单母线分段接线，所以所用电源分别接于 10kV 母线的段和段，互为备用，平时运行当一台故障时，另一台能够220kV 变电所电气一次部分设计第 7 页 共 45 页承担变电所的全部负荷。电压降落所用电力变压器的额定电压为 10/0.4kV，其高压侧进线分别接于 10kV 侧母线的段和段，其低压侧接线采用单母线分段接线方式，平时分裂运行，以限制故障范围，提高供电可靠性高。所用电接线图如图
22、2.2 所示：1 0 k V 1 0 k V3 8 0 V 3 8 0 V 图 2.2 所用电接线2.2.3 所用变压器的选择（1）所用变压器的选择原则：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）所用电负荷所用电负荷为 kVAS350由于本变电所最低电压等级 10kV，可直接通过一级电压降落，选用两台变压器，最后降为所用电压 380/220V，查电力工程电气设备手册：电气一次部分 ，所选变压器的技术参数如表 2-2 所示：表 2-2 所用变压器参数表额定电压（kV）损耗（W）型号 额定容量（kVA）高压 低压阻抗电压（%）空载 短路空载电流（%）连接组标号S9-31
23、5/10 315 10 0.4 4 700 3500 1.5 Y,yn02.3 主变压器的选择220kV 变电所电气一次部分设计第 8 页 共 45 页2.3.1 主变压器选择的基本原则（1）主变压器容量一般按变电所建成后 510 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期 10-20 年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量英语城市规划相结合。（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及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，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的
24、 70%-80%。（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。2.3.2 主变压器台数的确定（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，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，其变压器基础宜按大于变压器容量的 1-3 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。本设计将采用两台主变压器。2.3.3 主变压器型式和结构的选择（1）主变压器的相数。在 330kV 及以下的发电厂和变电所中，一般都选用三相式变压器。因为一台
25、三相式较同容量的三台单相式投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构较简单，运行维护较方便。（2）主变压器绕组数的确定1，只有一种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂，以及只有两种电压的变电所，采用双绕组变压器。2，有两种升高电压向用户供电或与系统连接的发电厂，以及有三种电压的变电所，可以采用双绕组变压器或三绕组变压器(包括自耦变压器)。（3）我国电力变压器的三相绕组所采用的连接方式为：110kV 及以上电压侧均为“YN ，即有中性点引出并直接接地；35kV(60 kV)作为高、中压侧时都可能采用“Y” ，其中性点不接地或经消弧线圈接地，作为低压侧时可能用“Y”或“D” ；35kV 以下电压侧
26、(不含 04kV 及以下)一般为“D”，也有“Y方式。220kV 变电所电气一次部分设计第 9 页 共 45 页本设计对应于 220kV、110kV、10kV 三个电压等级绕组接线方式为 Y/Y/。2.3.4 主变压器容量的确定对原始资料就行数据分析计算： )(5180k01KWPPV总 ar726QQ总 ）（总总总 AS542考虑到两种负荷的同时率为 0.9,以及建成后 510 年的规划，主变容量确定为： )(5873%)1()(9.017.0 0KVAnN ）（总2.3.5 主变选择结果本设计选用有载调压自耦变压器,型号为 SFSZ11-63000/220,其主要参数如下：额定容量：630
27、00（kVA）额定电压：高压220 2 2.5%（kV） ，中压121（kV） ，低压10.5（kV ）容量比为：1:：1：1表 2-3 主变参数表型号 SFSZ11-63000/220额定容量（kVA） 63000高压（kV） 220 2 2.5%中压（kV） 121电压组合及其分接头范围低压（kV） 10.5连接组标号 YN,a0,d11空载损耗（kW） 34负载损耗（kW） 180空载电流（%） 0.49高中 9高低 31阻抗电压（%）中低 212.4 短路电流计算220kV 变电所电气一次部分设计第 10 页 共 45 页2.4.1 短路电流计算目的在进行变电站一次部分设计时，通常要进
28、行短路电流的计算，其目的主要是为了选择断路器等电气设备或对这些设备提出技术要求；评价确定网络方案，研究限制短路电流措施；为继电保护设计与调试提供依据；分析计算送电线路对通讯网络设施的影响等。本设计希望通过进行短路电流的计算达到以下目的：（1） 电气主接线方案的选择。短路电流计算可为不同方案进行技术经济比较，并为确定是否采取限制短路电流措施等提供依据。（2） 电气设备的选择。选择断路器、隔离开关、熔断器、互感器等。其中包括计算三相短路冲击电流、冲击电流有效值以校验电气设备动力稳定，计算三相短路电流稳态有效值用以校验电气设备及载流导体的热稳定性，计算三相短路容量以校验短路器的遮断能力等。（3） 确
29、定中性点的接地方式。对于 35kV、10kV 供配电系统，根据单相短路电流可确定中性点接地方式。（4） 选择继电保护装置并进行整定计算。在考虑正确、合理地装设保护装置，在校验保护装置灵敏度时，不仅要计算短路故障支路内的三相短路电流值，还需知道其他支路短路电流分布情况；不仅要算出最大运行方式下电路可能出现的最大短路电流值，还应计算最小运行方式下可能出现的最小短路电流值；不仅要计算三相短路电流而且也要计算两相短路电流或根据需要计算单相接地电流等。2.4.2 短路电流计算内容（1） 短路点的选取。各级电压母线、各级线路末端。（2） 短路电流计算。根据本设计的设计要求，只需进行最大运行方式下的三相短路
30、电流。2.4.3 短路电流计算结果短路电流计算一般 只计及各元件 （即发电机、 变压器 、 电抗器、 线路等） 的电抗，采用标幺值来计算。 在 为选择电气设备而进行的短路电流计算中， 如果系统阻抗 （即等值电源阻抗） 不超过短 路回路 总阻抗 的 5% 10%，将系 统作为 无限大电力系统进行计算。短路电流计算结果如表 2-4 所示。220kV 变电所电气一次部分设计第 11 页 共 45 页表 2-4 短路电流计算结构项目短路点1I（KA） 2ktI（KA） tkI（KA） shi（KA） KS（KVA）1d16.05 13.7 14.62 41 6393.8725.87 5.87 5.87
31、 14.97 1169.2231d21.02 21.02 21.02 53.6 382.282.5 主要电气设备的选择2.5.1 主要电气设备的选择要求一、断路器的选择要求（1）额定电压和额定电流的选择 SNUmaxI（2）额定开断电流的选择 INbr（3）短路热稳定和动稳定校验热稳定： KtQI2动稳定： shei二、隔离开关的选择要求隔离开关与断路器相比，在额定电压、电流的选择及短路动、热稳定校验的项目相同。但由于隔离开关不用来接通和切除短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。三、电流互感器的选择要求（1）一次回路额定电压选择 SNU（2）额定电流比的选择（3）热稳定校验： 22
32、tmdzKIt其中 t为电流互感器的 1s 热稳定倍数。（4）动稳定校验：220kV 变电所电气一次部分设计第 12 页 共 45 页dwmshKIi2 其中 dw为电流互感器的动稳定倍数。四、电压互感器的选择要求35kV110kV 配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器；620kV 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 220kV 及以上的配电装置，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。一次电压 1u，电压互感器额定一次线电压 nu nnu9.01二次电压按下表 2-4
33、要求选择：表 2-5 二次电压选择要求绕组 主二次绕组 附加二次绕组高压侧接入方式 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直接接地或经消弧线圈接地系统二次额定电压 100 3/10100 3/10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：（1）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。（2）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。（3）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
34、低，要求一般为 3 级即可。（4）在电压互感器二次回路，同一回路接有几张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。负荷 2S： nS2 2.5.2 各电压等级电气设备的选择结果一、220kV 侧电气设备选择结果如表 2-6220kV 变电所电气一次部分设计第 13 页 共 45 页表 2-6 220kV 侧电气设备选择结果设备名称 设备型号 设备主要参数额定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）断路器 LW6-220 型6SF220 2500 40额定电压（kV） 额定电流（A）隔离开关 GW4-220D/1000-80（户外型） 220
35、1000额定电流比（A）电流互感器 LCW-220（户外独立式）4300/5额定电压（kV ）一次绕组 二次绕组 辅助绕组电压互感器 LCW-220（电容式） 3/203/1.01.0二、110kV 侧电气设备选择结果如表 2-7表 2-7 110kV 侧电气设备选择结果设备名称 设备型号 设备主要参数额定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）断路器 LW14-110/2000 型6SF110 2000 31.5额定电压（kV） 额定电流（A）隔离开关 GW4-110D/1000-80（户外型） 110 1000额定电流比（A）电流互感器 LCWDL-110（户外独立式） 2600/5
36、额定电压（kV）一次绕组 二次绕组 辅助绕组电压互感器 JCC2-110（瓷绝缘式） 3/103/1.01.0三、10kV 侧电气设备选择结果如表 2-8表 2-8 10kV 侧电气设备选择结果设备名称 设备型号 设备主要参数额定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）断路器 ZN4-10G/6000（真空）10 6000 105额定电压（kV） 额定电流（A）隔离开关 GN10-10T/6000-200（户内型） 10 6000额定电流比（A）电流互感器 LMZD-10（户外独立式） 11000/5额定电压（kV ）一次绕组 二次绕组 辅助绕组电压互感器 JDJ-10（油浸式）10 0
37、.1220kV 变电所电气一次部分设计第 14 页 共 45 页2.5.3 导线选择一、导体的选择及校验要求（1） 导体选型载流导体一般使用铝或铝合金材料，而在对铝有严重腐蚀的场合则使用铜导体。硬导体的截面一般为矩形、槽形和管形。（2） 导体截面选择按导体长期发热允许电流选择。其计算式为 alKImax式中：I max 为导体所在回路中最大持续工作电流（A） ；I al 为在额定环境温度 0 =25时导体允许电流；K 为与实际环境温度和海拔有关的综合修正系数。（3） 电晕电压校验 110kV 及以上裸导体需要按晴天不发生全面电晕的条件校验，即裸导体的临界电压Ucr 应大于最高工作电压 Umax
38、。（4） 热稳定校验在校验导体热稳定时，若计及集肤效应系数 Kf 的影响，由短路时发热的计算公式可得到短路热稳定决定的最小截面积 Smin 为 CQfkmin式中：C 为热稳定系数；Q k 为短路电流热效应（A 2s） 。（5） 动稳定校验1） 单条矩形导体构成母线的应力计算。导体最大相间计算应力 ph 为WLfMphph02式中： f ph 为单位长度导体上所受相间电动力（ N/m） ；L 为导体支柱绝缘子间的跨距（m） ；M 为导体所受最大弯矩（N m） ；W 为导体对垂直于作用力方向轴的截面系数（m 3）.导 体 最 大 相 间 应 力 ph 应 小 于 导 体 材 料 允 许 应 力
39、a1，即： alph2） 多条矩形导体构成的母线应力计算。同相母线由多条矩形导体组成时，母线中最大机械应力由相间应力 ph 和同相条间应力 b 叠加而成，则母线满足动稳定条件为： albph式中：相间应力 ph 计算与单条导体计算相同，而条间应力 b 为：220kV 变电所电气一次部分设计第 15 页 共 45 页hbLfWMb2二、导体选择结果（1） 220kV 母线的选择结果220kV 母线采用型号为 LF-2160/54 圆 管 型 铝 锰 合 金 导 体 ，其技术参数如表 2-28所示。表 2-9 LF-2160/54 圆管型铝锰合金导体技术参数表导体最高允许温度为下值时的载流量（A）
40、导体尺寸D1/D2（mm）导体截面（mm 2）70 80截面系数W（cm 3）惯性半径Rj（cm）惯性矩J（cm 4）质量（kg/m）60/54 539 1240 1072 7.29 2.02 21.9 1.471（2） 110kV 母线的选择结果110kV 母线采用型号为 LF-2170/64 圆 管 型 铝 锰 合 金 导 体 ，其技术参数如表 2-29所示。表 2-10 LF-2170/64 圆管型铝锰合金导体技术参数表导体最高允许温度为下值时的载流量（A）导体尺寸D1/D2（mm）导体截面（mm 2）70 80截面系数W（cm 3）惯性半径Rj（cm）惯性矩J（cm 4）质量（kg/m
41、）70/64 631 1413 1211 10.2 2.37 35.5 1.722（3） 10kV 母线的选择结果10kV 母线按最大持续工作电流选择 3 条 125mm10mm 矩 形 铝 导 线 平 放 ， 额 定 载 流为 5630A。2.6 防雷设计2.6.1 防雷设计原则和措施变电所的雷害主要有两个方面：一、雷击变电所，二、雷击输电线路后产生的雷电波侵入变电所。由于氧化锌避雷器的非线性伏安特性优于氧化锌避雷器（也就是磁吹避雷器） ，并且无串联间隙，保护特性好，无工频续、灭弧问题，在本设计中将采用氧化锌避雷器。220kV 变电所电气一次部分设计第 16 页 共 45 页2.6.2 各电
42、压等级避雷器选择结果表 2-11 220kV 侧避雷器的选择结果波头 1s 陡波冲击残压峰值不大于（kV）8/20s 雷电冲击波残压峰值不大于（kV）型号 避雷器额定电压有效值（kV）系统额定电压有效值（kV）持续运行电压有效值（kV）直流1mA参考电压不小于（kV）2kA 操作波残压峰值不大于（kV）20 kV10 kV5 kV20 kV10 kV5 kVY10WI-228/593 228 220 146 330 504 664 593表 2-12 110kV 侧避雷器的选择结果波头 1s 陡波冲击残压峰值不大于（kV）8/20s 雷电冲击波残压峰值不大于（kV）型号 避雷器额定电压有效值（
43、kV）系统额定电压有效值（kV）持续运行电压有效值（kV）直流1mA参考电压不小于（kV）2kA 操作波残压峰值不大于（kV） 20 kV10 kV5 kV20 kV10 kV5 kVY10WI-108/282 108 110 73 157 240 316 282表 2-13 10kV 侧避雷器的选择结果波头 1s陡波冲击残压峰值不大于（kV）8/20s 雷电冲击波残压峰值不大于（kV）型号 避雷器额定电压有效值（kV）系统额定电压有效值（kV）持续运行电压有效值（kV）直流1mA 参考电压不小于（kV）2kA 操作波残压峰值不大于（kV） 10 kV5 kV 10 kV5 kVY5W-12.
44、7/44 12.7 10 6.6 24 35.7 51 44220kV 变电所电气一次部分设计第 17 页 共 45 页2.6.3 避雷针的配置 一、避雷针的配置原则： 1、在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻10eR。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、独立式避雷针与变配电装置在空气中的间距 mdhRdi5,1.02.011+且iR3.02md32；独立式避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地中距离 d，且，式中为冲击接地电阻。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
45、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，宜装设独立的避雷针。 2、独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，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2.7 配电装置及电气平面图2.7.1 配电装置一、220kV 配电装置（1）配电装置的布置形式2
46、20kV 户外配电装置采用支持式管形母线分相中型布置，断路器单列布置，一个方向出线，母线隔离开关采用单柱垂直伸缩式，分相布置于母线正下方，出线隔离开关采用水平开启式。（2）配电装置尺寸母线高度取决于母线隔离开关高度，导线对地安全距离等要求，据此，母线高度取 9.2 米。进出线门形构架高度取决于进出线导线弛度和下层母线或引线高度以及上下220kV 变电所电气一次部分设计第 18 页 共 45 页导体带电作业时电气距离要求，据此，进出线门形构架高度取 14.5 米。管母线相间距离取 3 米。出线间隔宽度为 13 米，上层导线相间距离取 3.5（4）米，相地距离取3（2.5）米；设备相间距离取 3.
47、5 米，相地距离取 3 米。二、110kV 配电装置（1）110kV 户外配电装置采用支持是管型母线中性布置方式，断路器单列布置，母线隔离开关采用单柱垂直伸缩式，分相布置于母线正下方，出线隔离开关采用水平开启式。（2）配电装置尺寸管母线高度取 7 米；进出线门形构架高度取 10.25 米。管母线相间距离取 1.4 米。出线间隔宽度为 8 米，上层导线相间距离取 2.2 米，相地距离取 1.8 米；设备相间距离取 2 米，相地距离取 2 米。三、10kV 配电装置10kV 配电装置布置在高压配电室内，为单层建筑，布置 10kV 配电室、电容器室、接地变室，站用变压器选用柜式结构置于 10kV 室
48、内，并联电抗器为户外布置， 10kV开关柜与电容器、并联电抗器、接地变、站用变采用电缆连接方式。2.7.2 主变压器布置主变压器架构高度为 14.5 米，宽度为 15 米，主变 220kV、110kV 进线为架空进线，10kV 进线采用母线桥。2.7.3 电气平面设置从站区东北角的进站大门进入，全站一次设备“一”自行四列式布置，自北向南一次为 220kV 配电装置，10kV 配电装置室、电容器室、并联电抗器、接地变室，主变压器，110kV 配电装置。220kV 朝北出线，110kV 出线向南，10kV 电缆东西方向出线。主控楼位于 220kV、110kV 配电装置之间东端，进站道路左侧，为两层
49、建筑首层为电缆间和功能室；二层为主控制室、光纤机房、载波机室、蓄电池室及资料室。警传室、生活楼布置在进站道路左侧，水泵房、消防水池利用站区西侧的空地设置。10kV 开关柜单列布置于 10kV 室内，站用变压器选用柜式结构置于 10kV 室内。变电站东西向长 163 米，南北向长为 119 米，站区占地面积 19397 平方米。220kV 变电所电气一次部分设计第 19 页 共 45 页3 设计计算书3.1 负荷计算 )(5180218062490240k101 KWPPV 总由于 ，且本设计中负荷的功率因数都为 0.95，则cos2Q )ar(1702695.0518cos22k101 KVPQV 总总则： ）（总总总 KAPS54623.2 主变容量计算考虑到两种负荷的同时率为 0.9,以及建成后 510
