某220kv区域性变电所一次系统初步设计(编辑修改稿)

某220kv区域性变电所一次系统初步设计(编辑修改稿)内容摘要：

图 单母分段适用于： 110KV～ 220KV 配电装置的出线回路数为 3～ 4 回， 35～ 63KV配电装置的出线回路数为 4～ 8回， 6～ 10KV 配电装置出线为 6 回及以上，则采用单母分段接线。 ③单母分段带旁路母线 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为 35～ 110KV 的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。 ④桥形接线 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：适合于出线较短，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，较为适宜。 为检修断路器 LD，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修 LD 时使用。 当线路故障时需停相应的变压器。 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。 河南城建学院本科毕业设计（论文） 电气主接线的选择 16 图 外侨接线图 内桥接线 ⑤一个半断路器接线 两个元件引线用三台断路器接往两组 母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。 ⑥双母接线 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， 110K～ 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， 110KV～ 220KV双 母线接线的配电装置中，当出线回路数达 7回，（ 110KV）或 5回（ 220KV）时，一般应装设专用旁路断器和旁路母线。 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，两个元件可完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 11 回及以下时，母线不分段。 河南城建学院本科毕业设计（论文） 电气主接线的选择 17 图 双母线单断路器接线 图 带旁路母线的双母线连接 母线方式确定 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 110KV 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。 由设计任务书给定的负荷情况： 220KV 近期 5回 ，远期 3 回， 110KV 近期 7回，远期 3回。 可以确定该变电所主接线采用以下参种方案进行比较： 方案一 220KV 采用双母带旁路母线接线方式， 110KV 也采用双母带旁路母线接线，根据《电力工程电气设计手册》第一册可知， 220KV 出线 5回以上，装设专用旁路断路器，考虑到 220KV 近期 7回，装设专用母联断路器和旁路断路器。 110KV 母线上近期负荷为 7回出线，根据《电力工程电气设计手册》第一册可知， 110KV 出线为 7回及以上时装设专用旁路断路器。 而由原始资料可知， 110KV出线为 7 回，装设专用母联断路器和旁路断路器。 10KV，因只用来做无功补偿装置使用，可采用单母接线方式。 其接线特点： 1） 220KV、 110KV 都采用双母带旁路母线，并且设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致破坏双母接线的固有运行方式，及不致影响停电。 2） 10KV 虽然无负荷，但有所用电及无功补偿装置，如采用单母接线时，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，均需使整河南城建学院本科毕业设计（论文） 电气主接线的选择 18 个配电装置停电，将影响全所的照明及操作电源、控制电源保护等。 以上接线的缺点： 10KV 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。 方案二 1） 220KV 采用一台半断路器接线，又称 3/2 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） 110KV 近期出线 7回，可采用双母接线方式，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，可通另一母线供电。 但由于双母线故障机率较小，故不考虑。 3） 10KV 采用单线线用隔离开关分段，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 接线方式时，任一母线故障或检修，均不致停电，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供电，甚至两组母线同时故障（或一组检修时，另一组故障）的极端情况下，功率仍能继续输送。 2） 110KV 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） 10KV 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。 方案三 1） 220KV、 110KV 都采用双母带旁路母线，并且设计专用的旁路断路器，使检修或故障时，不致破坏双母接线的固有运行方式，及不致影响停电。 2） 10KV 虽无出线，但为了满足所用电的可靠性，有用装设两台所用变压器，为互备方式运行，其接线方式为单母分段接线方式。 其接线方式的特点： 1）双母带旁母母线，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。 河南城建学院本科毕业设计（论文） 电气主接线的选择 19 2） 10KV 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。 方案一 220KV、 110KV 都采用双母带旁路，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 10KV 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。 所以，这种方案在本次设计的变电所中都略有差异，应定位第三种方案。 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，根据原始资料，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。 图 220kV主接线形式图 河南城建学院本科毕业设计（论文） 电气主接线的选择 20 图 110kV主接线形式图 图 10kV主接线形式图 河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流计算 21 4 短路电流计算 概述 在电力系的电气设备，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，因为它们会遭到破坏对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。 短路计算的目的及假设 短路电流计算目的： 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限制短路电流的措施等，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 设计屋外高压配电装置时，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。 短路电流计算的一般规定 ①验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，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，而不应按仅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，应考虑具有反馈作河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流计算 22 用的导步电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，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。 短路计算基本假设 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。 短路电流计算的步骤 高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，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： Sj = 100MVA 基准电压： Vg（ KV） 115 230 基准电流 Ij（ KA） ①计算各元件电抗标幺值，并折算为同一基准容量下； 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值，并计算短路电流标幺值、有名值。 标幺值： I d* = *1diX 有名值： Idi = Id*I j ⑤计算短路容量，短路电流冲击值 短路容量： S = 3 VjI˝ 短路电流冲击值： Icj= ˝ ⑥列出短路电流计算结果 短路电流计算 ①在短路计算的基本假设前提下，选取 Sj = 100MVA BV =230KV 河南城建学院本科毕业设计（论文） 短路电流计算 23 系统阻抗归算到 基准容量： Sj = 100MVA，由原始资料可知 220KV侧系统阻抗为 ， 110KV 侧为 ，即系统图如下： 图 ②计算参数 由所选择变压器的参数可得 阻抗电压为 高一中 中一低 高一低 %。