220kv变电站电气一次部分设计

220kv变电站电气一次部分设计内容摘要：

00/220的变压器参数 型号 SFPS7180000/220 联接组标号 YN， yn， d11 空载电流 % 空载损耗 (KW) 178 额定电压 (KV) 高压 中压 低压 220177。 2 % 121 额定容量 MVA 180 180 90 阻抗电压 ％ 高－中 高－低 中－低 14 23 7 F：风冷却 P：强迫油循环 S：三绕组 7：性能水平号 180000：额定容量 220：电压等级 3 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。 8 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。 短路电流计算的目的 （ 1） 电气主接线 的 比较 与选择。 （ 2） 选择断路器等电气设备，或对这些设备提出技术要求。 （ 3） 为继电保护的设计以及调 试提供依据。 （ 4） 评价并确定网络方案，研究限制短路电流的措施。 （ 5） 分析计算送电线路对通讯设施的影响。 短路电流计算的一般规定 （ 1） 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行。 （ 2） 所有电源的电动势相位角相同。 （ 3） 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。 （ 4） 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机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。 （ 5） 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。 （ 6） 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。 短路电流计算的内容 （ 1） 短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。 （ 2） 短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。 （ 3） 短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小 运行方式下最小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。 计算的具体项目及其计算条件，取决于计算短路电流的目的。 短路电流计算的步骤 9 （ 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：*dI = *1diX 有名 值： diI = jd II  （ 5） 计算短路容量，短路电流冲击值 短路容量： S = 3 jU I 短路电流冲击值 ： shi =  （ 6） 列出短路电流计算结果 具体短路电流计算见计算说明书 表 351 短路电流 计算结果 K1 K2 K3 三相短路 两相短路 4 电气设备的选择 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。 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。 尽管电力系统中各种设备的工作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却是一致的。 电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选10 择，并按短路状态来校验人稳定和动稳定。 选择的一般原则 （ 1） 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展。 （ 2） 应按当地环境条件校核。 （ 3） 应力求技术先进和经济合理。 （ 4） 与整个工程的建设标准应协调一致。 （ 5） 同类设备应尽量减少品种。 （ 6） 选用的新产品均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。 选择的 技术条件 （ 1） 按正常工作条件选择导体和电气 ① 额定电压 电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，有时会高于电网的额定电压 ，故所选电气设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压。 因此，在电气设备中一般可按照电气设备的额定电压 NU 不低于装置地点电网的额定电压 NSU 的条件选择。 即： NU ≥ NSU ② 额定电 流 电气设备的额定电流 NI 是在额定环境温度下，电气设备的长期允许电流。 NI 应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流 maxI ，即 :NI ≥ maxI ③ 环境条件对设备选择的影响 当周围环境温度 Q 和导体额定环境温度 Q 0不等时，其长期允许电流 yI Q 可按下式修正 ： yI Q = yI oww    = K yI 基中 K — 修正系数 w — 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 o = 40℃，裸导体的额定环境温度为 +25℃。 （ 2） 按短路状态校验 Ⅰ 校验的一般原则 11 ① 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热校验。 校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流 ② 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 路电流通过电器时，电气设备各部件温度（或发热效应）应不超过允许值。 满足热稳定条件。 Ⅱ 短路热稳定校验 tIt2 ≥kQ 式中： kQ — 短路电流产生的热效应 tI 、 t— 电气设备允许通过的热稳定的电流和时间 验算热稳定所用的计算时间： kt = bt + gt bt — 继 电保护动作时间 gt — 断路器全开断时间 110kV以下导体和电缆一般采用主保护时间 110kV以上导体电器和充油电缆采用后备保护动作时间 Ⅲ 短路的动稳定校验 满足动稳定的条件为： esi ≥ shi 式中 ： shi — 短路冲击电流幅值 esi — 电气设备允许通过的动稳定电流幅值 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，它具有完善的灭弧性能，正常运行时，用来接通和开断负荷电流，在某所电气主接线中，还担任改变主接线的运行方式的任务，故障时，断路器通常继电保护的配合使用，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。 （ 1） 型式。 除满足各项技术条件和环境条间外，还应考虑安装调试和运行维护的方便。 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 35～ 220kV一般采用 户外式少油断路器或 SF6断路器。 35kV12 及以下的可选用户内式少油断路器。 （ 2） 额定电压的选择为 NU ≥ NSU （ 3） 额定 电流 的选择为 NI ≥ maxI （ 4） 额定开断电流的校验条件为 ktbr II 。 brI — 断路器的额定开断电流， kA ktI — 刚分电流， kA （ 5） 热稳定校验的条间应 满足 : tIt2 ≥ kQ 当 kt ＞ 1S 时，可不考虑非周期分量的热效应，只计周期分量。 kQ ＝ 2ptI pt 式中： ptI — 短路电流周期分量 pt — 短路电流周期分量发热的等值时间 （ 6） 动稳定校验的条间应满足 : esi ≥ shi 表 421 断路器选择结果 电压等级 型号 额定电压（ kV） 额定电流（ A） 额定开段电流（ A） 动稳定电流（ kA） 热稳定电流（ kA） 固有分闸时间（ s） 220kV LW220I 220 1600 40 100 40(3s) 110kV SW4110Ⅲ 110 1250 3105 80 (4s) 10kV SN410G/6000 10 6000 105 300 120(5s) 隔离开关的选择 隔离开关是发电厂和变电站中常用的开关电器。 隔离开关没有灭弧装置， 不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。 其作用有：隔离电压，接通或断开很小的电流，与断路器13 配套使用完成倒闸操作。 隔离开关与断路器相比，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。 表 431 隔离开关选择结果 电压等级 型号 额定电压（ kV） 额定电流（ A） 动稳定 电流（ kA） 热稳定 电流（ kA） 220 kV GW11220(D) 220 1600 125 50 110kV GW5110 Ⅱ(D) 110 1250 80 10 kV GN1010T 10 6000 200 105 互感器的选择 互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器，互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（ 100， 100/ 3 ）和小电流（ 5A， 1A），其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。 表 441 电流互感器和电压互感器 的特点 互感器 电流互感器 电压互感器 特 点 一次绕组串在电路中，且匝数少，电流互感器在近于短路状态下运行 容量小 ，近似于一台小容量变压器，电压互感器在近于空载状态下运行 互感器的配置： (1) 为满足测量和保护装置的需要，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) 6－ 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。 14 电流互感器的选择 选择电流互感器时，首先要根据装设地点﹑用途等具体条件确定互感器的结构类型﹑准确等级，确定电流比 LK 其次要根据互感器的额定容量和二次负荷计算二次回路连接导线的截面积；最后校验动稳定和热稳定。 (1) 种类和型式的选择 电流互感器根据使用环境可分为室内式﹑室外式 ,根据结构可分为瓷绝缘结构和树脂浇注式结构，根据一次线圈的型式又可分为线圈式和母线式﹑单匝贯穿式﹑复匝贯穿式。 选择电流互感器时，应根据安装地点和安装方式选择其型 式。 (2) 准确级的选择 电流互感器的准确级应符合其二次测量仪表﹑继电保护等的要求。 用于电能计量的电流互感器，准确级应不低于 级。 用于继电保护的电流互感器，误差应在一定的限值之内，以保证过电流时的测量准确度的要求。 (3) 一次回路额定电压的选择 一次回路额定电压 NU 应满 足 : NU ≥ NSU (4) 一次额定电流的选择 电流互感器的一次额定电流不小于装设回路的最大持续工作电流。 当电流 互感器用于测量时 ,其一次侧额定电流应尽量选择比实际正常工作电流大 1/3 左右 ,以保证测量仪表的最佳工作，并在负荷时有适当的指示。 即 应满 足 ： NI1 ≥ maxI (5) 热稳定校验 电流互感器热稳定能力常以 1s 允许通过一次额定电流 NI1 的倍数 tK 来表示，即： （ tK NI1 ） 2 ≥ kQ (6) 动稳定校验 电流互感器的内部动稳定能力 用动稳定倍数 dK 表示，动稳定倍数 dK 等于互感器内部允许通过的极限电流与 dK 倍一次额定电流 NI1 之比。 故互感器内部动稳 定条间为 : 2 nI1 dK ≥shi 表 441 电流互感器选择结果 15 型号 级次组合 额定电流比 热稳定倍数tK 动稳定倍数dK 220kV LCW1。