电力系统自动化专业毕业设计_说明

（本科）

电力系统自动化专业

毕业设计

设计题目

220kV降压变电所电气部分初步设计

函 授 站 班 级 学生 指导老师 日 期 2011.12

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前 言

随着社会生产力的迅猛发展，电力能源已成为了人类历史发展的主要动力资源之一，近年来，我国的电力工业也有了很大的发展，这对电业生产人员的素质也提出了更高的要求。我作为一名电力企业职工和一名电气工程及自动化专业的毕业生，要科学合理地驾驭电力，就得从电力工程的设计原则和方法上来理解和掌握其精髓，提高电力系统的安全可靠性和运行效率，从而达到降低生产成本、提高经济效益和巩固、提高所学知识的目的。

本次毕业设计是继完成专业基础课和专业课后的总结和运用，是一次综合运用理论和实践相结合来解决工程问题能力的训练。通过毕业设计，可以将所学各门课程的理论知识和工作技能综合复习和运用一遍，可以培养我们工作和思考的能力，还可以通过方案的比较查阅各种手册、规程、资料、数据等来扩大知识面，了解国家的方针和，以便更好地适应工作的需要。

本毕业设计论文共包括设计的任务、说明、计算、图纸等几大部分，容是关于220KV变电所电气部分初步设计，作者通过参考电力系统毕业指导书及老师的帮助，进行了主接线方案的设计；选择了主变的容量和型号；然后再通过短路计算，选择和校验了电气设备及母线；最后，为全厂配置微机继电保护、进行防雷的规划等等。

通过本次毕业设计，可以熟悉国家能源开发的方针和有关技术规程、规定、导则等，树立工程设计必须安全、可靠、经济的观点；巩固并充实所学基本理论和专业知识，能够灵活应用，解决实际问题；初步掌握电气工程及其自动化专业工程的设计流程和方法，能完成工程设计、工程计算、工程绘图、编写工程技术文件等相关设计任务；培养严肃认真、实事和刻苦钻研的工作作风。

在整个毕业设计过程中，得到工程学院跃、程老师的指导和帮助，在此深

表感！

鉴于本人水平及时间所限，本设计书难免有疏漏，错误之处，敬请批评指

正！

作 者 2011年12月

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目 录

毕业设计任务书 ............................................ 1 设计说明书 ................................................ 2 一、概 述 .............................................. 2 二、主变压器的选择 ........................................ 3 三、主接线的确定 .......................................... 4 四、短路电流计算 .......................................... 6 五、电器设备的选择 ........................................ 7 六、所用电的接线方式与所用变的选择 ....................... 20 七、配电装置 ............................................. 21 八、电压互感器的配置 ..................................... 22 九、继电保护的配置 ....................................... 25 十、防雷规划 ............................................. 27

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毕业设计任务书

一．设计题目：220kV

降压变电所电气部分初步设计

二．待建变电所基本资料

1．设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地

区负荷。

2．确定本变电所的电压等级为220 kV/110 kV /10kV，220kV是本变电所的

电源电压，110kV和10kV是二次电压。

3．待设计变电所的电源，由对侧220kV变电所双回线路及另一系统双回线

路送到本变电所；在中压侧110kV母线，送出2回线路至炼钢厂；在低压侧10kV母线，送出11回线路至地区负荷。 4．该变电所的所址，地势平坦，交通方便。

5．该地区年最高气温___40℃___,最热月平均最高气温____36℃____

10kV用户负荷统计资料如下：

表1 110kV用户负荷统计资料 最大负荷(kW) 42000 cos 0.95 回路数 22 重要负荷百分数(%) 50 用户名称 炼钢厂

10kV用户负荷统计资料如下：

表2 10kV序号 1 2 3 4 5 用户负荷统计资料 最大负荷用户名称 (kW) 矿机厂 1900 机械厂 900 汽车厂 2100 电机厂 2400 炼油厂 2000 cos 0.91 回路数 2 2 2 2 2 重要负荷百分数（%） 70 40 60 55 60 最大负荷利用小时数Tmax= 5256 h（见P137b），同时率取 0.9 ，线路损耗

取 6 %。

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设计说明书

一、概 述

1.1 设计依据及原则

根据给定的《“发电厂及电力系统”课程设计任务书》以及国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则，并依据5-10年电力系统发展规划进行设计，力求做到供电可靠、调度灵活、检修方便和投资经济。

1.2系统概况

待建变电所的电压等级为220kV/110kV/10kV，220kV是本变电所的电源电压，110kV和10kV是二次电压。

待建变电所位于城市郊区，交通便利。主要承担开发区电机厂矿机厂机械厂供电任务，以及汽车厂、炼油厂等重要用户。220kv 4回出线作为本所电源，2回线来自系统，2回线来自相临变电站，110kv 2回出线供电解铝厂负荷，10kv 11回出线供周围负荷。该变电所为枢纽变电所。

1.3设计规模

110KV线路2回，最大负荷为45MW. 负荷功率因数0.95.

10KV出线远景共11回，本侧最大出线总负荷为9.7MW，负荷功率因数平均为0.91。

年最大负荷利用小时数Tmax=5256小时，同时率0.9，线路损耗6％。

1.4环境条件

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当地年最高温度40℃ 。 最热月（7月）平均温度30℃。

二、主变压器的选择

1.主变压器形式的选择 1.1相数的确定

330kv及以下的电力系统，在不受运输条件时，应选用三相变压器。

500kv及以上电力系统，应根据制造、运输条件和可靠性要求等因素，经技术比较后，确定是三相还是单项变压器。 根据待建变电所电压和地理条件情况，选择三相变压器。 1.2绕组数确定

具有三种电压等级的变电所，如通过各侧变压器绕组的功率均达到变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所需要装设无功补偿时，主变压器宜采用三绕组变压器，当中性点接地方式允许时采用自耦变压器。

根据待建变电所电压等级和负荷情况，选择三绕组变压器。 1.3调压方式的确定

用户为电解铝厂、厂矿生产企业，电压波动大，用户对供电质量要求较高，需要经常调压，故选择有载调压变压器

2.主变容量和台数的确定

相关的设计规规定：选择的变压器容量Se需要满足下列两个条件：

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①Se≥0.7Smax;②Se≥Simp。其中，Smax为变电所的最大负荷容量；Simp为变电所的全部重要负荷容量

通过计算及变压器过负荷能力校验，最后选择变压器的容量Se=40000KVA。

容量选择计算及过负荷能力校验过程，详见计算书 考虑到重要负荷较多及今后的发展，故选择2台主变压器 综上所述：该变电所选择2台3相3绕组有载调压变压器 型号为 SFSZ-40000KVA/220+8×1.25%/121/10.5 主要技术参数如下： 额定容量比：100/100/100

额定电压比：220+8×1.25%/121/10.5 联系组标号：YN，a0，d11 空载损耗P0：38KW 空载电流I0：0.9%

阻抗电压：U（1-2）% = 10 U（1-3）% =30 U（2-3）% = 20 三、主接线的确定

变电所主接线的设计应根据变电所在电力系统中的地位、出线回路数、设备特点、负荷性质、周围环境及变电所的规划容量等条件和具体情况确定，并应满足运行可靠、简单灵活、操作方面、节约投资和便于扩建等要求。

主接线的可靠性和经济性应综合考虑，在满足技术要求前提下，

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尽可能投资省、占地面积少，电能损耗少，年费用（投资与运行）为最小。

1.220KV接线方式

方案一：采用单母线带旁路母线，该接线简单清晰，投资较小，运行操作简单，任一出线或主变间隔断路器检修，不需对外停电，但母线检修或故障时220KV配电装置需要全停。考虑到电解铝厂、厂矿用户的重要性，该接线方式不宜采用。

方案二：采用双母接线，该接线双回电源进线，两台主变运行在不同母线上，负荷分配均匀，调度灵活方便，运行可靠性高，任一母线检修不会影响线路送电，母线故障时也只影响部分负荷。

由于考虑到负荷重要性，目前SF6断路器可靠性较高，采用双母接线供电可靠性亦能得到可靠保证，故采用双母接线方式。 2.110KV接线方式 110KV 2回出线

方案一可采用线路变压器组，投资少，接线简单清晰，缺点变压器检修或故障时，线路只有一条运行，降低了用户的供电可靠性。 方案二采用桥接线，也是比较经济的接线方式，线路停电方便，变压器停电相对复杂，但考虑供电可靠性110KV系统采用桥接线方式。 3.10KV接线方式

10KV 11条出线，重要用户均采用双回路，由于10KV断路器性能可靠，不考虑增设旁路。考虑到系统无功负荷较大，为改善系统电压，同时提高变压器的输送能力，增设二组10KV电容器。10KV系统采用

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单母分段接线方式亦能满足供电可靠性要求。 变电所主接线见图 四、短路电流计算

为了保证电力系统安全运行，在设计选择电器设备时，都要用可能流经设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置能够自动地使有关断路器跳闸。继电保护装置的整定和电气设备的选择均需要短路电流数据。因此短路电流计算是变电所设计的重要容之一。

系统在不同运行方式下的短路电流（KA） 短路地点 220KV侧 运行方式 双母线并列运行 110KV侧 一台主变停运 两台主变并列运行 10KV侧 一台主变停运 两台主变并列运行 I\" 38. I\" 1.914 3.686 I\" 7.606 14.451 I(1.8ˊ) 29.27 I(1.55ˊ) 1.914 3.686 I(1.05ˊ) 7.606 14.451 I(3.6ˊ) 27.88 I(3.1ˊ) 1.914 3.686 I(2.1ˊ) 7.606 14.451 注：短路电流计算详见短路电流计算书

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五、电器设备的选择 5.1 220KV高压断路器的选择 （1）选断路器型号

考虑单条线路代２台变压器时最大长期工作电流： Igmax=2×Se/(√3Ue)=2×40000/(√3×220) =209.95(A)

根据Ue=220KV、Igmax==110A(线路考虑单线带两台变压器最大电流209.5A)及室外布置的要求，由于220KV断路器额定电流均大于209.5A，主变断路器、线路断路器选型号为LW1-220/2000断路器，其额定技术数据：Ue=220KV，Ie＝2000A，额定开断电流Ibr=40KA,动稳定电流Imax=100KA,热稳定电流It＝40（4s）。 校验开断能力

Ibr=40KA> I\"＝38.92KA，断路器开断电流满足系统短路容量的要求。 校验动稳定

Ish=√2Km I\"=√2×1.8×38.=98.98KA<100KA 满足要求。 校验热稳定 因tk=3.6s>1s

故可不计非周期分量的发热影响。

Qk＝（I\"2＋10I2(t/2)+It2）t/12=(38.2+10×29.272+27.882)3.6/12 =3257.11KA2·S<402×4=00 KA2·S 满足要求。

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以上计算表明，选LW1-220/2000断路器可满足要求。 220KV断路器的选择结果

UN 设备选型 (KV) LW1-220/2000 计算数据 Igmax I″ ish (KA(KA(KA) ) ) 38. 98.98 QK (KA2S) 3257.11 UN (KV) 技术数据 IN Inbr Ies (KA(KA(KA) ) ) 40 I2tt (KA2S 220 0.21 220 2000 100 00 110KV高压断路器的选择 （1）选断路器型号

单台变压器最大长期工作电流：

Igmax=1.05×Se/(√3Ue)=1.05×40000/(√3×121) =200.4(A)

根据Ue=110KV、Igmax==200.4A及室外布置的要求，由于110KV断路器额定电流均大于200.4A，主变断路器LW1-110I/2500断路器，其额定技术数据：Ue=110KV，Ie＝2500A，额定开断电流Ibr=31.5KA,动稳定电流Imax=125KA,热稳定电流It＝50（4s）。 验开断能力

Ibr=31.5KA> I\"＝3.69KA，断路器开断电流满足系统短路容量的要求。 校验动稳定

Ish=√2Km I\"=√2×1.8×3.69=9.39KA<125KA 满足要求。 校验热稳定 因tk=3.1s>1s

故可不计非周期分量的发热影响。

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Qk＝（I\"2＋10I2(t/2)+It2）t/12=(3.692+10×3.692+3.692)3.1/12 =42.21KA2·S<502×4=10000 KA2·S 满足要求。

以上计算表明，选LW1-110I/2500断路器可满足要求。 110KV断路器的选择结果

设备选型 LW1-110I/2500 UN (KV) 计算数据 Igmax I″ ish (KA(KA(KA) ) ) 3.69 9.39 QK 2(KAS) UN (KV) 技术数据 IN Inbr Ies (KA(KA(KA) ) ) 31.5 I2tt 2(KAS 110 0.21 42.21 110 2500 125 10000 10KV高压断路器的选择

（一）10KV主变断路器、分段断路器 （1）选断路器型号

单台变压器最大长期工作电流：

Igmax=1.05×0.5×Se/(√3Ue)=1.05×40000/(√3×10.5) =1154.7(A)

根据Ue=10KV、Igmax==1154.7A及室外布置的要求，主变断路器、分段断路器（考虑单台主变运行时分段断路器通过较大电流）选型号为ZN9-10/1250断路器，其额定技术数据：Ue=10KV，Ie＝1250A，额定开断电流Ibr=20KA,动稳定电流Imax=50KA,热稳定电流It＝20（4s）。 校验开断能力

Ibr=20KA> I\"＝14.451KA，断路器开断电流满足系统短路容量的要求。 校验动稳定

Ish=√2Km I\"=√2×1.8×14.451=36.78KA<50KA

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满足要求。 校验热稳定 因tk=2.1s>1s

故可不计非周期分量的发热影响。

Qk＝（I\"2＋10I2(t/2)+It2）t/12=(14.4512+10×14.4512+14.4512)2.1/12 =438.55KA2·S<202×4=1600KA2·S 满足要求。

以上计算表明，选ZN9-10/1250断路器可满足要求。 （二）10kv出线断路器 （1）10KV出线最大负荷

Igmax=Pmax/(Cos×√3Ue)=2100/(0.85×√3×10.5) =135.85(A)

根据Ue=10KV、Igmax==135.85A及室外布置的要求，出线断路器选型号为ZN5-10/630断路器，其额定技术数据：Ue=10KV，Ie＝630A，额定开断电流Ibr=20KA,动稳定电流Imax=50KA,热稳定电流It＝20（4s）。 （2）校验开断能力

Ibr=31.5KA> I\"＝14.451KA，断路器开断电流满足系统短路容量的要求。

（3）校验动稳定

Ish=√2Km I\"=√2×1.8×14.451=36.78KA<50KA 满足要求。 （4）校验热稳定

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因tk=2.1s>1s

故可不计非周期分量的发热影响。

Qk＝（I\"2＋10I2(t/2)+It2）t/12=(14.4512+10×14.4512+14.4512)2.1/12 =438.55KA2·S<202×4=1600KA2·S 满足要求。

以上计算表明，选ZN5-10/630断路器可满足要求。10KV断路器的选择结果

UN 设备选型 (KV) ZN5-10/6310 0 ZN9-10/1210 50 计算数据 Igmax I″ ish QK UN (KA(KA) (KA(KA2S(KV) ) ) ) 0.15 1.15 14.451 14.451 36.8 36.7 438.55 438.55 10 10

I2tt (KA2S 1600 1600 技术数据 IN Inbr Ies (KA(KA(KA) ) ) 630 1250 20 20 50 50

220KV隔离开关选择 （1）选隔离开关型号

考虑单条线路代２台变压器最大长期工作电流： Igmax=2×Se/(√3Ue)=2×40000/(√3×220) =209.95(A)

根据Ue=220KV、Igmax==209.95A(线路考虑单线带两台变压器最大电流209.95A)及室外布置的要求，由于220KV隔离开关额定电流均大于220A，主变隔离开关、线路隔离开关选型号为GW7-220/1250A，其额定技术数据：Ue=220KV，Ie＝1250A，动稳定电流Imax=80KA,热稳定电流It＝31.5KA（4s）。

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（2）校验动稳定

Ish=√2Km I\"=√2×1.8×38.=98.98KA>80KA

不能满足要求。选型号GW7-220/2500A隔离开关，其额定技术数据：Ue=220KV，Ie＝2500A，动稳定电流Imax=125KA,热稳定电流It＝50KA（4s）。

校验动稳定校验：Ish=√2Km I\"=√2×1.8×38.=98.98KA<125KA 满足要求。 校验热稳定 因tk=3.6s>1s

故可不计非周期分量的发热影响。

Qk＝（I\"2＋10I2(t/2)+It2）t/12=(38.2+10×29.272+27.882)3.6/12 =3257.11KA2·S<502×4=10000 KA2·S 满足要求。

以上计算表明，选GW7-220/2500A隔离开关可满足要求。 220KV隔离开关的选择结果

计算数据 UN Igmax ish QK (KV) (KA) (KA) (KA2S) 设备选型 技术数据 UN IN Ies I2tt (KV) (KA) (KA) (KA2S GW7-220/2500A 220 0.21 98.98 23257.11 220 2500 125 10000

110KV隔离开关选择

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（1）选隔离开关型号

单台变压器最大长期工作电流：

Igmax=1.05×Se/(√3Ue)=1.05×40000/(√3×121) =200.4(A)

根据Ue=110KV、Igmax==200.4A及室外布置的要求，主变隔离开关、线路隔离开关选型号为GW5-110/1250A，其额定技术数据：Ue=110KV，Ie＝1250A，动稳定电流Imax=50KA,热稳定电流It＝31.5KA（4s）。 （2）校验动稳定

Ish=√2Km I\"=√2×1.8×3.69=9.39KA<50KA 满足要求。 校验热稳定 因tk=3.1s>1s

故可不计非周期分量的发热影响。

Qk＝（I\"2＋10I2(t/2)+It2）t/12=(3.692+10×3.692+3.692)3.1/12 =42.21KA2·S<31.52×4=3969 KA2·S 满足要求。

以上计算表明，选GW5-110/1250A隔离开关可满足要求。 110KV隔离开关的选择结果

设备选型 计算数据 技术数据 UN Igmax ish QK UN IN Ies I2tt (KV) (KA) (KA) (KA2S) (KV) (KA) (KA) (KA2S 0.2 9.39 42.21 220 1250 50 3969 GW5-110/1250A 110

5.6 10KV隔离开关选择

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因10KV断路器选用小车开关柜，不需要隔离开关。 5.11 主变10KV侧母线桥选择 （1）按经济电流密度选择主变引线

10ｋｖ全部负荷11412MVA不足变压器容量一半，考虑今后发展乘1.05倍．

Igmax=1.05×0.5×Se/(√3Ue)=1.05×0.5×40000/(√3×10.5) =1154.7(A)

已知年最大负荷利用小时数Tmax = 5256小时，查铝矩形母线经济电流密度J=0.75。

则S j=Igmax /J=1154.7/0.75=1539.6（mm2） 选双条矩形母线截面2×（80×8）＝1280（mm2） 按导体平放，其Ial=1858A,KF=1.27,计及温度修正 Kθ=√[(70-40)/(70-25)]=0.82

Kθ×Ial=0.82×1858=1523.56(A)> Igmax=1154.7(A) 满足母线正常发热的要求。 （2）热稳定校验：

按上述情况选择的导体截面，还应按下式校验其在短路条件下的热稳定：

S≥Smin=Qd1/2/C=Iootdz1/2/C 式中：S——导体截面（mm2）

Smin——热稳定决定的导体最小允许截面（mm2） Qd——短路电流的热效应（A2·s）

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C——热稳定系数，取C=90 Ioo——稳态短路电流（KA） Tdz——热稳定的短路计算时间（s）

设主保护动作时间tb=0.05s，断路器全开断时间为tkd=0.06s 则短路电流持续时间为tr=tb+tkd=0.05+0.06=0.11s 周期电流热效应

QP＝Qk＝（I\"2＋10I2(t/2)+It2）t/12=(14.452+10×14.452+14.452)2.1/12 =438.55KA2·S

由于tr=0.11s<1s考虑短路电流非周期分量，查表Ta=0.05 QnP＝Ta I\"2=0.05×14.452=10.44 KA2·S QK= QP+ QNp=438.55+10.44=448.99 KA2·S 短路前母线工作温度

θW＝40＋（70－40）1154.7/1523.56＝40＋22.7＝62.7 查表C＝90

则smin=√（QK×KF） /C=√（448.99×106×1.27）/90＝265.3(mm2) 选择的导线截面均大于S=1280 mm2>265.3mm2，满足热稳定要求。 （3）动稳定校验：

f0=112×rIε/l2=112×2.312×1.55×104/1202=278(HZ)

rI-布置方式惯性半径，L－绝缘子跨距（取120mm），ε－材料系数 因f0>=278HZ >155 HZ，故β＝1，不考虑母线共振问题。 变压器出口短路时ish=2.55×14.51=36.75(KA) 母线截面系数（两片平放）：

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W＝0.333bh2=0.333×0.008×0.0082=17.05×10-6(ｍ3) 作用在母线上的最大电动力及相间应力 fФ=0.173i2sh/a=0.173×36.752/0.4=584.1(N/m)

σ=M/W= fФL2/(10W)=584.1×1.22/(10×17.05×10-6)=4.93×106(Pa) 查表σa1=70×106(Pa) >4.93×106(Pa) 满足动稳定要求。 5.12母线桥支持绝缘子选择

根据母线额定电压10.5KV和屋外装设的要求，选用ZS-10,高度210mm，机械破坏负荷4900 N. 作用在绝缘子上的电动力：

F=0.173i2shLｃａβ/a＝0.173×36.692×1.2/0.7＝399.23(N) 0.6Fp=0.6×4900N=2940 N,因母线为两片平放，此时F′＝F，可以认为F作用在绝缘子冒处。由于F＝399.23 N <2940 N，满足动稳定要求。

5.13 穿墙套管选择

最大持续工作电流:Igmax=1154.7(A)

根据母线额定电压10.5KV和屋外装设的要求，选用CWLC-10,额定电流1500A（最高气温低于40℃额定电流不需要修正）套管长度LCA=650mm，机械破坏负荷FP=12250 N。 计算跨度LC=（1.2+0.23）/2=0.715

套管受力:F=1.73×10-7i2shLC/a=1.73×10-7×366902×0.715/0.7 =237.8 N

0.6 FP=7350 N>237.8 N, 满足动稳定要求。

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5.14 10KV母线选择

（1）母线距离较短按最大长期工作电流选择，考虑单台变压器带10KV全部负荷：

Igmax=(1900+1200+2100+2100+1900)/[0.91×(√3×10.5)] =555.92(A)

选单条矩形母线截面63×6.3＝396.9（mm） 按导体平放，其Ial=872A,KF=1.02 ,计及温度修正 Kθ=√[(70-30)/(70-25)]=0.

Kθ×Ial=0.×872=776.08(A)> Igmax=555.92(A) 满足母线正常发热的要求。 （2）热稳定校验：

按上述情况选择的导体截面，还应按下式校验其在短路条件下的热稳定：

S≥Smin=Qd1/2/C=Iootdz1/2/C 式中：S——导体截面（mm2）

Smin——热稳定决定的导体最小允许截面（mm2） Qd——短路电流的热效应（A2·s） C——热稳定系数，取C=90 Ioo——稳态短路电流（KA） Tdz——热稳定的短路计算时间（s）

设主保护动作时间tb=0.05s，断路器全开断时间为tkd=0.06s 则短路电流持续时间为tr=tb+tkd=0.05+0.06=0.11s

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周期电流热效应

QP＝Qk＝（I\"2＋10I2(t/2)+It2）t/12=(14.452+10×14.452+14.452)2.1/12 =438.55KA2·S

由于tr=0.11s<1s考虑短路电流非周期分量，查表Ta=0.05 QnP＝Ta I\"2=0.05×14.392=10.35 KA2·S QK= QP+ QNp=438.55+10.35=448.9 KA2·S 短路前母线工作温度

θW＝30＋（70－30）625.7/776.08＝30＋32.25＝62.25 查表C＝90

则smin=√（QK×KF） /C=√（448.9×106×1.02）/90＝237.76(mm2) 选择的导线截面S=396.9（mm）>237.76mm2，满足热稳定要求。 （3）动稳定校验：

f0=112×rIε/l2=112×2.312×1.55×104/1202=278(HZ)

rI-布置方式惯性半径，L－绝缘子跨距（取120mm），ε－材料系数 因f0>=278HZ >155 HZ，故β＝1，不考虑母线共振问题。 变压器出口短路时ish=2.55×14.45=36.85(KA) 母线截面系数（单片平放）：

W＝bh2/6=0.0063×0.0632/6=2.5×10-5(ｍ3) 作用在母线上的最大电动力及相间应力 fФ=0.173i2sh/a=0.173×36.852/0.2=1174.6(N/m)

σ=M/W= fФL2/(10W)=332.77×1.22/(10×2.5×10-5)=6.7×106(Pa) 查表σa1=70×106(Pa) >6.7×106(Pa) 满足动稳定要求。

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5.15母线支持绝缘子选择

根据母线额定电压10.5KV和屋装设的要求，选用ZNA-10,高度125mm，机械破坏负荷3675 N. 作用在绝缘子上的电动力：

F=0.173i2shLｃａβ/a＝0.173×36.692×1.2/0.2＝1397.3(N) 0.6Fp=0.63675N=2205 N,因母线为单片平放，此时F′＝F，可以认为F作用在绝缘子冒处。由于F＝1397.3 N <2205 N，满足动稳定要求。 母线桥和汇流母线的选择结果

设备名称 汇流母线 母线桥 选择结果 S(mm) 63×6.3 Б(×10Pa) 70 70 6放置方式 Iy(A) Igmx (A) 625.7 1154.7 Smin (mm) 236.78 2.2 Б6(×10Pa) 6.7 4.92 平放 776.08 2×(80×8) 平放 1523.56 支柱绝缘子、穿墙套管的选择结果

设备名称 安装地点支持绝缘子 类型 户外 户 户外 型号 ZS-10 ZNA-10 CWLC-10 0.6Fph(N) 2940 2205 7350 Fj(N) 399.23 1397.3 237.8 母线桥 穿墙套管 汇流母线 备注 5.16 10KVPT高压熔断器选择

熔断器是用于保护短路和过负荷的最简单的电器，但其容量小，保护性能差．熔断器装有石英砂，短路时熔丝熔化后渗入石英砂狭缝中迅速冷却，使电弧迅速熄灭． 5.16.1 10KVPT高压熔断器选择

PT高压熔断器选择其额定电压高压或等于所在电网的额定电压，额

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定电流通常为0.5A．选RN2-10,额定电流0.5A，最大开断容量1000MVA，最大切断电流17KA，最小切断电流0.6－1.8A． I″=14.451KA<17KA,满足切断故障电流要求． 5.16.2 10KV所用变高压熔断器选择

所用变高压熔断器选择其额定电压高压或等于所在电网的额定电压，额定电流通常为3A．选RN2-10,额定电流3A，最大开断容量1000MVA，最大切断电流17KA，最小切断电流0.6－1.8A． I″=14.382KA<17KA,满足切断故障电流要求． 10KV所用变、压变高压侧熔断器情况列表

安装地点 所用变高压侧 压变高压侧 备注 型号 RN2-10/3 RN2-10/0.5 选择结果 INBR(KA) 17 17 计算结果 I″(KA) 14.45 14.45 六、所用电的接线方式与所用变的选择 6.1所用电的接线

为了保证所用电系统的可靠性，所用电分别从10KV两段母线上引接．为了节约投资，所用变压器采用隔离开关加高压熔断器与母线相连．其低压侧采用单母线分段接线方式，平时运行，以故障围，提高供电可靠性。

所用变负荷计算采用换算系数法，按下式计算： S=（K1∑P1+∑P2）/0.85

式中：S——所用变压器容量（KVA）

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K1—— 所用动力负荷换算系数，一般取0.85 ∑P1—— 所用动力负荷之和（KW） ∑P2—— 照明及电热负荷之和（KW）

则所用电负荷S=（0.85×20+20）/0.85=43.52（KVA） 考虑到环境温度的影响及适当估计到变压器允许过载能力，即 KoKfSe≥S

式中：Se…………所用变压器额定容量

Ko…………对应于全年周围空气温度修正系数，取Ko=0.95 Kf…………允许过负荷倍数，取Kf=1.04

则所用变压器额定容量Se≥43.52/（0.95×1.04）=44（KVA） 故所用变选择S9－50/10型变压器，额定电压10±5%/0.4KV。 七、配电装置 7.1所址选择

变电所的所址选择应根据本地区电力系统远景发展规划，综合考虑电网结构，负荷分布、城建规划、土地征用、出线走廊、交通运输、水文地质、环境影响、地震烈度和职工生活条件等因素，通过技术比较和经济效益分析，选择最佳方案。 7.2 220KV配电装置确定方案

考虑到施工、运行操作、检修方便和占用土地等因素，经综合考虑，220KV配电装置采用屋外高型布置，配电装置按双母线布置，单框架结构，框架中布置两层主母线及隔离开关，框架外侧布置断路器、电

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流互感器及隔离开关。 7.3 110KV配电装置确定方案

110KV配电装置采用桥接线屋外中型布置型布置。 7.4 10KV配电装置确定方案

10KV母线分段接线采用屋成套开关柜单层双列布置，配电装置按单布置。

八、电压互感器的配置 8.1 220KV电压互感器选择

220KV电压互感器户外安装，一次绕阻接于电网相电压，二次绕阻额定电压为100／√３，220KV电网为中性电接地系统，电压互感器辅助绕阻额定电压为100／√３．为满足测量和保护要求选用三只单相电容式电压互感器，型号：YDR-220，额定变比220／√３／0.1／√３／0.1／√３一次绕阻接于电网相电压，二次绕阻额定电压为100／√３，准确度级0.5、3P级，额定容量150VA,最大容量1200VA. 8.1.1 110KV电压互感器选择

110KV电压互感器户外安装，一次绕阻接于电网相电压，二次绕阻额定电压为100／√３，110KV电网为中性电接地系统，电压互感器辅助绕阻额定电压为100／√３．为满足测量和保护要求选用三只单相电容式电压互感器，型号：YDR-110，额定变比110／√３／0.1／√３／0.1／√３，准确度级0.5、3P级，额定容量150VA,最大容量1200VA.

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8.1.2 10KV电压互感器选择

10KV电压互感器为户开关柜安装，10KV系统为小电流接地系统，一次绕阻接于电网相电压，二次绕阻额定电压为100／√３，10KV电网为中性点不接地系统，电压互感器辅助绕阻额定电压为100／３．电压为互感器除供测量仪表外，还用来作交流电网绝缘监视，为满足测量和保护要求选用三相五柱式电压互感器，型号：JSJW-10,额定变比10／√３／0.1／√３／0.1．准确度级0.5额定容量120VA,最大容量960VA.

8.2电流互感器选择

电流互感器的选择，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求。并满足正常工作条件、短路稳定性、承受过电压能力等技术条件及一定的环境条件。具体要求：一次电压和电流应和所接入电网的额定电压和电流相一致；二次侧所接的负载容量不应超出其准确级所允许的容量。

5.2.1 220KV电流互感器选择 最大长期工作电流：

Igmax=1.05×Se/(√3Ue)=1.05×40000/(√3×220) =110(A)

选电流互感器型号LCWB2-220W,额定变比200／5，准确度级0.2,ｐ级． 5.2.2 110KV电流互感器选择 最大长期工作电流：

Igmax=1.05×Se/(√3Ue)=1.05×40000/(√3×121)

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=200.4(A)

选主变电流互感器型号LCWB6-110B,额定变比250／5，准确度级0.2,ｐ级．考虑到线路电流互感器既要满足主变保护要求，又要满足线路保护要求选LCWB6-110B额定变比250／5，0.2,ｐ级。 5.2.3 10KV电流互感器选择 最大长期工作电流：

Igmax=1.05×Se/(√3Ue)=1.05×40000/(√3×10.5) =1154.7(A)

选主变电流互感器型号LDZJ1-10,额定变比1500／5，准确度级0.5、D级．二次负荷1.2Ω。线路负荷电流较小选电流互感器型号LA-10，额定变比200／5，准确度级0.5、3级。母联短路器选电流互感器型号LMC-10，额定变比800，准确度级0.5、3级。 互感器选择情况的列表

设备名称 电压互感器 安装地点 220KV母线 桥断路器两侧连接点 10KV母线 110KV线路 线路保护 主变保护 型号 YDR-220／√３-0.5 YDR-110／√３-0.5/3P JSJW-10／√３-0.5 LCWB6-110B/250，0.2,ｐ级 LCWB6-110B/250，0.2/D1/D2级 LCWB6-110B/250，0.2/D1/D2级 LCWB2-220／200，0.2/ｐ LDZJ1-10/1500，0.5，D级 LDZJ1-10/1500，0.5，D级 LA-10/200，0.5/3级 LMC-10/800，0.5/3级 110KV桥断路器 电流互感器 220KV线路 差动 主变10KV侧 过流 10KV出线 10KV母联 .. .. ..

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九、继电保护的配置 9.1主变保护的配置

主变保护采用国电南自的PST—1200系列数字式变压器保护。本变电站装有PST—1202A和PST—1202B两套主变微机保护装置（差动保护、后备保护）PST-12系列操作箱及本体保护PST-1200系列数字式变压器保护装置（失灵保护）PST-1222分相操作双跳操作箱的成套变压器保护装置。

PST—1203A保护差动保护采用二次谐波原理的差动保护，主要包括二次谐波制动元件、五次谐波制动元件、比率制动元件、差动速断过流元件、差动元件和TA继线判别元件等；同时还包括变压器各侧过负荷元件、变压器过负荷启动风冷元件、变压器过负荷闭锁调压元件等。 PST—1203B保护差动保护采用波形对称原理的差动保护，主要包括波形对称元件、五次谐波制动元件、比率制动元件、差动速断过流元件、差动元件和TA断线判别开头等；同时还包括变压器各侧过负荷元件、变压器过负荷启动风冷元件、变压器过负荷闭锁调压元件等。 SOFT-HB3本保护220kV电压等级变压器的高压侧和中压侧后备保。复合电压闭锁（方向）过流保护（两段六时限），复合电压闭锁过流保护（一段两时段），零序（方向）过流保护（两段六时限），零序过流保护（一段两时限），间隙零序保护（一段两时限），中性点过流保护（一段一时限），非全相保护。

PST-12系列主变微机保护（非电气量保护）本保护完全于电气保护，仅反应变压器本体开关量输入信号，驱动相应的出口继电器和

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信号继电器，为本体保护提供跳闸功能和信号指示。本保护包括：重瓦斯、轻瓦斯、调压重瓦斯、调压轻瓦斯、油温高、本体油位异常、压力释放、风冷消失、冷却器故障、压力释放II、调压油位异常等。 9.2母差保护配置

220KV、110母差保护均配置为BP-2B型微机母线保护装置，可以实现母线差动保护、母联充电保护、母联过流保护、母联失灵或死区保护、断路器失灵保护启动。CT断线闭锁及告警、PT断线闭锁及告警。 9.3 220KV线路保护配置

220KV线路保护配置RCS-931A/PSL-602双微机保护。RCS—931A保护配置以分相电流差动和零序电流差动为主体的快速主保护；工频变化量距离元件构成的快速Ⅰ段保护；三段式相间和三段式接地距离保护；二个延时段零序方向过流保护；并具有综合重合闸功能。PSL602保护以纵联保护作为全线速动主保护，以距离保护和零序电流保护作为后备保护。CPU1:构成全线快速跳闸的方向纵联保护，是装置的主保护。CPU2:构成距离保护和零序方向电流保护，即快速距离、三段式相间距离、三段式接地距离、四段式零序方向电流保护。CPU3:构成综合重合闸，可根据需要实现单相重合、三相重合或者综合重合闸功能。

9.4 110KV线路保护配置

110KV线路保护配置WXB-11C保护。CPU1是与LFX-912型收发信机配合构成的高频距离和高频零序保护（不用）；CPU2是三段式相间距离和三段式接地距离构成的距离保护；CPU3是由四段全相运行时的零

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序保护和两段非全相运行的不灵敏段构成的零序保护；CPU4是综合重合闸。

9.5 10KV线路保护配置

10KV线路保护配置PSL-1，该保护是以电流、电压保护及三相重合闸为基本配置的成套线路保护装置。一个CPU为保护及重合闸功能单元；另一个为人机接口单元，两个CPU插件之间相互，各种保护功能及自动化功能均由软件实现。 十、防雷规划

220KV、110KV配电装置为防止直击雷配电装置构架上设避雷针，10KV配电装置设避雷针。

为防止反击，主变构架上不设置避雷针。采用避雷器来防止雷电侵入波，对设备绝缘造成的危害。避雷器的选择，考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于磁吹避雷器，且没有间隙，保护特性好没有工频续流、灭弧等问题。220KV、110KV、10KV系统均采用氧化锌避雷器。

10.1 避雷器选择

220KV母线避雷器选择型号：Y10W5--200/520W，工频参考电压290KV,持续运行电压146KV，标准雷电波残压520KV．

110KV母线避雷器选择型号：Y10W--100/260W，工频参考电压145KV,持续运行电压73KV，标准雷电波残压260KV．

10KV母线避雷器选择型号：HY5WZ2-16.5/50，工频参考电压20KV,

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持续运行电压13.2KV．

主变220KV侧中性点避雷器选择型号：Y1.5W5-146/320，工频参考电压190KV,持续运行电压116.8KV，标准雷电波残压320KV． 主变110KV侧中性点避雷器选择型号：Y1.5W5-73/176W，工频参考电压103KV,持续运行电压58.4KV，标准雷电波残压200KV．

避雷器选择情况列表

设备名称 安装地点 220KV母线 110KV母线 避雷器 10KV母线 主变220KV侧中性点 主变110KV侧中性点 型号 Y10W5--200/520W Y10W--100/260W HY5WZ2-16.5/50 Y1.5W5-146/320 Y1.5W5-73/176W

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