成高等教育
毕业设计（文）
题 目220kV降压变电站电气
次部分设计
学 院 动 化 学 院
专 业 电力系统动化
年 级
姓 名
指导教师
（2007 年 X月）
XX学继续教育学院制
目 录
第部分 设计说明
1
前言 1
第1章 电气接线选择 2
11 概述 2
12． 接线接线方式选择 3
第2章 变压器容量台数形式选择 3
21．概述 3
22．变压器台数选择 4
23．变压器容量选择 4
24．变压器型式选择 4
第3章 短路电流计算 6
31． 概述 6
32．短路计算目假设 6
第4章 电气设备选择 7
41 概述 7
42．断路器选择 9
43．隔离开关选择 10
44．母线选择 10
45．支持绝缘子穿墙套选择 11
46．限流电抗器选择 12
第5章 电气总面布置配电装置选择 13
51 概述 13
52 高压配电装置选择 14
第6章 继电保护配置规划 16
第7章 防雷接装置设计选择 17
71．概述 17
72．防雷保护设计 18
73． 变中性点放电间隙保护 19
第8章 接线较选择 20
81方案 20
82 方案二 20
第10章 短路计算 23
第11章 电气设备选型计算 30
111 电气设备选型计算 30
112 断路器选型计算 30
113 隔离开关选型计算 36
114． 220kV110kV母线10kV变低压侧母线桥导体选择计算 37
115．10kV回负荷出线电缆 41
116． 支持绝缘子穿墙套选择 42
117． 限流电抗器 43
第12章 继电保护规划设计 43
121． 变电站变保护配置 43
122．22011010kV线路保护部分 44
第13章 避雷器参数计算选择 44
第14章 接电阻接装置避雷针保护范围计算 46
141．接电阻选型计算 46
142．接装置选型计算 46
143．避雷针保护范围计算 46
第15章 参考资料 46
专业： 电气工程动化
姓名： 蔡桂潮
前言
设计XX学2005级电气工程动化专业电力系统课程设计设计题目：220kV降压变电站电气次部分设计
设计务旨体现专业课程知识掌握程度培养专业课程知识综合运力
1设计务：
根电力系统规划需新建座220kV终端变电站该站建成ABC三220kV电网系统相连供11010kV区户供电
2原始资料
21．规划求该220kV110kV10kV三电压等级期投产2台变压器预留1台变压器扩建间隔220kV出线7回（中备2回）110kV出线10回（中备2回）10kV出线14回（中备2回）
22．根规划系统连接方式：220kV侧AC系统通2回架空线路相连B系统通1回架空线路相连ABBC间1回架空线路联络
23．系统阻抗：220kV侧电源ABC三系统容量分SA2000MVASB1500MVASC4000MVA系统阻抗标幺值分XA* 03XB* 04XC* 02(电抗均电源容量基值计算标幺值)11010kV侧没电源
24．110kV侧负荷工厂区变电站负荷约231MW功率数cosφ0908负荷时率08中III级负荷占8510kV侧总负荷124MW功率数cosφ0908负荷时率07ⅠⅡ级负荷占70回出线负荷2500kW负荷400kVAⅠⅡ级负荷占50
25．220kV110kV侧出线保护动作时间02s备保护时间2s变压器保护动作时间02s备保护时间1s220kV110kV侧断路器燃弧时间005s考虑
26．站拟建区位山坡南面丘陵东西北势坦质构造稳定土壤电阻率15×102欧·米
27．站拟建区高月均温度23°C年均气温107°C绝高气温40° C风东北风
3．设计容求：
31．接线设计：分析原始资料根务书求拟出级电压母线接线方式选择变压器型式连接方式通技术济较选择接线优方案
32．短路电流计算：根确定接线方案选择适计算短路点计算短路电流列表表示出短路电流计算结果
33．电气设备选择：
331．选择220kV变线路侧110kV变回负荷出线侧断路器隔离刀闸
332．选择220kV110kV母线变低压侧10kV母线桥导体
333．选择220kV110kV10kV母线支持绝缘子穿墙套
334．选择限流电抗器（必装设）10kV回负荷出线电缆
34．电气配电装置设计：
341．220kV110kV侧配电装置选择
342．10kV侧配电装置选择
35．防雷接装置设计
36．进行继电保护规划设计
4．设计成果
41编制设计说明书
42编制设计计算书
43绘图干张
431．绘制变电站电气接线图
432．绘制变电站面布置图
433．绘制220kV高压配电装置断面图
434．绘制110kV高压配电装置断面图
第1章 电气接线选择
11 概述
接线变电站电气设计首部分高压电器设备通连接线组成接受分配电电路构成电力系统重环节接线确定电力系统整体变电站身运行性灵活性济性密切相关电气设备选择配电装置继电保护控制方式拟定较影响必须正确处理方面关系
国变电站设计技术规程SDJ279规定：变电站接线应根变电站电力系统中位回路数设备特点负荷性质等条件确定满足运行简单灵活操作方便节约投资等求便扩建
111性：安全电力生产首务保证供电电质量接线基求电力生产分配首求
接线性具体求：
1）断路器检修时宜影响系统供电
2）断路器母线障母线检修时量减少停运回路数停运时间求保证级负荷全部部分二级负荷供电
3）量避免变电站全部停运性
112．灵活性：接线应满足调度检修扩建时灵活性
1）调度目灵活操作投入切某变压器线路调配电源负荷够满足系统事运行方式检修方式特殊运行方式调度求
2）检修目：方便停运断路器母线继电保护设备进行安全检修致影响电力网运行停止户供电
3）扩建目：容易初期渡终接线扩建渡时次二次设备装置等需改造
113．济性：接线满足性灵活性求前提做济合理
1）投资省：接线应简单清晰节约次设备投资控制保护复杂利运行节约二次设备投资限制短路电流便选择价格合理电气设备轻型电器
2）占面积：接线配电装置布置创造条件节约节省构架导线绝缘子安装费受运输条件许采三相变压器简化布置
3）电损失少：济合理选择变压器型式容量数量避免两次变压增加电损失
12． 接线接线方式选择
电气接线根电力系统变电站具体条件确定电源出线体进出线路时（般超四回）便电汇集分配常设置母线作中间环节接线简单清晰运行方便利安装扩建电压等级进出线均超四回考虑220kV侧会功率穿越采母线连接根规划发现站区性枢纽变电站担负起保障整区负荷供重务接线考虑列种选择：
1半断路器（32）接线
两元件引线三台断路器接两组母组成半断路器具较高供电性运行灵活性母线障检修均致停电设备较占面积较增加二次控制回路接线继电保护复杂性投资
2双母接线
具供电调度灵活扩建方便等优点检修母线时会停止户连续供电果需检修某线路断路器时装设跨条该回路检修期需停电110K～220KV输送功率较送电距离较远断路器母线检修时需停电断路器检修时间较长停电影响较般规程规定110～220kV双母线接线配电装置中出线回路数达7回（110kV）5回（220kV）时般应装设专旁路母线
3双母线分段接线
双母线分段分段运行系统构成方式度两元件完全分接母线容量需相互联系系统利种母线接线方式常传统技术种延伸继电保护方式操作运行方面会发生问题较容易实现分阶段扩建等优点易受母线障影响断路器检修时停运线路占面积较般连接进出线回路数11回时母线分段
保证双母线配电装置进出线断路器检修时（包括保护装置检修调试）中断户供电增设旁路母线旁路断路器
110KV出线7回220KV出线4回时母联断路器兼旁路断路器样节省断路器配电装置间隔
第2章 变压器容量台数形式选择
21．概述
级电压等级变电站中变压器变电站中电气设备担着户输送功率者两种电压等级间交换功率重务时兼顾电力系统负荷增长情况根电力系统5～10年发展规划综合分析合理选择否造成济技术合理果变压器容量造台数仅增加投资扩占面积会增加损耗运行检修带便设备未充分发挥效益容量选变压器长期负荷中运行影响变压器寿命电力系统稳定性确定合理变压器容量变电站安全供电网络济运行保证
生产电力变压器制成单相三相双绕组三绕组耦分裂变压器等选择变压器时根原始资料设计变电站身特点满足性前提考虑济性选择变压器
选择变压器容量时考虑该变电站扩建情况选择变压器台数容量
22．变压器台数选择
原始资料知期变电站2台变设计变压器选择台数2台
23．变压器容量选择
变容量般变电站建成期负荷5～10年规划负荷选择适考虑远期10～20年负荷发展城郊变电站变压器容量应城市规划相结合该期远期负荷定应期远期总负荷选择变容量根变电站带负荷性质电网结构确定变压器容量重负荷变电站应考虑台变压器停运时余变压器容量负荷力允许时间应保证户级二级负荷般性变电站台变压器停运时余变压器容量应保证全部负荷70～80该变电站70全部负荷选择装设两台变压器变电站总装容量：∑se 2（07PM） 14PM
台变压器停运时保证60负荷供电考虑变压器事负荷力40保证98负荷供电高压侧220KV母线负荷需通变倒送该变电站电源引进线220KV侧引进中中压侧低压侧全部负荷需变压器传输母线变压器容量：Se 07（SⅡ+SⅢ）
24．变压器型式选择
241．变压器相数选择
受运输条件限制时330KV变电站均应选择三相变压器选择变压器相数时应根原始资料设计变电站实际情况选择
单相变压器组相讲投资占运行损耗时配电装置断电保护二次接线复杂化增加维护倒闸操作工作量
次设计变电站位市郊区稻田丘陵交通便利受运输条件限制应量少占稻田丘陵次设计变电站选三相变压器
242．绕组数选择
具三种电压等级变电站通变压器侧绕组功率均达该变压器容量15低压侧负荷变电站需装设功补偿设备变宜采三绕组变压器
台三绕组变压器价格控制辅助设备相两台双绕组变压器较少次设计变电站具三种电压等级考虑运行维护操作工作量占面积等素该选择三绕组变压器
生产制造中三绕组变压器：耦变分裂变普通三绕组变压器
1）耦变压器短路阻抗较系统发生短路时短路电流增干扰继电保护通讯传输功率受串联绕组容量限制耦变压器具磁联系外电联系高压侧发生电压时通串联绕组进入公绕组绝缘受危害果中压侧电网发生电压波时样进入串联绕组产生高感应电压
耦变压器高压侧中压侧电联系接中性点直接接耦变压器零序保护装设普通变压器耦变压器高中压侧零序电流保护应接侧套电流互感器组成零序电流滤器次设计变电站需装设两台变压器列运行电网电压波动范围较果选择耦变压器两台耦变压器高中压侧需直接接样会影响调度灵活性零序保护性耦变压器变化较原始资料知该电压波动±8选择耦变压器
2）分裂变压器：
分裂变压器约容量普通变压器贵20分裂变压器然短路阻抗较低压侧绕组产生接障时电流侧绕组流分裂变压器铁芯中失磁势衡轴产生巨短路机械应力分裂变压器中两端低压母线供电时果两端负荷相等两端母线电压相等损耗增分裂变压器适两端供电负荷均衡需限制短路电流供电系统次设计变电站受功率端负荷等电压波动范围选择分裂变压器
3）普通三绕组变压器：价格耦变压器分裂变压器中间安装调试灵活满足种继电保护需求满足调度灵活性分激磁调压载调压两种样满足系统中电压波动供电性高次设计变电站选择普通三绕组变压器
243．变调压方式选择
满足户电质量供电性220KV网络电压应符合标准：
①枢纽变电站二次侧母线运行电压控制水应根枢纽变电站位置电网电压降定电网额定电压1～13倍日负荷情况运行电压控制水波动范围超10事应低电网额定电压95
②电网点运行电压情况严禁超电网高电压变电站次侧母线运行电压正常情况应低电网额定电压95～100
调压方式分两种带电切换称激磁调压调整范围通常±5种带负荷切换称载调压调整范围达30
该变电站电压波动较选择载调压方式满足求
244．连接组选择
变压器绕组连接方式必须系统电压相位致否列运行
245．容量选择
原始资料知110kV中压侧受功率绕组10kV侧区性负荷电功补偿装置容量选择：10010050
246．变压器冷方式选择
变压器般采冷方式：然风冷然油循环强迫风冷强迫油循环水冷
然风冷：般适容量变压器
强迫油循环水冷：散热效率高节约材料减少变压器体尺寸等优点套水冷系统相关附件冷器密封性求高维护工作量较
然油循环强迫风冷：利外置冷风机冷风变热油流加强流提高变油散热速度散热效率高需增加太附件推荐然油循环强迫风冷
第3章 短路电流计算
31． 概述
电力系电气设备运行中必须考虑发生种障正常运行状态常见时危险障发生种型式短路会遭破坏户正常供电电气设备正常运行
短路电力系统严重障谓短路指切正常相相间相（中性点接系统）发生通路情况
三相系统中发生短路：三相短路两相短路两相接短路单相接短路中三相短路称短路系统相正常运行时样处称状态类型短路称短路
电力系统运行验表明种类型短路中单相短路占数两相短路较少三相短路机会少三相短路然少发生情况较严重应足够重视采三相短路计算短路电流检验电气设备稳定性
32．短路计算目假设
321．短路电流计算变电站电气设计中重环节
计算目：
1）选择电气接线时较种接线方案确定某接线否需采取限制短路电流措施等均需进行必短路电流计算
2）选择电气设备时保证设备正常运行障情况安全工作时力求节约资金需进行全面短路电流计算
3）设计屋外高压配电装置时需短路条件检验软导线相间相安全距离
4）选择继电保护方式进行整定计算时需种短路时短路电流
5）接装置设计需短路电流
322．短路电流计算般规定
1）验算导体电器动稳定热稳定电器开断电流短路电流应工程设计规划容量计算考虑电力系统远景发展规划（般期工程建成5～10年）确定短路电流计算时应发生短路电流正常接线方式应仅切换程中列运行接线方式
2）选择导体电器短路电流电气连接网络中应考虑具反馈作异步电机影响电容补偿装置放电电流影响
3）选择导体电器时带电抗器回路计算短路点应选择正常接线方式时短路电流点
4）导体电器动稳定热稳定电器开断电流般三相短路验算
323．短路计算基假设
1）正常工作时三相系统称运行
2）电源电动势相位角相
3）电力系统中元件磁路饱带铁芯电气设备电抗值电流发生变化
4）考虑短路点电弧阻抗变压器励磁电流
5）元件电阻略输电线路电容略计计负荷影响
6）系统短路时金属性短路
324．基准值
高压短路电流计算般计算元件电抗采标幺值进行计算计算方便选取基准值：
基准容量：SB 100MVA
基准电压：UB 105 115 230kV
325．短路电流计算步骤：
1）计算元件电抗标幺值折算基准容量
2）系统制订等值网络图
3）选择短路点
4）网络进行化简供电系统限系统考虑短路电流周期分量衰减求出电流短路点电抗标幺值计算短路电流标幺值名值
标幺值：Id*
名值：Idi Id*Ij
5）计算短路容量短路电流击值
短路容量：S VjI˝
短路电流击值：Icj 255I˝
6）列出短路电流计算结果
326．具体短路电流计算具体见计算说明书
第4章 电气设备选择
41 概述
导体电器选择变电站设计容正确选择设备电气接线配电装置达安全济重条件进行设备选择时应根工程实际情况保证安全前提积极稳妥采新技术注意节约投资选择合适电气设备
电气设备选择时必须执行国家关技术济政策应做技术先进济合理安全运行方便适留发展余满足电力系统安全济运行需
电气设备工作必须正常工作条件进行选择短路状态校验热稳定动稳定选择高压电器应长期工作条件发生电压电流情况保持正常运行
411．般原
1）应满足正常运行检修短路电压情况求考虑远景发展需
2）应环境条件校核
3）应力求技术先进济合理
4）选择导体时应量减少品种
5）扩建工程应量新老电器型号致
6）选新品均应具试验数正式鉴定合格
412．技术条件
4121．正常工作条件选择导体电气设备
41211．电压：
选电器电缆允许高工作电压Uymax低回路接电网高运行电压Ugmax
Uymax≥Ugmax
般电缆电器允许高工作电压额定电压220KV时115Ve实际电网运行Ugmax般超11Ue
41212．电流
导体电器额定电流指额定周围环境温度Q 0导体电器长期允许电流Iy应该回路持续工作电流Igmax
Iy≥Igmax
变压器电压降低5时出力保持变相应回路Igmax 105Ie（Ie电器额定电流）
41213．环境条件校核
周围环境温度Q导体额定环境温度Q 0等时长期允许电流Iy Q式修正
Iy Q Iy Kiy
基中K —修正系数
Q y—导体电气设备正常发热允许高温度
国目前生产电气设备额定环境温度Q 40℃裸导体额定环境温度+25℃
4122．短路情况校验
电器选定应通短路电流进行动热稳定校验般校验取三相短路时短路电流熔断器保护电器验算热稳定熔断器限流作时验算动稳定熔断器保护电压互感器回路验算动热稳定
41221．短路热稳定校验
Qd≤Qr
满足热稳定条件
Ir2tdz≤Ir2t
Qd —短路电流产生热效应
Qr —短路时导体电器允许热效应
Ir —t秒允许通短时热电流
验算热稳定计算时间：tdz tb+toL
tb —断电保护动作时间
110KV导体电缆般采保护时间
110KV导体电器充油电缆采备保护动作时间
toL —相应断路器全开断时间
41222．短路动稳定校验
满足动稳定条件：
ich≤idf
Ich≤Idf
Ich — 短路击直流峰值 （KA）
Ich — 短路击电流效值 （KA）
idfIdf —电器允许极限通电流峰值效值（KA）
42．断路器选择
变电站中高压断路器重电气设备具完善灭弧性正常运行时接通开断负荷电流某电气接线中担改变接线运行方式务障时断路器通常继电保护配合断开短路电流切障线路保证非障线路正常供电系统稳定性
高压断路器应根断路器安装点环境技术条件等求选择种类型式真空断路器SF6断路器少油断路器性更维护工作量更少灭弧性更高目前普遍推广35～220KV般采SF6断路器真空断路器适应10KV电压等级10KV采真空断路器
421．开断电流选择
高压断路器额定开断电流Iekd应触头开始分离瞬间（td）短路电流效值Ie(td)
：Iekd≥Iz（KA）
Iekd — 高压断路器额定开断电流（KA） Iz — 短路电流效值（KA）
422．短路关合电流选择
断路器合闸前线路已存短路障断路器合闸程中触头间未接触时巨短路电流通（预击穿）更易发生触头熔焊遭受电动力损坏断路器关合短路电流时避免接通动跳闸时求切断短路电流保证断路器关合短路时安全断路器额定关合电流ieg 应短路电流击值
：ieg≥icj idw≥icj
ieg — 断路器额定关合电流 idw — 额定动稳定电流 icj — 短路击电流
423．关开合时间选择
110KV电网电力系统稳定求快速切障时分闸时间宜0045s电气制动回路断路器合闸时间004 ~ 006s
424．选择具体程见计算说明书
43．隔离开关选择
隔离开关配置接线时保证线路设备检修形成明显断口带电部分隔离隔离开关没灭弧装置开断力低操作隔离开关时必须遵循倒闸操作序
431．隔离开关配置：
1）断路器两侧均应配置隔离开关便断路器检修时形成明显断口电源侧隔离
2）中性点直接接普通型变压器均应通隔离开关接
3）接母线避雷器电压互感器宜合组隔离开关保证电器母线检修安全段母宜装设1—2组接刀闸接器63KV断路器两侧隔离开关线路隔离开关宜装设接刀闸应量选侧两侧带接刀闸隔离开关
4）变压器引出线中性点避雷器装设隔离开关
5）馈电线户侧设电源时断路器通户侧装设隔离开关费防止雷电产生电压装设
44．母线选择
母线电力系统中担传输功率重务电力系统接线需母线汇集分散电功率发电厂变电站输电线路中导体裸导体硬铝母线电力电缆等电压等级求导体类型相
敞露母线般导体材料类型敷设方式导体截面电晕短路稳定振频率等项进行选择校验
441．裸导体应根具体情况列条件选择校验
（1）型式：载流导体般采铝质材料持续工作电流较位置特狭窄发电机变压器出线端部铝较严重腐蚀场选铜质材料硬裸导体
回路正常工作电流400A时般选矩形导体400～8000A时般选槽形导体
（2）配电装置中软导线选择应根环境条件回路负荷电流电晕线电干扰等条件确定导体截面导体结构型式
（3）负荷电流较时应根负荷电流选择导线截面积220KV配电装置电晕选择导体般起决定作采负荷电流选择导体截面
442．母线电缆截面选择
配电装置汇流母线较短导体导体长期发热允许电流选择外余导体截面般济电流密度选择
（1）导体长期发热允许电流选择导体电路中持续工作电流Igmax应导体长期发热允许电流Iy
：Igmax≤kIy
（2）济电流密度选择济电流密度选择导体截面年计算费低应种类导体负荷年利时数Tmax年计算费低电流密度—济电流密度（J）导体济截面式：
S J取09AMM2
（3）热稳定校验：述情况选择导体截面S应校验短路条件热稳定
S≥Smm （mm2）
C — 热稳定系数 取 I∞ — 稳态短路电流（KA） tdz — 短路等值时间S
（4）动稳定校验：动稳定必须满足列条件
：δmax≤δy
δy — 母线材料允许应力（硬铅δy69×106P∞硬铜137×106Pa铜157×106Pa）提供电源获较高性
45．支持绝缘子穿墙套选择
451．型式选择
根装置点环境选择屋屋外防污式满足求产品型式般屋外采联合胶装棱式屋外采棒式需倒装时采悬挂式
452．额定电压选择
支持绝缘子套均负荷产品额定电压等电网电压求
453．穿墙套额定电流选择窗口尺寸配合
具倒穿墙套额定电流应等回路中持续工作电流环境温度导体温度额定环境温度＋25℃应公式修正
母线型穿墙套需保证套型式穿母线窗口尺寸配合
454．动热稳定校验
（1）穿墙套热稳定校验 具导体套应导体校验热稳定套热稳定力应等短路电流通套产生热效应
母线型穿墙套需热稳定校验
（2）动稳定校验 支持绝缘子套均进行动稳定校验布置面三相导体发生短路时支持绝缘子（套）受力该绝缘子相邻跨导体电动力均值例某绝缘子受电动力
（N）
式中：——击电流 ——相邻线路距离
——计算跨距（m） 绝缘子相邻绝缘子（套）距离套（套长度）
支持绝缘子抗弯破坏强度作绝缘子高度处定电动力作导体截面中心线折算绝缘子帽计算系数应满足：
式中：06——裕度系数计绝缘材料性分散性
——绝缘子底部导体水中心线高度（mm）b导体支持器片厚度般竖放矩形导体b＝18mm放矩形导体槽形导体b＝12mmh导体中心支持器距离
46．限流电抗器选择
选择10KV侧配电装置短路电流难选择轻型设备需加设备型号仅增强投资甚会断流容量足选合求电器选择应采取限制短路电流10KV侧需加装设电抗器般额定电压额定电流电抗百分数动稳定热稳定进行选择检验
461．额定电压额定电流选择应满足
Vek≥Vew Iek≥Igmax
VekIek — 电抗器额定电压额定电流
VewIgmax — 电网额定电压电抗器持续工作电流
462．电抗器百分数选择
1）电抗器电报百分数短路电流限制定数值求选择设求短路电流限制Iz电源短路点总电抗标值X′∑
X∑＝Ijiz Ij — 基准电流
XK＝X∑—X′∑ X′∑— 电源电抗器前系统电抗标值
电抗器额定参数百分电抗
Xk＝（— X′∑）×100
2）电压损失检验：普通电核器运行时电抗器电压损失额定电压5：△V≈Xk U¢≤5
¢ — 负荷功率数角般U 08
3）母线残压检验减轻短路户影响线路电抗器短路时母线残压电网额定值60～70
：△Vcy Xk ≥60~70
463．热稳定动稳定检验应满足式
Ir≥I∞ idw≥icj
IcjI∞ — 电抗器短路击电流稳态电流
IdwIr — 电抗器动稳定电流短时热电流（t Is）
第5章 电气总面布置配电装置选择
51 概述
配电装置发电厂变电站重组成部分接线求开关设备保护测量电器母线装置必辅助设备构成接受分配电
配电装置电气设备装置点分屋屋外配电装置组装方式分：电气设备现场组装配电装置称配式配电装置成套配电装置
屋配电装置特点：①允许安全净距分层布置占面积较②维修巡视操作室进行受气侯影响③外界污秽空气电气设备影响较减少维护工作量④房屋建筑投资
屋外配电装置特点：①土建工程量费较建设周期短②扩建较方便③相邻设备间距离较便带电作业④占面积⑤受外界空气影响设备运行条件较差加绝缘⑥外界气象变化设备维修操作影响
成套配电装置特点：①电气设备布置封闭半封闭金属外壳中相间距离缩结构紧凑占面积②电器元件已工厂组装成整体减现场安装工作量利缩短建设周期便扩建搬运③运行性高维护方便④耗钢材较造价较高
配电装置应满足基求：
1）配电装置设计必须贯彻执行国家基建设方针技术济政策
2）保证运行系统然条件合理选择设备布置力求整齐清晰保证具足够安全距离
3）便检修巡视操作
4）保证安全前提布置紧凑力求节约材料降低造价
5）安装扩建方便
配电装置设计原：
1）节约
2）运行安全操作巡视方便
3）考虑检修安装条件
4）保证导体电器污秽震高海拔区安全运行
5）节约三材降低造价
6）安装扩建方便
52 高压配电装置选择
521．配电装置整结构尺寸综合考虑设备外形尺寸检修维护搬运安全距离电气绝缘距离等素决定敞露空气中配电装置种间距中基带电部分部分间相带电部分间空间安全净距距离正常高工作电压出现外电压时致空气间隙击穿
屋外配电装置安全净距（mm）
符号
适范围
图号
额定电压（KV）
310
110J
110
220J
A1
1带电部分接部分间
2网状遮栏延伸线距25m处遮栏方带电部分间
101
102
200
900
1010
1800
A2
1相带电部分间
2断路器隔离开关断口两侧引线带电部分间
101
103
200
1000
1100
2000
B1
1设备运输时外部遮栏带电部分间
2交叉时停电检修遮栏带电部分间
3栅状遮栏绝缘体带电部分间
4带电作业时带电部分接部分间
101
102
103
950
1650
1750
2550
B2
1网状遮栏带电部分间
102
300
1000
1100
1900
C
1遮栏裸导体面间
2遮栏裸体建筑物构筑物间
102
103
2700
3400
3500
4300
D
1行时停电检修遮栏带电部分间
2带电部分建筑物构筑物边部分间
101
102
2200
2900
3000
3800
屋配电装置安全净距（mm）
符号
适范围
图号
额定电压（kV）
10
110J
110
220J
A1
1带电部分接部分间
2网状极状遮栏延伸线距23m处遮栏方带电部分间
104
125
850
950
1800
A2
1相带电部分间
2断路器隔离开关断口两侧带电部分间
104
125
900
1000
2000
B1
1栅状遮栏带电部分间
2交叉时停电检修遮栏带电部分间
104
875
1600
1700
2550
B2
网状遮栏带电部分间
105
225
950
1050
1900
C
遮栏裸导体（楼）面间
104
2425
3150
3250
4100
D
行时停电检修遮栏裸导体间
104
1925
2650
2750
3600
E
通屋外出线套屋外通道路面
104
4000
5000
5000
5500
注：110J220J系指中性点直接接网
表中列出站适种电压等级间隔距离中基安全净距高压配电装置设计技术规程中规定A值表明带电部分接部分相间安全净距保持距离时正常电压情况致发生空气绝缘电击穿余BCD值A值基础加运行维护搬运检修工具活动范围施工误差等尺寸确定
变电站三电压等级：220kV110 kV10 kV根电力工程电气设计手册规定110 kV屋外配电装置35 kV配电装置采屋配电装置220110 kV采屋外配电装置10kV采屋配电装置
522．根电气设备母线布置高度屋外配电装置分中型中高型高型等
5221．中型配电装置：中型配电装置电器安装水面装定高度基础带电部分保持必高度便运行员面安全活动中型配电装置母线水面稍高电器水面种布置特点：布置较清晰易误操作运行施工维修较方便构架高度较低抗震性较钢材较少造价低占面积种配电装置非高产农田区占良田土石方工程量方宜震烈度较高区建种布置国屋外配电装置普遍采种方式运行方面安装抢修方面积累较丰富验
5222．半高型配电装置母线母线隔离开关抬高断路器电压互感器等电气设备布置母线面具布置紧凑清晰占少等特点钢材消耗普通中型相优点：
①占面积约中型布置减少30
②节省减少高层检修工作量
③旁路母线母线采等高布置实理进出线均带旁路方便缺点：层隔离开关方未设置检修台检修够方便
5223．高型配电装置母线隔离开关布置母线面没电气设备该型配电装置断路器双列布置两回路合间隔缩占面积约普通中型5耗钢材安装检修运行中条件均较差般适列情况：
1）配电装置设高产农田少区
2）原配电装置需扩速场受限制
3）场狭窄需量开挖
5224．次设计变电站位市郊区质条件良土工程量占良田该变电站220 kV110 kV电压等级均采普通中型配电装置变电站采汇流母线形母线采普通中型布置具运行维护检修造价低抗震性耗钢量少布置清晰运行易误操作级电业部门运行维护安装检修方面积累较丰富验
第6章 继电保护配置规划
61．系统继电保护动装置
继电保护电力系统安全稳定运行重屏障设计中变电站继电保护结合国目前继电保护现状突出继电保护选择性性快速性灵敏性运微机继电保护装置微机监控系统提高变电站综合动化水
62．继电保护配置原
根GB14285继电保护安全动装置技术规程中关条款继电保护二十五项反事措施点电力系统继电保护教材
621．220kV系统
220kV线路配置高频距离保护求快速反应相间接障
220kV双母线接线配置套快速选择性切障母线保护
条线路配置功齐全性良障录波装置
622．110kV系统
110kV线路配置阶段式距离保护求反应相间接障
110kV双母线接线配置套快速选择性切障母线保护
条线路配置功齐全性良障录波装置
623．变压器保护
电力变压器电力系统中量重电气设备障供电性系统正常运行带严重果时容量变压器非常贵重设备 必须根变压器保护容量重程度装设性良动作保护
变压器障分油箱部障油箱外部障油箱部障包括相间短路绕组匝间短路单相接短路油箱外部障包括引线套处会产生种相间短路接障变压器正常工作状态外部短路负荷引起电流油面降低
述障正常工作状态变压器应装设保护：
1)反应变压器油箱部种短路油面降低08MVA油浸式变压器户04MVA变压器应装设瓦斯保护
2)反应变压器绕组引线相间短路中性点直接接电网侧绕组引线接短路绕组匝间短路应装设差保护电流速断保护63MVA列运行变压器10MVA单独运行变压器 63MVA变压器应装设差保护
3)反应变压器外部相间短路引起电流时作瓦斯差保护(电流速断保护)备应装设电流保护例复合电压起动电流保护负序电流保护
4)反应接电流系统外部接短路应装设零序电流保护
5)反应负荷应装设负荷保护
第7章 防雷接装置设计选择
71．概述
电气设备运行中承受电压外部雷电电压系统参数发生变化时电磁量产生振满积聚引起部电压两种类型产生原分类：
直击雷电压
雷电电压 感应雷电压
侵入雷电流电压
长线电容效应
工频电压 称接障
甩负荷
消弧线圈补偿网络线性谐振
电压 暂时电压 线性谐振
传递电压
线路断线
谐振电压 铁磁谐振
电磁式电压互感器饱
电压
参数谐振—发电机步异步励磁
开断电容器组电压
操作电容负荷电压 开断空载长线电压
关合（重合）空载长线电压
开断空载变压器电压
操作电压 操作电感负荷电压 开断联电抗器电压
开断高压电动机电压
电压
间歇电弧电压
72．防雷保护设计
变电站电力系统中心环节电供应源旦发生雷击事造成面积停电电气设备绝缘会受损坏绝数行恢复会严重影响国民济民生活采取效防雷措施保证电气设备安全运行
变电站雷害两方面雷直击变电站二雷击输电线路产生雷电波线路变电站侵入直击雷保护般采避雷针避雷线设备处避雷针（线）保护范围外应采取措施防止雷击避雷针时致发生反击
侵入波防护措施变电站装设阀型避雷器限制侵入变电站雷电波幅值防止设备电压超耐压值时距变电站适距离装设进线保护
避雷针作：雷电流吸引身安全雷电流引入保护设备避雷针必须高保护物体根情况装设配电构架独立装设避雷线保护线路般保护变电站
避雷器专门限制电压种电气设备实质放电器保护电气设备联作电压超定幅值时避雷器先放电限制电压保护电气设备
721．避雷针配置原：
1）电压110kV配电装置般避雷针装配电装置构架房顶土壤电阻率1000n米区宜装设独立避雷针
2独立避雷针（线）宜设独立接装置工频接电阻超10n
335kV高压配电装置架构房顶宜装避雷针绝缘水低雷击时易引起反击
4变压器门型架构应装设避雷针避雷线门形架距变压器较装设避雷针构架集中接装置距变压器金属外壳接点装置中距离难达15M求
722．避雷器配置原
1）配电装置组母线应装设避雷器
2）旁路母线否应装设避雷器应旁路母线投入运行时避雷器保护设备电气距离否满足定
3）220KV变压器联电抗器处必须装设避雷器设备体
4）220KV变压器避雷器电气距离超允许值时应变压器附增设组避雷器
5）三绕组变压器低压侧相宜设置台避雷器
6）110KV—220KV线路侧般装设避雷器
73． 变中性点放电间隙保护
保护变压器中性点尤接高压器中性点绝缘通常变压器中性点装设避雷器外需装设放电间隙直接接运行时零序电流保护起作动作 接变压器避雷器作备变压器接时放电间隙零序电压起保护作气电压时线路避雷器动作工程电压时间隙保护动作氧化锌避雷器残压低法放电间隙法配合选阀型避雷器
74． 接装置设计
741．接装置布置般原
1）种途种电压电气设备接般应总接装置
2）发电厂变电接装置充分利直接埋入中水中然接体外应敷设工接体3~10kV变配电采建筑物基础作接体接电阻满足规定值时设工接体
3）高土壤电阻率区采列降低接电阻措施：①敷设外引接体②采井式深钻式接体③填充电阻率较低物质降阻剂④敷设水接网
4）般情况变电接网中垂直接体工频电流散流作降低接电阻面积水接体均压减接触电压跨步电压作散流作变电采种形式工接体应敷设水接体工接网
5）工接体应围绕设备区域连成闭合形状中敷设干水均压带
742．工接体选择
7421．规格
垂直接体采钢角钢单根长度般25m水接体采扁钢圆钢接装置导体尚应满足热稳定均压求应考虑腐蚀影响实际接体般规格：钢径40~50mm角钢40×40×4~50×50×5扁钢40×4mm圆钢直径16mm
敷设气土壤中腐蚀性场接体接线应根腐蚀性质技术济较采取热镀锡热镀锌等防腐措施
7422．热稳定校验
变电中电气设备接线截面应接短路电流进行热稳定校验未考虑腐蚀时接线截面Smin应符合式求：
Smin≥mm2
式中 Ig流接线短路电流稳定值A根系统5~10年发展规划系统运行方式确定
te—短路等效持续时间s C接线材料热稳定系数
743．接装置敷设
1）减少相邻接体屏蔽作垂直接体间距宜长度2倍水接体间距宜5m
2）接体建筑物距离宜15m
743．具体计算见计算书
第8章 接线较选择
设计务书定负荷情况：220kV出线7回（中备2回）110kV出线10回（中备2回）10kV出线14回（中备2回）该变电站接线采两种方案进行较：
81方案
811．220kV采双母带旁路母线接线方式110kV采双母三分段接线
根电力工程电气设计手册第册知220kV出线5回系统中居重位时考虑设计旁路母线考虑220kV期5回装设专母联断路器旁路断路器
根电力工程电气设计手册第册知110kV出线7回时装设专旁路断路器原始资料知110kV出线10回（中备2回）装设专母联断路器分段断路器
10kV出线12回（中备2回）采单母分段接线方式
812．方案接线特点：
1）220kV采双母带旁路接线方式设置专旁路断路器检修障时致破坏双母接线固运行方式致影响供电性
2）110kV采双母三分段接线方式设置专分段断路器具分段单母线般双母线特点具更高性灵活性检修障时致破坏双母接线固运行方式致影响供电性
3）10kV侧采单母分段接线时接线简单清晰设备少操作方便等优点重户双回路接母线段保证间断供电
813．方案接线缺点：
220kV采双母线带旁路母线接线运行时操作步骤复杂投资高占面积旁路断路器继电保护整定较复杂110kV采双母线三分段接线配电装置占面积投资高运行时操作步骤复杂投资高推荐述方式
82 方案二
821．220110kV均采双母线接线方式10kV采单母线分段接线
822．方案二接线方式特点：
1）220110kV双母线接线中回母线检修障时保证回母线正常运行致影响供电性外220110kV出线中重线路全部采双回路中回发生障断路器检修时保证重线路供电性
2）10kV侧采单母线分段接线重负荷电供电母线分段取段母线发生障时分段断路器动障段切保证正常段母线间断供电
813．方案二接线缺点：
1）双母线母线检修障时隔离开关作倒换操作电器操作复杂容易发生误操作
2）组母线障时短时停电影响范围较
83 方案较
831．两种方案设备数量
隔离开关
断路器
220kV
双母线接线
双母线带旁路接线
双母线接线
双母线带旁路接线
21
29
8
9
110kV
双母线接线
双母线三分段接线
双母线接线
双母线三分段接线
35
39
11
13
较：方案中220kV部分断路器方案二1隔离刀闸8方案中110kV部分断路器方案二2隔离刀闸4方案设备数量方案二
832．投资费
8321．方案综合投资ZA
变部分：Z11992万元
220kV部分：Z247957万元
110kV部分：Z325983万元
10kV部分：Z4443万元
方案综合投资：ZA Z1+Z2+Z3+ Z41992+47957+25983+4439829万元
8322．方案二综合投资ZB
变部分：Z1’1992万元
220kV部分：Z2’40579万元
110kV部分：Z3’23779万元
10kV部分：Z4’443万元
方案综合投资：ZB Z1’+Z2’+Z3’+ Z4’1992+40579+23779+44388708万元
8323．根综合投资方案投资高方案二约96万元济性较差
832．运行费分析
方案二均选2台变年度运行费中电损耗相设备运行维护费根述设备数量表判断方案运行费高方案二
84．方案推荐
根述出方案二济性方面优方案运行性方面基等方案综合较决定推荐方案（两方案接线简图见附图）
第9章 变容量确定计算
91．变容量确定
设计原始资料中220kV侧ABC三系统电源容量较认限系统该侧5回出线负荷功率包括站需通变传送11010kV侧负荷存系统穿越110kV侧没电源系统计算负荷2174MVA该侧10回出线（两回备）单回负荷容量5411MVA剩8回分工厂区变电进线10kV侧没电源该侧系统计算负荷124MVA站区负荷400kVA正常运行情况变传送总容量（注：计算时功率数取085）：
911．正常工作时220kV侧通变110kV侧输送功率
S1231×08÷0852174MVA
912．220kV侧通变10kV侧输送功率
S2124×07÷085+04106MVA
913．变输送容量
Smax S1+S22174+106228MVA
914．根设计务书求期采两台变选择容量时应满足台变压器障者检修时台变压器承担70负荷保证全变电正常供电
单台变容量：
Smin＝228×07＝1596MVA
220kV变电常单台变容量120150180240MVA选择两台容量180MVA变
915．III级负荷校验：
110kV侧III级负荷：231×08×085÷0851848 MVA
10kV侧III级负荷：124×07×07÷085+04×05735 MVA
III级总负荷：1848+73519215 MVA
III级总负荷变额定容量：19215180107样全部III级负荷超额定容量7满足单台变长期运行求符合求
916．选择两台容量180MVA变变总容量360MVA
92．变型号选择
921．变通高压绕组220侧中低压绕组侧传送功率10kV侧功率106MVA选择容量10010050
设计变型变压器发热量较根现阶段变散热片制造工艺提高启动强迫风冷情况变带80负荷稳定运行根变电站建郊区通风条件选强迫风冷方式
变电站区枢纽站担负起整区电压质量稳定重考虑采载调压变压器
922．变压器技术参数
根条件选择确定采中山ABB变压器厂型号SFSZ9180000220220kV三绕组载调压电力变压器具体参数
型号
SFSZ10180000220
联接组标号
YNyn0d11
空载电流
07
空载损耗(kw)
178
短路损耗(kw)
650
额定电压(KV)
高压
中压
低压
220±8×125
121
105
额定容量MVA
180
180
90
阻抗电压％
高－中
高－低
中－低
14
23
7
型号中符号表示意义：
左右
S：三相 F：风冷 S：三绕组 Z：载调压 9：设计序列号 180000：额定容量
220：电压等级
第10章 短路计算
等值电路图
220KV
110KV
Xs2
Xs1
S1
X1
X2
X3
10KV
S2
d1
d2
d3
101基准值短路点选取
1011．短路计算基假设前提选取基准容量SB 100MVAUB 级电压均值（230115105kV）
1012．短路点分选取变电站三级电压汇流母线：220kV—d1110kV—d210kV—d3
102计算元件电抗标幺值
1021计算系统电抗标幺值
原始材料知提供ABC三系统电抗标幺值均电源容量基值需换算成SB100MVA标幺值
A系统：X1*＝(03×100)÷20000015
B系统：X2*＝(04×100)÷15000027
C系统：X3*＝(02×100)÷40000005
1022 计算变压器绕组电抗标幺值
阻抗电压％
高－中
高－低
中－低
14
23
7
10221绕组等值电抗
Vs(12)％＝14％Vs（13）％＝23％Ｖs（23）％＝7％
高压侧：Vs1 （Vs(12) + Vs(13)－Vs(23)）
（14+ 23－7）
15
中压侧：Vs2 （Vs(12) + Vs(23)－Vs(13)）
（14+7－23）
－1
低压侧：Vs3 （Vs(13) + Vs(23)－Vs(12)）
（23+7－14）
8
10222绕组等值电抗标值：
高压侧：X9* Vs1100×SBSN×＝0083
中压侧：X10* Vs2100×SBSN＝×＝－0006
低压侧：X11* Vs3100×SBSN＝×＝009
102 3．220kV线路等值电抗标幺值：
AB间联络线：X4* XAB×SBUB20406×60×＝0046
BC间联络线：X5* XBC×SBUB20406×80×＝0061
A站间双回架空线：X6* XA×SBUB2×0406×60×＝0023
B站间单回架空线：X7* XB×SBUB20406×40×＝0031
C站间双回架空线：X8* XC×SBUB2×0406×100×＝0038
102 4．标幺值标注系统等值电抗图（附图）
103．等值网络简化
1031．等值网络简化计算：
10311．Y1*X1*×X4*+ X4*×X6*+ X1*×X6*0015×0046+0046×0023+0015×0023＝00021
Y2*X3*×X5*+ X3*×X8*+ X5*×X8*0005×0061+0005×0038+0061×0038＝00028
∑Y*++++++
3704+3226+181+1536＝10276
10312．计算化简ABC系统电抗标幺值
X1*
0038
X2*
0066
X3*
0037
10313．两台变三侧电抗进行星形三角—星形变换简化
103131两台变三侧等值电抗星形—三角变换
X12*’X12*00830006+00715
X13*’X13*0083+009+1072
X23*’X23*0090006+00775
103132两台变三侧等值电抗联合
X12* X12*’0036
X13* X13*’0536
X23* X23*’0039
103133两台变三侧等值电抗三角—星形变换
X1*0042
X2*0003
X3*0045
10314．简化系统等值电抗标图（附图）
10314．ABC三系统容量相计算容量说穷考虑短路电流周期分量衰减联电源支路进行合：
EEA*1(中EA* EB* EC*均取1)
X*00146
10315．终系统等值电抗图化简附图
104短路点短路计算
1041．d1点短路
220KV
X*
d1
图
E
11010kV母线侧没电源法220KV侧提供短路电流略计等值电路化间图
d1点短路电流标幺值：
I d1*〞＝6849
换算220kV侧0秒钟短路电流名值
I″ I d1*〞× 6849× 1719KA
根电力工程电气设计手册相关规定
远离发电厂点（变电）取电流击系数Kch 18计周期分量衰减时
短路电流全电流效值
Ich ×I″ ×17192596kA
220KV
110KV
X*
X1*
X2*
E
d2
图二
计周期分量衰减时短路电流击电流
ich Kch× I″ ×187×I″ 255× I″ 255×1719 4383 kA
短路容量 S UB × I″ ×230×1719 6848MVA
1042．d2点短路
d1处短路类似 10kV母线侧没电源
法110kV侧提供短路电流略计
等值电路化简图二
短路电流
d2点短路电流标幺值：
I d2*〞＝1866
换算110kV侧0秒钟短路电流名值
I″ I d2*〞× 1866× 937KA
根电力工程电气设计手册相关规定
远离发电厂点（变电）取电流击系数
Kch 18计周期分量衰减时
短路电流全电流效值
Ich ×I″ ×9371415kA
计周期分量衰减时短路电流击电流
ich Kch× I″ ×187×I″ 255× I″ 255×1415 3608 kA
短路容量 S UB × I″ ×115×1415 284848MVA
220kV
10kV
X*
X1*
X3*
E
d3
图三
1043．d3点短路
d1处短路类似110kV母线侧没电源
法10kV侧提供短路电流略计等
值电路化简图三
短路电流
d3点短路电流标幺值：
I d3*〞＝984
换算10kV侧0秒钟短路电流名值
I″ I d3*〞× 984× 5412kA
根电力工程电气设计手册相关规定
远离发电厂点（变电）取电流击系数
Kch 18计周期分量衰减时
短路电流全电流效值
Ich ×I″ ×54128172kA
计周期分量衰减时短路电流击电流
ich Kch× I″ ×187×I″ 255× I″ 255×5412 138006 kA
短路容量 S UB × I″ ×105×5412 98426MVA
1044．d3点短路时短路电流名值I″5412kA短路电流击电流ich 138006kA均超出常规10kV断路器规格需选重型断路器必须d3点进行短路电流限制采取两台变10kV变低侧加装串联电抗器限制短路电流应实现满足名值I″40kA短路电流击电流ich 100kA目
10441．选择限流电抗器
104411．10kV变低侧额定电流
Igmax 105 ×105 ×5196kA
根目前10kV断路器制造厂家提供额定电流IN4000A设备站10kV侧总负荷106MVA情况通保护整定值方式变10kV侧通容量限制60MVA样10kV变低额定电流：
In 105 ×105 ×3464kA
104412．根10kV侧变低额定电压额定电流选定10kV进线侧断路器型号ZN2812Ⅰ技术参数：
额定电压UN10kV额定电流IN4000A额定开断电流INbr40kA额定关合电流峰值INc1 100kA 4S热稳定电流Ir40kA合闸时间02s固分闸时间006s燃弧时间003s（断路器全分闸时间009S）
104413．电抗器限制短路电流I″ INbr40kA
取Id＝55kA（中Ud＝105kVSd＝100MVA）
电抗器电抗标幺值：X L*
104414．电源电抗器前短路点总电抗标幺值：
X∑*ˊ00146+0042+004501016
104415．估算需电抗器电抗标幺值X L*额定参数百分电抗：
X L* X∑*X∑*ˊX∑*ˊ0101600359
需两台变变低加设限流电抗器
×10000359×076×100546
104416．根述计算结果选取限流电抗器型号XKK1040006参数
额定电压kV
额定电流A
额定电抗％
220KV
10KV
X*
X1*
X3*
E
图五
XL*
d3
通容量
kVA
动稳定电流峰值kA
4s热稳定电流kA
10
4000
6
3*23094
204
80
1045．重新核算d3点短路电流
增加限流电抗需重新核算相关值
等值图见右侧图五
限流电抗标幺值X L*
00786
d3点短路电流标幺值：
I d3*〞＝
7098
换算10kV侧0秒钟短路电流名值
I″ I d3*〞× 7098× 3903KA
结果符合预定短路电流名值40kA求
XL*
根电力工程电气设计手册相关规定
远离发电厂点（变电）取电流击系数
Kch 18计周期分量衰减时
短路电流全电流效值
Ich ×I″ ×39035893kA
计周期分量衰减时短路电流击电流
ich Kch× I″ ×187×I″ 255× I″ 255×39039953kA
短路容量 S UB × I″ ×105×3903 70982MVA
105．短路电流计算汇总表
短路点编号
基准电压VaV（KV）
基准电流Ij（kA）
额定电流Ij
In（kA）
短路电流标
值I″*
短路电流名
值I″KA
稳态短路电流标值
稳态短路电流
标名值
短路电流击
值
ich(KA)
短路全电流效值ich(KA)
短路容量
S″( MVA)
表达式
均值
I″* In
I″* In
255I″
151I″
VjI″
d1
230
025
025
6849
1719
6849
1719
4383
2596
6848
d2
115
05
05
1866
937
1866
937
3608
1415
2849
d3（限流前）
105
55
55
984
5412
984
5412
13800
8172
984
d3（限流）
105
55
55
7098
3903
7098
3903
9953
5893
70982
第11章 电气设备选型计算
111 电气设备选型计算
根原始资料反映站初期两台变预留第三台变压器空间避免期扩建中出现进线断路器220110kV母线需更换重变动次设计务中全站总负荷均站终规模三台变容量进行考虑SN3×180 540MVA
112 断路器选型计算
1121．鉴目前SF6断路器设备制造工艺飞速发展SF6断路器已技术性运行维护方面具明显优势站220110kV断路器推荐采西门子（杭州）高压开关设备厂LW6系列SF6断路器
1122．断路器选择
11221．220kV侧断路器选择
根原始资料反映站ABC三系统取电源回220kV进线会出现带全站负荷运行方式220kV进线断路器通全站负荷进行选择变母联断路器设计手册求回路持续工作电流进行选择
112211．220kV进线断路器
1122111．额定电压选择：Un≥Vns 220kV
1122112．高工作电压选择：Ualm≥Vsm Un×115 220 ×115 253kV
1122113．额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑变压器电压降低5时出力保持变相应回路Igmax105Ie ：Igmax 105 ×105 ×1488kA
1122114．额定开断电流选择：Ik I″
：Ik 1719kA
1122115．额定短路关合电流选择：iNcl≥ish
：iNcl ≥4383kA
1122116．根数初步选择LW6－220型SF6断路器参数：
额定全开断时间005S
额定合闸时间009S
固分闸时间0036s
燃弧时间取005s
额定开断电流IK 40kA
额定关合电流峰值iNc1 125kA
动稳定电流峰值idw 100kA
4S热稳定电流40kA
额定电压：UN220kV
高工作电压Ualm 256kV
额定电流Ie 2500A
1122117．校验热稳定（取备保护2S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 2205S
Qk Ik2×dz 17192×205 60577kA2·S
I2r t 402×4 6400 kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122118．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich4383≤ ies idw 100kA 满足求
1122119．220kV线路侧断路器选择户外LW6－220型SF6断路器满足求述计列出表：
设备
项目
LW6－220
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
256kV
253kV
Ie≥Igmax
2500A
1488A
iNcl≥ish
125kA
4383kA
Ik≥I″
40kA
1719kA
ish≤ ies
100kA
4383kA
I2 t t ≥Qk
6400 kA2·S
60577 kA2·S
112212．220kV变母联断路器
1122121．额定电压选择：Un≥Vns 220kV
1122122．高工作电压选择：Ualm≥Vsm Un×115 220 ×115 253kV
1122123．额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑变压器电压降低5时出力保持变相应回路Igmax105Ie ：Igmax 105 ×105 ×0496kA
1122124．校验热稳定（取备保护1S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 1105S
Qk Ik2×dz 17192×105 31027kA2·S
I2r t 402×4 6400 kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122125．设备项选型校验均线路侧断路器相变母联侧断路器设备选型线路侧相情况见表：
设备
项目
LW6－220
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
256kV
253kV
Ie≥Igmax
1250A
496A
iNcl≥ish
125kA
4383kA
Ik≥I″
40KA
1719kA
ish≤ ies
100kA
4383kA
I2 t t ≥Qk
6400 kA2·S
31027 kA2·S
11222．110kV侧断路器选择
112221．110kV变母联断路器
1122211．额定电压选择：Un≥Vns 110kV
1122212．高工作电压选择：Ualm≥Vsm Un×115 110 ×115 1265kV
1122213．额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑变压器电压降低5时出力保持变相应回路Igmax105Ie ：Igmax 105 ×105 ×0992kA
1122114．额定开断电流选择：Ik I″
：Ik 937kA
1122115．额定短路关合电流选择：iNcl≥ish
：iNcl ≥3608kA
1122116．根数初步选择LW6－110型SF6断路器参数：
额定全开断时间005S
额定合闸时间009S
固分闸时间0036s
燃弧时间取005s
额定开断电流IK 40kA
额定关合电流峰值iNc1 125kA
动稳定电流峰值idw 100kA
4S热稳定电流40kA
额定电压：UN110kV
高工作电压Ualm 145kV
额定电流Ie 1500A
1122117．校验热稳定（取备保护1S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 1105S
Qk Ik2×dz 9372×105 92187kA2·S
I2r t 402×4 6400 kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122118．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich3608≤ ies idw 100kA 满足求
1122119．110kV线路侧断路器选择户外LW6－110型SF6断路器满足求述计列出表：
设备
项目
LW6－110
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
145kV
1265kV
Ie≥Igmax
1500A
992A
iNcl≥ish
125kA
3608kA
Ik≥I″
40KA
1719kA
ish≤ ies
100kA
4383kA
I2 t t ≥Qk
6400 kA2·S
60577 kA2·S
112222．110kV侧回负荷出线侧断路器
1122221．额定电压选择：Un≥Vns 110kV
1122222．高工作电压选择：Ualm≥Vsm Un×115 110 ×115 1265kV
1122223．额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑中1回线路障退出时负荷转移1回线路相应回路IgmaxIe
：Igmax 0241kA
1122114．额定开断电流选择：Ik I″
：Ik 937kA
1122115．额定短路关合电流选择：iNcl≥ish
：iNcl ≥3608kA
1122116．根数初步选择LW6－110型SF6断路器参数：
额定全开断时间005S
额定合闸时间009S
固分闸时间0036s
燃弧时间取005s
额定开断电流IK 40kA
额定关合电流峰值iNc1 125kA
动稳定电流峰值idw 100kA
4S热稳定电流40kA
额定电压：UN110kV
高工作电压Ualm 145kV
额定电流Ie 1500A
1122117．校验热稳定（取备保护1S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 1105S
Qk Ik2×dz 9372×105 92187kA2·S
I2r t 402×4 6400 kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122118．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich3608≤ ies idw 100kA 满足求
1122119．110kV线路侧选择户外LW6－110型SF6断路器满足求述计列出表：
设备
项目
LW6－110
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
145kV
1265kV
Ie≥Igmax
1500A
241A
iNcl≥ish
125kA
4383kA
Ik≥I″
40KA
937kA
ish≤ ies
100kA
4383kA
I2 t t ≥Qk
6400 kA2·S
60577 kA2·S
11223．10kV侧断路器选择
112231．10kV变低母联侧断路器
1122311．根第104412．选定10kV进线侧断路器型号ZN2812Ⅰ技术参数：
额定电压UN12kV额定电流IN4000A额定开断电流INbr50kA额定关合电流峰值INc1 125kA额定动稳定电流（峰值）IDW 125kA4S热稳定电流Ir50kA合闸时间02s固分闸时间006s燃弧时间003s（断路器全分闸时间009S）
1122312．校验热稳定（取备保护1S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 006+003 + 1109S
Qk Ik2×dz 39032×109 166044kA2·S
I2r t 502×4 10000 kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122313．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich9953≤ ies 125kA 满足求
1122314．10kV变母联侧选择户ZN28－12型真空断路器满足求述计列出表：
设备
项目
ZN28－12
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
12kV
115kV
Ie≥Igmax
4000A
3464A
iNcl≥ish
125kA
9953kA
Ik≥I″
50KA
3903kA
ish≤ ies
125kA
9953kA
I2 t t ≥Qk
10000 kA2·S
445 kA2·S
112232． 10kV侧回负荷出线侧断路器
1122321．额定电压选择：Un≥Vns 10kV
1122322．高工作电压选择：Ualm≥Vsm Un×115 10 ×115 115kV
1122323．额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑中1回线路障退出时负荷转移1回线路相应回路IgmaxIe
：Igmax 018kA
1122324．额定开断电流选择：Ik I″
：Ik 3903kA
1122325．额定短路关合电流选择：iNcl≥ish
：iNcl ≥9953kA
1122326．根数初步选择ZN28－10型真空断路器参数：
额定合闸时间02S
固分闸时间006s
燃弧时间取003s
额定开断电流IK 40kA
额定关合电流峰值iNc1 100kA
动稳定电流峰值idw 100kA
4S热稳定电流40kA
额定电压：UN10kV
高工作电压Ualm 12kV
额定电流Ie 1250A
1122327．校验热稳定（取备保护2S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 003+006 + 2209S
Qk Ik2×dz 39032×209 318378kA2·S
I2r t 402×4 6400kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122328．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich9953≤ ies idw 100kA 满足求
1122329．10kV馈线负荷侧选择户ZN28－12型真空断路器满足求述计列出表：
设备
项目
ZN28－12
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
12kV
115kV
Ie≥Igmax
1250A
180A
iNcl≥ish
100kA
9953kA
Ik≥I″
40kA
3903kA
ish≤ ies
100kA
9953kA
I2 t t ≥Qk
6400 kA2·S
31837 kA2·S
113 隔离开关选型计算
1131 220kV侧隔离开关
11311额定电压选择：Un≥Vns 220kV
11312 额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑隔离开关相应断路器配套相应回路Ie应断路器相：Ie 2500A
11313 根数初步选择GW4－220(D)WGW16220(DDW)型隔离开关参数分：
GW4－220(D)W：
额定电压：UN220kV 额定电流Ie 2500A 高运行电压：Ula252kV
动稳定电流峰值idw 125kA 4S热稳定电流50kA
GW16220(DDW)：
额定电压：UN220kV 额定电流Ie 2500A 高运行电压：Ula252kV
动稳定电流峰值idw 125kA 3S热稳定电流30kA
11314 校验热稳定（列时间均取应断路器备保护取2S）：
I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 2205S
Qk Ik2×dz 17192×205 60577kA2·S
I2r t 502×4 10000 kA2·S（GW4型）
I2r t 302×3 27000 kA2·S（GW16型）
I2 t t > Qk 满足求
11315．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich4383≤ ies idw 125kA 满足求
11316．220kV线路侧选择GW4－220(D)WGW16220(DDW)型隔离开关满足求述计列出表：
设备
项目
GW4－220(D)W GW16220(DDW)
产品数
计算数
Ie≥Igmax
2500A
1488A
ish≤ ies
125kA
4383kA
I2 t t ≥Qk
10000 kA2·S
2700 kA2·S
60577 kA2·S
1132 110kV侧隔离开关
11321额定电压选择：Un≥Vns 110kV
11322 额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑隔离开关相应断路器配套相应回路Ie应断路器相：Ie 1250A
11323 根数初步选择GW4－110(D)WGW16110(DDW)型隔离开关参数：
GW4－110(D)W
额定电压：UN110kV 额定电流Ie 1250A 高运行电压：Ula126kV
动稳定电流峰值idw 80kA 4S热稳定电流315kA
GW16110(DDW)
额定电压：UN110kV 额定电流Ie 1250A 高运行电压：Ula126kV
动稳定电流峰值idw 80kA 3S热稳定电流315kA
11324 校验热稳定（列时间均取应断路器备保护取2S）：
I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 2205S
Qk Ik2×dz 9372×205 180kA2·S
I2r t 3152×4 3969 kA2·S（GW4型）
I2r t 3152×3 297675 kA2·S（GW16型）
I2 t t > Qk 满足求
11325．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich3608≤ ies idw 80kA 满足求
11326．110kV线路侧选择GW4－110(D)WGW16110(DDW)型隔离开关满足求述计列出表：
设备
项目
GW4－110(D)W GW16110(DDW)
产品数
计算数
Ie≥Igmax
1250A
992A
ish≤ ies
80kA
3608kA
I2 t t ≥Qk
3969 kA2·S
2977 kA2·S
180 kA2·S
114． 220kV110kV母线10kV变低压侧母线桥导体选择计算
1141．220kV侧母线选择
站220kV装置选户外常规中型配电装置时母线量功率穿越持续工作电流较便设备布置运行维护方便相应户外汇流母线选三相水布置LF21铝锰合金型母线
11411．母线截面选择
负荷持续工作电流进行选择：
Igmax 105 ×105 ×1488kA
考虑系统220kV母线功率穿越长期允许载流量选择2350A（+70℃）相应参数：导体尺寸 Φ10090mm导体截面 1491mm2截面系数 W338cm3惯性半径ri 336cm惯性矩j 169cm4导体采双跨简支梁两跨做渡软连接计算跨距ljs115m相间距离a3m
11412．导体截面校验
114121．热稳定校验
站址高月均气温+23℃绝高温度+40℃假设导体短路前发热温度：
θ′θ0 + (θy–θ0)( Igmax Iy)2 40+(7040) ×(14882350)25203℃
热稳定系数C值：
C 9462
满足短路时发热导体截面
Smin 26011<1491 mm2
满足求
114122．动稳定校验
1141221．短路状态时母线受弯矩Md应力σd计算
11412211．短路电动力产生水弯矩Msd短路电动力fd：
fd1005kgm
Msd16282Nm
11412212．电压情况风速产生水弯矩M’sj风压f’v：
f’v169kgm
M’sj2738Nm
1141223．短路状态时母线受弯矩Md应力σd
Md1071Nm
（中两值取设计手册P346）
σd316864Ncm2
值铝锰合金允许应力8820 Ncm2满足求
1142．110kV侧母线选择
站110kV装置220kV样选户外常规中型配电装置持续工作电流较样选三相水布置LF21铝锰合金型母线
11421．母线截面选择
负荷持续工作电流进行选择：
Igmax 105 ×105 ×2976kA
长期允许载流量选择3511A（+70℃）相应参数：导体尺寸 Φ130116mm导体截面 2705mm2截面系数 W790cm3惯性半径ri436cm惯性矩j513cm4导体采双跨简支梁两跨做渡软连接计算跨距ljs775m相间距离a14m
11422．导体截面校验
114221．热稳定校验
站址高月均气温+23℃绝高温度+40℃假设导体短路前温度+40℃通持续工作电流时导体短路前温度：
θ′θ0 + (θy–θ0)( Igmax Iy)2 40+(7040) ×(29763511)265℃<70℃
热稳定系数C值：
C 8958
满足短路时发热导体截面
Smin 14976<2705 mm2
满足求
114222．动稳定校验
1142221．短路状态时母线受弯矩Md应力σd计算
11422211．短路电动力产生水弯矩Msd短路电动力fd：
fd064kgm
Msd4709Nm
11422212．电压情况风速产生水弯矩M’sj风压f’v：
f’v169kgm
M’sj12434Nm
1142223．短路状态时母线受弯矩Md应力σd
Md99368Nm
（中两值取设计手册P346）
σd293988Ncm2
值铝锰合金允许应力8820 Ncm2满足求
1143．10kV侧母线选择
站10kV装置选户XGN10型成套开关柜布置时10kV侧变低持续工作电流较便设备布置运行维护方便选三相水布置TMY型铜排母线
11431．母线截面选择
持续工作电流进行选择：
根变电站运行方式求台变退出运行时台变带全负荷70外变10kV变低侧额定负荷限制60MVA持续工作电流：
Igmax 105 ×105 ×5092kA
计环境温度修正
ImaxK×Igmax4156kA
选铜导体选相3条120×10mm（3600mm）矩形铜导体放时长期允许载流量4780A（+70℃）趋肤系数KS178相间距离a035m支持绝缘子间距l065m
11432．导体截面校验
114321．热稳定校验
站址高月均气温+23℃绝高温度+40℃假设导体短路前发热温度：
θ′θ0 + (θy–θ0)( Igmax Iy)2 40+(7040) ×(41564780)26268℃
热稳定系数C值：
C 175
满足短路时发热导体截面
Smin 31933<3600 mm2
满足求
114122．动稳定校验
1141221．相间应力fph：
fph48965Nm
Wph7813×106m3
Mph20688Nm
σph265×106Pa
bh008(2bb)(h+b)10(10+125)0074(4bb)(h+b)30(10+125)0222查图K12037K13056
条相间电动力
fb737023Nm
Lmax
Lcr074m
满足动稳定
115．10kV回负荷出线电缆
1151．负荷持续工作电流（双回电缆中回障退出时回带全部负荷）
Imax180A
1152．根侧负荷水厂性质属城市生活电查设计手册Tmax＝2500hy持续工作电流选择计算设计务求选择10kV铜芯交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套钢带铠装电力电缆型号YJV2287103×50缆芯截面50载流量190A正常允许高温度60℃20℃时直流电阻r0370Ωkm x0079Ωkm
1153．长期发热允许电流校验
电缆载流量校正系数109（取土壤温度20℃）双回电缆间距取300mm时查表1108
单根直埋电缆允许载流量
109×1×108×19022367A>180A 满足设计求
1154．热稳定校验
电缆线路中间接头应接头处短路校验热稳定
短路前电缆高运行温度
θθ+（θalθ）20+（6020）×＝459℃
C135
×C×135417mm2<50 mm2 满足导线截面求
1155．电压降校验 △UL（rCOSφ+xSINφ）
*180*8（037*08+0079*06）
31<5
见选YJV2287103×50电缆够满足求
116． 支持绝缘子穿墙套选择
1161．220kV支柱绝缘子
选防污型伞棒式支柱绝缘子型号ZSW2204技术参数额定电压220kV干耐受工频试验电压低550kV湿耐受工频试验电压低425kV全波击试验电压幅值电压低950kV抗弯4kN抗扭2kN
11611．动稳定校验
取总高H＝2160mm计算跨距m相距a＝3m
N<2400N
满足务求
1162．110kV支柱绝缘子
选防污型伞棒式支柱绝缘子型号ZSW1104技术参数额定电压220kV干耐受工频试验电压低295kV湿耐受工频试验电压低215kV全波击试验电压幅值电压低480kV抗弯4kN抗扭2kN
11621．动稳定校验
取总高H＝1060mm计算跨距m相距a＝14m
N<2400N
满足务求
1162．10kV穿墙套
母线额定电压UB＝10kv额定电流Ie＝3464A选户外母线式穿墙套型号2448技术参数额定电压10kV额定电流4000抗弯强度16kN穿墙套长度670mm
N<9600N
满足求
117． 限流电抗器
1171．选择限流电抗器
选取限流电抗器型号XKK1040006参数
额定电压kV
额定电流A
额定电抗％
通容量
kVA
动稳定电流峰值kA
4s热稳定电流kA
10
4000
6
3*23094
204
80
（计算程见104411）
1172．电压损耗校验
电抗标幺值X L*00786
电压损失检验：普通电核器运行时电抗器电压损失额定电压5
U()XL()＝6×3464×06÷4000312＜5 符合求
1173．残压校验
母线残压检验：减轻短路户影响线路电抗器短路时母线残压电网额定值60～70
I″ I d3*〞× 7098× 3903KA
85
1174．动热稳定校验：
Qk Ik2×dz 39032×209 318378kA2·S
I2r t 802×4 25600kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
ish ich9953≤ ies idw 204kA 满足求
见电压损失残压动热稳定均满足求
第12章 继电保护规划设计
121． 变电站变保护配置
1211．电力变压器电力系统重电气设备安全运行直接关系电力系统连续稳定运行特型电力变压器造价昂贵结构复杂旦障遭损坏修复难度时间长必然造成济损失设计中变保护配置：
12111．变压器保护
121111．瓦斯保护
变压器油箱种障油面降低应装设瓦斯保护反应油箱部产生气体油流动作中轻瓦斯动作信号重瓦斯动作跳开变压器侧电源断路器
121112．差动保护
变压器绕组引出线发生障发生匝间短路时保护瞬时动作跳开侧电源断路器
12112．变压器备保护
121121．流保护
反应变压器外部障引起变压器绕组电流变压器部障时作差动保护瓦斯保护备需装设电流保护
次设计变电站电源侧220kV负荷110kV侧装设两套电流保护套装中压侧110kV侧装设方元件电源侧220kV侧装设套设两时限tstⅢ时限 定原侧tⅢ≥tⅡ+△tU切三侧全部断路器
121122．负荷保护
变压器负荷电流数情况三相称需装设单相式负荷保护负荷保护般追时动作信号三绕组变压器侧负荷保护均时间继电器
121123．变压器零序流保护
接电流电力变压器般应装设零序电流保护作变压器保护备保护相邻元件接短路备保护般变电站部分变压器中性点接运行台变压器需装设两套零序电流保护套中性点接运行方式套中性点接运行方式
122．22011010kV线路保护部分
1221．220kV线路保护
220kV线路安全运行整电力系统着相重影响工程220kV线路配置保护：光纤联差动保护距离保护零序流保护电流保护
1222．110kV线路保护
110kV侧6回出线供远方型工厂作区变电站进线稳定性求较高110kV线路保护配置：距离保护 零序方保护电流保护
1223．220110kV母线保护
220110kV母线接线方式均双母线配置母线差动保护
1224．10kV出线保护
10kV出线般配置电流保护电流保护负荷保护
第13章 避雷器参数计算选择
131．220kV避雷器选择计算
（1） 避雷器灭弧电压：
（2） 避雷器工频放电电压：
直接接110~220kVK03
（3） 避雷器残压：
（4） 避雷器击放电电压：
根计算数选取FZ220J型阀型避雷器满足求
132．110kV避雷器选择计算
（1）避雷器灭弧电压：
（2） 避雷器工频放电电压：
直接接110~220KVK03
（3） 避雷器残压：
（4） 避雷器击放电电压：
根计算数选取FZ110J型阀型避雷器满足求
133．10kV避雷器选择计算
（1）避雷器灭弧电压：
（2）避雷器工频放电电压：
（3） 避雷器残压：
（4） 避雷器击放电电压：
根计算数选取FZ10型阀型避雷器满足求
134．级电压等级避雷器参数表：
型号
额定电压效值KV
灭弧电压KV
工频放电电压效值KV
击放电电压峰值(1520μs1540μs)kV
820μs雷电击波残压峰值kV
5kA
10kA
FZ220J
220
200
448
536
620
652
715
FZ110J
110
100
224
268
326
326
358
FZ10
10
127
26
31
45
45
50
1341．次设计选择变压器分级绝缘220KV中性点绝缘等级110KV110中性点绝缘等级35KV220KV中性点应中性点绝缘等级相避雷器220KV中性点装设FZ110110中性点装设FZ40避雷器
第14章 接电阻接装置避雷针保护范围计算
141．接电阻选型计算
1411．220kV系统属效接系统220kV侧短路电流起始值4383kA接跨步电压Uu≤2000V接电阻Ru≤05欧姆
1412．工频接电阻计算
1）工接体工频接电阻简易计算
根原始资料提供数实测土壤电阻率ρ15×102欧·米根全站电气设备面布置图知220kV区域占面积220×5411880m2110kV区域占面积180×5610080m210kV区域占面积220×419020m2闭合接网总面积11880+10080+9020 30980m2
R205×05×0426
见采工接体复合式接网接电阻满足求
142．接装置选型计算
1421．根土质情况考虑站接装置采复合式接网避雷针接网水接网低压电气设备接网三网合接网接网选25m长镀锌角钢（50×50×5mm）垂直接体选直径16mm镀锌圆钢水接体
143．避雷针保护范围计算
第15章 参考资料
[1] 发电厂电气部分 姚春球编 中国电力出版社
[2] 电力工程设计手册 电气二次部分 水利电力部西北电力设计院编 中国电力出版社
[3] 电力继电保护原理中国水利水电出版社
[4] 发电厂电气部分课程设计参考资料天津学黄纯化编 中国电力出版社
[5] 电力工程电气设备手册 电气次部分电力工业部西北电力设计院编 中国电力出版社
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成高等教育
毕业设计（文）
题 目220kV降压变电站电气
次部分设计
学 院 动 化 学 院
专 业 电力系统动化
年 级
姓 名
指导教师
（2007 年 X月）
XX学继续教育学院制
目 录
第部分 设计说明
1
前言 1
第1章 电气接线选择 2
11 概述 2
12． 接线接线方式选择 3
第2章 变压器容量台数形式选择 3
21．概述 3
22．变压器台数选择 4
23．变压器容量选择 4
24．变压器型式选择 4
第3章 短路电流计算 6
31． 概述 6
32．短路计算目假设 6
第4章 电气设备选择 7
41 概述 7
42．断路器选择 9
43．隔离开关选择 10
44．母线选择 10
45．支持绝缘子穿墙套选择 11
46．限流电抗器选择 12
第5章 电气总面布置配电装置选择 13
51 概述 13
52 高压配电装置选择 14
第6章 继电保护配置规划 16
第7章 防雷接装置设计选择 17
71．概述 17
72．防雷保护设计 18
73． 变中性点放电间隙保护 19
第8章 接线较选择 20
81方案 20
82 方案二 20
第10章 短路计算 23
第11章 电气设备选型计算 30
111 电气设备选型计算 30
112 断路器选型计算 30
113 隔离开关选型计算 36
114． 220kV110kV母线10kV变低压侧母线桥导体选择计算 37
115．10kV回负荷出线电缆 41
116． 支持绝缘子穿墙套选择 42
117． 限流电抗器 43
第12章 继电保护规划设计 43
121． 变电站变保护配置 43
122．22011010kV线路保护部分 44
第13章 避雷器参数计算选择 44
第14章 接电阻接装置避雷针保护范围计算 46
141．接电阻选型计算 46
142．接装置选型计算 46
143．避雷针保护范围计算 46
第15章 参考资料 46
专业： 电气工程动化
姓名： 蔡桂潮
前言
设计XX学2005级电气工程动化专业电力系统课程设计设计题目：220kV降压变电站电气次部分设计
设计务旨体现专业课程知识掌握程度培养专业课程知识综合运力
1设计务：
根电力系统规划需新建座220kV终端变电站该站建成ABC三220kV电网系统相连供11010kV区户供电
2原始资料
21．规划求该220kV110kV10kV三电压等级期投产2台变压器预留1台变压器扩建间隔220kV出线7回（中备2回）110kV出线10回（中备2回）10kV出线14回（中备2回）
22．根规划系统连接方式：220kV侧AC系统通2回架空线路相连B系统通1回架空线路相连ABBC间1回架空线路联络
23．系统阻抗：220kV侧电源ABC三系统容量分SA2000MVASB1500MVASC4000MVA系统阻抗标幺值分XA* 03XB* 04XC* 02(电抗均电源容量基值计算标幺值)11010kV侧没电源
24．110kV侧负荷工厂区变电站负荷约231MW功率数cosφ0908负荷时率08中III级负荷占8510kV侧总负荷124MW功率数cosφ0908负荷时率07ⅠⅡ级负荷占70回出线负荷2500kW负荷400kVAⅠⅡ级负荷占50
25．220kV110kV侧出线保护动作时间02s备保护时间2s变压器保护动作时间02s备保护时间1s220kV110kV侧断路器燃弧时间005s考虑
26．站拟建区位山坡南面丘陵东西北势坦质构造稳定土壤电阻率15×102欧·米
27．站拟建区高月均温度23°C年均气温107°C绝高气温40° C风东北风
3．设计容求：
31．接线设计：分析原始资料根务书求拟出级电压母线接线方式选择变压器型式连接方式通技术济较选择接线优方案
32．短路电流计算：根确定接线方案选择适计算短路点计算短路电流列表表示出短路电流计算结果
33．电气设备选择：
331．选择220kV变线路侧110kV变回负荷出线侧断路器隔离刀闸
332．选择220kV110kV母线变低压侧10kV母线桥导体
333．选择220kV110kV10kV母线支持绝缘子穿墙套
334．选择限流电抗器（必装设）10kV回负荷出线电缆
34．电气配电装置设计：
341．220kV110kV侧配电装置选择
342．10kV侧配电装置选择
35．防雷接装置设计
36．进行继电保护规划设计
4．设计成果
41编制设计说明书
42编制设计计算书
43绘图干张
431．绘制变电站电气接线图
432．绘制变电站面布置图
433．绘制220kV高压配电装置断面图
434．绘制110kV高压配电装置断面图
第1章 电气接线选择
11 概述
接线变电站电气设计首部分高压电器设备通连接线组成接受分配电电路构成电力系统重环节接线确定电力系统整体变电站身运行性灵活性济性密切相关电气设备选择配电装置继电保护控制方式拟定较影响必须正确处理方面关系
国变电站设计技术规程SDJ279规定：变电站接线应根变电站电力系统中位回路数设备特点负荷性质等条件确定满足运行简单灵活操作方便节约投资等求便扩建
111性：安全电力生产首务保证供电电质量接线基求电力生产分配首求
接线性具体求：
1）断路器检修时宜影响系统供电
2）断路器母线障母线检修时量减少停运回路数停运时间求保证级负荷全部部分二级负荷供电
3）量避免变电站全部停运性
112．灵活性：接线应满足调度检修扩建时灵活性
1）调度目灵活操作投入切某变压器线路调配电源负荷够满足系统事运行方式检修方式特殊运行方式调度求
2）检修目：方便停运断路器母线继电保护设备进行安全检修致影响电力网运行停止户供电
3）扩建目：容易初期渡终接线扩建渡时次二次设备装置等需改造
113．济性：接线满足性灵活性求前提做济合理
1）投资省：接线应简单清晰节约次设备投资控制保护复杂利运行节约二次设备投资限制短路电流便选择价格合理电气设备轻型电器
2）占面积：接线配电装置布置创造条件节约节省构架导线绝缘子安装费受运输条件许采三相变压器简化布置
3）电损失少：济合理选择变压器型式容量数量避免两次变压增加电损失
12． 接线接线方式选择
电气接线根电力系统变电站具体条件确定电源出线体进出线路时（般超四回）便电汇集分配常设置母线作中间环节接线简单清晰运行方便利安装扩建电压等级进出线均超四回考虑220kV侧会功率穿越采母线连接根规划发现站区性枢纽变电站担负起保障整区负荷供重务接线考虑列种选择：
1半断路器（32）接线
两元件引线三台断路器接两组母组成半断路器具较高供电性运行灵活性母线障检修均致停电设备较占面积较增加二次控制回路接线继电保护复杂性投资
2双母接线
具供电调度灵活扩建方便等优点检修母线时会停止户连续供电果需检修某线路断路器时装设跨条该回路检修期需停电110K～220KV输送功率较送电距离较远断路器母线检修时需停电断路器检修时间较长停电影响较般规程规定110～220kV双母线接线配电装置中出线回路数达7回（110kV）5回（220kV）时般应装设专旁路母线
3双母线分段接线
双母线分段分段运行系统构成方式度两元件完全分接母线容量需相互联系系统利种母线接线方式常传统技术种延伸继电保护方式操作运行方面会发生问题较容易实现分阶段扩建等优点易受母线障影响断路器检修时停运线路占面积较般连接进出线回路数11回时母线分段
保证双母线配电装置进出线断路器检修时（包括保护装置检修调试）中断户供电增设旁路母线旁路断路器
110KV出线7回220KV出线4回时母联断路器兼旁路断路器样节省断路器配电装置间隔
第2章 变压器容量台数形式选择
21．概述
级电压等级变电站中变压器变电站中电气设备担着户输送功率者两种电压等级间交换功率重务时兼顾电力系统负荷增长情况根电力系统5～10年发展规划综合分析合理选择否造成济技术合理果变压器容量造台数仅增加投资扩占面积会增加损耗运行检修带便设备未充分发挥效益容量选变压器长期负荷中运行影响变压器寿命电力系统稳定性确定合理变压器容量变电站安全供电网络济运行保证
生产电力变压器制成单相三相双绕组三绕组耦分裂变压器等选择变压器时根原始资料设计变电站身特点满足性前提考虑济性选择变压器
选择变压器容量时考虑该变电站扩建情况选择变压器台数容量
22．变压器台数选择
原始资料知期变电站2台变设计变压器选择台数2台
23．变压器容量选择
变容量般变电站建成期负荷5～10年规划负荷选择适考虑远期10～20年负荷发展城郊变电站变压器容量应城市规划相结合该期远期负荷定应期远期总负荷选择变容量根变电站带负荷性质电网结构确定变压器容量重负荷变电站应考虑台变压器停运时余变压器容量负荷力允许时间应保证户级二级负荷般性变电站台变压器停运时余变压器容量应保证全部负荷70～80该变电站70全部负荷选择装设两台变压器变电站总装容量：∑se 2（07PM） 14PM
台变压器停运时保证60负荷供电考虑变压器事负荷力40保证98负荷供电高压侧220KV母线负荷需通变倒送该变电站电源引进线220KV侧引进中中压侧低压侧全部负荷需变压器传输母线变压器容量：Se 07（SⅡ+SⅢ）
24．变压器型式选择
241．变压器相数选择
受运输条件限制时330KV变电站均应选择三相变压器选择变压器相数时应根原始资料设计变电站实际情况选择
单相变压器组相讲投资占运行损耗时配电装置断电保护二次接线复杂化增加维护倒闸操作工作量
次设计变电站位市郊区稻田丘陵交通便利受运输条件限制应量少占稻田丘陵次设计变电站选三相变压器
242．绕组数选择
具三种电压等级变电站通变压器侧绕组功率均达该变压器容量15低压侧负荷变电站需装设功补偿设备变宜采三绕组变压器
台三绕组变压器价格控制辅助设备相两台双绕组变压器较少次设计变电站具三种电压等级考虑运行维护操作工作量占面积等素该选择三绕组变压器
生产制造中三绕组变压器：耦变分裂变普通三绕组变压器
1）耦变压器短路阻抗较系统发生短路时短路电流增干扰继电保护通讯传输功率受串联绕组容量限制耦变压器具磁联系外电联系高压侧发生电压时通串联绕组进入公绕组绝缘受危害果中压侧电网发生电压波时样进入串联绕组产生高感应电压
耦变压器高压侧中压侧电联系接中性点直接接耦变压器零序保护装设普通变压器耦变压器高中压侧零序电流保护应接侧套电流互感器组成零序电流滤器次设计变电站需装设两台变压器列运行电网电压波动范围较果选择耦变压器两台耦变压器高中压侧需直接接样会影响调度灵活性零序保护性耦变压器变化较原始资料知该电压波动±8选择耦变压器
2）分裂变压器：
分裂变压器约容量普通变压器贵20分裂变压器然短路阻抗较低压侧绕组产生接障时电流侧绕组流分裂变压器铁芯中失磁势衡轴产生巨短路机械应力分裂变压器中两端低压母线供电时果两端负荷相等两端母线电压相等损耗增分裂变压器适两端供电负荷均衡需限制短路电流供电系统次设计变电站受功率端负荷等电压波动范围选择分裂变压器
3）普通三绕组变压器：价格耦变压器分裂变压器中间安装调试灵活满足种继电保护需求满足调度灵活性分激磁调压载调压两种样满足系统中电压波动供电性高次设计变电站选择普通三绕组变压器
243．变调压方式选择
满足户电质量供电性220KV网络电压应符合标准：
①枢纽变电站二次侧母线运行电压控制水应根枢纽变电站位置电网电压降定电网额定电压1～13倍日负荷情况运行电压控制水波动范围超10事应低电网额定电压95
②电网点运行电压情况严禁超电网高电压变电站次侧母线运行电压正常情况应低电网额定电压95～100
调压方式分两种带电切换称激磁调压调整范围通常±5种带负荷切换称载调压调整范围达30
该变电站电压波动较选择载调压方式满足求
244．连接组选择
变压器绕组连接方式必须系统电压相位致否列运行
245．容量选择
原始资料知110kV中压侧受功率绕组10kV侧区性负荷电功补偿装置容量选择：10010050
246．变压器冷方式选择
变压器般采冷方式：然风冷然油循环强迫风冷强迫油循环水冷
然风冷：般适容量变压器
强迫油循环水冷：散热效率高节约材料减少变压器体尺寸等优点套水冷系统相关附件冷器密封性求高维护工作量较
然油循环强迫风冷：利外置冷风机冷风变热油流加强流提高变油散热速度散热效率高需增加太附件推荐然油循环强迫风冷
第3章 短路电流计算
31． 概述
电力系电气设备运行中必须考虑发生种障正常运行状态常见时危险障发生种型式短路会遭破坏户正常供电电气设备正常运行
短路电力系统严重障谓短路指切正常相相间相（中性点接系统）发生通路情况
三相系统中发生短路：三相短路两相短路两相接短路单相接短路中三相短路称短路系统相正常运行时样处称状态类型短路称短路
电力系统运行验表明种类型短路中单相短路占数两相短路较少三相短路机会少三相短路然少发生情况较严重应足够重视采三相短路计算短路电流检验电气设备稳定性
32．短路计算目假设
321．短路电流计算变电站电气设计中重环节
计算目：
1）选择电气接线时较种接线方案确定某接线否需采取限制短路电流措施等均需进行必短路电流计算
2）选择电气设备时保证设备正常运行障情况安全工作时力求节约资金需进行全面短路电流计算
3）设计屋外高压配电装置时需短路条件检验软导线相间相安全距离
4）选择继电保护方式进行整定计算时需种短路时短路电流
5）接装置设计需短路电流
322．短路电流计算般规定
1）验算导体电器动稳定热稳定电器开断电流短路电流应工程设计规划容量计算考虑电力系统远景发展规划（般期工程建成5～10年）确定短路电流计算时应发生短路电流正常接线方式应仅切换程中列运行接线方式
2）选择导体电器短路电流电气连接网络中应考虑具反馈作异步电机影响电容补偿装置放电电流影响
3）选择导体电器时带电抗器回路计算短路点应选择正常接线方式时短路电流点
4）导体电器动稳定热稳定电器开断电流般三相短路验算
323．短路计算基假设
1）正常工作时三相系统称运行
2）电源电动势相位角相
3）电力系统中元件磁路饱带铁芯电气设备电抗值电流发生变化
4）考虑短路点电弧阻抗变压器励磁电流
5）元件电阻略输电线路电容略计计负荷影响
6）系统短路时金属性短路
324．基准值
高压短路电流计算般计算元件电抗采标幺值进行计算计算方便选取基准值：
基准容量：SB 100MVA
基准电压：UB 105 115 230kV
325．短路电流计算步骤：
1）计算元件电抗标幺值折算基准容量
2）系统制订等值网络图
3）选择短路点
4）网络进行化简供电系统限系统考虑短路电流周期分量衰减求出电流短路点电抗标幺值计算短路电流标幺值名值
标幺值：Id*
名值：Idi Id*Ij
5）计算短路容量短路电流击值
短路容量：S VjI˝
短路电流击值：Icj 255I˝
6）列出短路电流计算结果
326．具体短路电流计算具体见计算说明书
第4章 电气设备选择
41 概述
导体电器选择变电站设计容正确选择设备电气接线配电装置达安全济重条件进行设备选择时应根工程实际情况保证安全前提积极稳妥采新技术注意节约投资选择合适电气设备
电气设备选择时必须执行国家关技术济政策应做技术先进济合理安全运行方便适留发展余满足电力系统安全济运行需
电气设备工作必须正常工作条件进行选择短路状态校验热稳定动稳定选择高压电器应长期工作条件发生电压电流情况保持正常运行
411．般原
1）应满足正常运行检修短路电压情况求考虑远景发展需
2）应环境条件校核
3）应力求技术先进济合理
4）选择导体时应量减少品种
5）扩建工程应量新老电器型号致
6）选新品均应具试验数正式鉴定合格
412．技术条件
4121．正常工作条件选择导体电气设备
41211．电压：
选电器电缆允许高工作电压Uymax低回路接电网高运行电压Ugmax
Uymax≥Ugmax
般电缆电器允许高工作电压额定电压220KV时115Ve实际电网运行Ugmax般超11Ue
41212．电流
导体电器额定电流指额定周围环境温度Q 0导体电器长期允许电流Iy应该回路持续工作电流Igmax
Iy≥Igmax
变压器电压降低5时出力保持变相应回路Igmax 105Ie（Ie电器额定电流）
41213．环境条件校核
周围环境温度Q导体额定环境温度Q 0等时长期允许电流Iy Q式修正
Iy Q Iy Kiy
基中K —修正系数
Q y—导体电气设备正常发热允许高温度
国目前生产电气设备额定环境温度Q 40℃裸导体额定环境温度+25℃
4122．短路情况校验
电器选定应通短路电流进行动热稳定校验般校验取三相短路时短路电流熔断器保护电器验算热稳定熔断器限流作时验算动稳定熔断器保护电压互感器回路验算动热稳定
41221．短路热稳定校验
Qd≤Qr
满足热稳定条件
Ir2tdz≤Ir2t
Qd —短路电流产生热效应
Qr —短路时导体电器允许热效应
Ir —t秒允许通短时热电流
验算热稳定计算时间：tdz tb+toL
tb —断电保护动作时间
110KV导体电缆般采保护时间
110KV导体电器充油电缆采备保护动作时间
toL —相应断路器全开断时间
41222．短路动稳定校验
满足动稳定条件：
ich≤idf
Ich≤Idf
Ich — 短路击直流峰值 （KA）
Ich — 短路击电流效值 （KA）
idfIdf —电器允许极限通电流峰值效值（KA）
42．断路器选择
变电站中高压断路器重电气设备具完善灭弧性正常运行时接通开断负荷电流某电气接线中担改变接线运行方式务障时断路器通常继电保护配合断开短路电流切障线路保证非障线路正常供电系统稳定性
高压断路器应根断路器安装点环境技术条件等求选择种类型式真空断路器SF6断路器少油断路器性更维护工作量更少灭弧性更高目前普遍推广35～220KV般采SF6断路器真空断路器适应10KV电压等级10KV采真空断路器
421．开断电流选择
高压断路器额定开断电流Iekd应触头开始分离瞬间（td）短路电流效值Ie(td)
：Iekd≥Iz（KA）
Iekd — 高压断路器额定开断电流（KA） Iz — 短路电流效值（KA）
422．短路关合电流选择
断路器合闸前线路已存短路障断路器合闸程中触头间未接触时巨短路电流通（预击穿）更易发生触头熔焊遭受电动力损坏断路器关合短路电流时避免接通动跳闸时求切断短路电流保证断路器关合短路时安全断路器额定关合电流ieg 应短路电流击值
：ieg≥icj idw≥icj
ieg — 断路器额定关合电流 idw — 额定动稳定电流 icj — 短路击电流
423．关开合时间选择
110KV电网电力系统稳定求快速切障时分闸时间宜0045s电气制动回路断路器合闸时间004 ~ 006s
424．选择具体程见计算说明书
43．隔离开关选择
隔离开关配置接线时保证线路设备检修形成明显断口带电部分隔离隔离开关没灭弧装置开断力低操作隔离开关时必须遵循倒闸操作序
431．隔离开关配置：
1）断路器两侧均应配置隔离开关便断路器检修时形成明显断口电源侧隔离
2）中性点直接接普通型变压器均应通隔离开关接
3）接母线避雷器电压互感器宜合组隔离开关保证电器母线检修安全段母宜装设1—2组接刀闸接器63KV断路器两侧隔离开关线路隔离开关宜装设接刀闸应量选侧两侧带接刀闸隔离开关
4）变压器引出线中性点避雷器装设隔离开关
5）馈电线户侧设电源时断路器通户侧装设隔离开关费防止雷电产生电压装设
44．母线选择
母线电力系统中担传输功率重务电力系统接线需母线汇集分散电功率发电厂变电站输电线路中导体裸导体硬铝母线电力电缆等电压等级求导体类型相
敞露母线般导体材料类型敷设方式导体截面电晕短路稳定振频率等项进行选择校验
441．裸导体应根具体情况列条件选择校验
（1）型式：载流导体般采铝质材料持续工作电流较位置特狭窄发电机变压器出线端部铝较严重腐蚀场选铜质材料硬裸导体
回路正常工作电流400A时般选矩形导体400～8000A时般选槽形导体
（2）配电装置中软导线选择应根环境条件回路负荷电流电晕线电干扰等条件确定导体截面导体结构型式
（3）负荷电流较时应根负荷电流选择导线截面积220KV配电装置电晕选择导体般起决定作采负荷电流选择导体截面
442．母线电缆截面选择
配电装置汇流母线较短导体导体长期发热允许电流选择外余导体截面般济电流密度选择
（1）导体长期发热允许电流选择导体电路中持续工作电流Igmax应导体长期发热允许电流Iy
：Igmax≤kIy
（2）济电流密度选择济电流密度选择导体截面年计算费低应种类导体负荷年利时数Tmax年计算费低电流密度—济电流密度（J）导体济截面式：
S J取09AMM2
（3）热稳定校验：述情况选择导体截面S应校验短路条件热稳定
S≥Smm （mm2）
C — 热稳定系数 取 I∞ — 稳态短路电流（KA） tdz — 短路等值时间S
（4）动稳定校验：动稳定必须满足列条件
：δmax≤δy
δy — 母线材料允许应力（硬铅δy69×106P∞硬铜137×106Pa铜157×106Pa）提供电源获较高性
45．支持绝缘子穿墙套选择
451．型式选择
根装置点环境选择屋屋外防污式满足求产品型式般屋外采联合胶装棱式屋外采棒式需倒装时采悬挂式
452．额定电压选择
支持绝缘子套均负荷产品额定电压等电网电压求
453．穿墙套额定电流选择窗口尺寸配合
具倒穿墙套额定电流应等回路中持续工作电流环境温度导体温度额定环境温度＋25℃应公式修正
母线型穿墙套需保证套型式穿母线窗口尺寸配合
454．动热稳定校验
（1）穿墙套热稳定校验 具导体套应导体校验热稳定套热稳定力应等短路电流通套产生热效应
母线型穿墙套需热稳定校验
（2）动稳定校验 支持绝缘子套均进行动稳定校验布置面三相导体发生短路时支持绝缘子（套）受力该绝缘子相邻跨导体电动力均值例某绝缘子受电动力
（N）
式中：——击电流 ——相邻线路距离
——计算跨距（m） 绝缘子相邻绝缘子（套）距离套（套长度）
支持绝缘子抗弯破坏强度作绝缘子高度处定电动力作导体截面中心线折算绝缘子帽计算系数应满足：
式中：06——裕度系数计绝缘材料性分散性
——绝缘子底部导体水中心线高度（mm）b导体支持器片厚度般竖放矩形导体b＝18mm放矩形导体槽形导体b＝12mmh导体中心支持器距离
46．限流电抗器选择
选择10KV侧配电装置短路电流难选择轻型设备需加设备型号仅增强投资甚会断流容量足选合求电器选择应采取限制短路电流10KV侧需加装设电抗器般额定电压额定电流电抗百分数动稳定热稳定进行选择检验
461．额定电压额定电流选择应满足
Vek≥Vew Iek≥Igmax
VekIek — 电抗器额定电压额定电流
VewIgmax — 电网额定电压电抗器持续工作电流
462．电抗器百分数选择
1）电抗器电报百分数短路电流限制定数值求选择设求短路电流限制Iz电源短路点总电抗标值X′∑
X∑＝Ijiz Ij — 基准电流
XK＝X∑—X′∑ X′∑— 电源电抗器前系统电抗标值
电抗器额定参数百分电抗
Xk＝（— X′∑）×100
2）电压损失检验：普通电核器运行时电抗器电压损失额定电压5：△V≈Xk U¢≤5
¢ — 负荷功率数角般U 08
3）母线残压检验减轻短路户影响线路电抗器短路时母线残压电网额定值60～70
：△Vcy Xk ≥60~70
463．热稳定动稳定检验应满足式
Ir≥I∞ idw≥icj
IcjI∞ — 电抗器短路击电流稳态电流
IdwIr — 电抗器动稳定电流短时热电流（t Is）
第5章 电气总面布置配电装置选择
51 概述
配电装置发电厂变电站重组成部分接线求开关设备保护测量电器母线装置必辅助设备构成接受分配电
配电装置电气设备装置点分屋屋外配电装置组装方式分：电气设备现场组装配电装置称配式配电装置成套配电装置
屋配电装置特点：①允许安全净距分层布置占面积较②维修巡视操作室进行受气侯影响③外界污秽空气电气设备影响较减少维护工作量④房屋建筑投资
屋外配电装置特点：①土建工程量费较建设周期短②扩建较方便③相邻设备间距离较便带电作业④占面积⑤受外界空气影响设备运行条件较差加绝缘⑥外界气象变化设备维修操作影响
成套配电装置特点：①电气设备布置封闭半封闭金属外壳中相间距离缩结构紧凑占面积②电器元件已工厂组装成整体减现场安装工作量利缩短建设周期便扩建搬运③运行性高维护方便④耗钢材较造价较高
配电装置应满足基求：
1）配电装置设计必须贯彻执行国家基建设方针技术济政策
2）保证运行系统然条件合理选择设备布置力求整齐清晰保证具足够安全距离
3）便检修巡视操作
4）保证安全前提布置紧凑力求节约材料降低造价
5）安装扩建方便
配电装置设计原：
1）节约
2）运行安全操作巡视方便
3）考虑检修安装条件
4）保证导体电器污秽震高海拔区安全运行
5）节约三材降低造价
6）安装扩建方便
52 高压配电装置选择
521．配电装置整结构尺寸综合考虑设备外形尺寸检修维护搬运安全距离电气绝缘距离等素决定敞露空气中配电装置种间距中基带电部分部分间相带电部分间空间安全净距距离正常高工作电压出现外电压时致空气间隙击穿
屋外配电装置安全净距（mm）
符号
适范围
图号
额定电压（KV）
310
110J
110
220J
A1
1带电部分接部分间
2网状遮栏延伸线距25m处遮栏方带电部分间
101
102
200
900
1010
1800
A2
1相带电部分间
2断路器隔离开关断口两侧引线带电部分间
101
103
200
1000
1100
2000
B1
1设备运输时外部遮栏带电部分间
2交叉时停电检修遮栏带电部分间
3栅状遮栏绝缘体带电部分间
4带电作业时带电部分接部分间
101
102
103
950
1650
1750
2550
B2
1网状遮栏带电部分间
102
300
1000
1100
1900
C
1遮栏裸导体面间
2遮栏裸体建筑物构筑物间
102
103
2700
3400
3500
4300
D
1行时停电检修遮栏带电部分间
2带电部分建筑物构筑物边部分间
101
102
2200
2900
3000
3800
屋配电装置安全净距（mm）
符号
适范围
图号
额定电压（kV）
10
110J
110
220J
A1
1带电部分接部分间
2网状极状遮栏延伸线距23m处遮栏方带电部分间
104
125
850
950
1800
A2
1相带电部分间
2断路器隔离开关断口两侧带电部分间
104
125
900
1000
2000
B1
1栅状遮栏带电部分间
2交叉时停电检修遮栏带电部分间
104
875
1600
1700
2550
B2
网状遮栏带电部分间
105
225
950
1050
1900
C
遮栏裸导体（楼）面间
104
2425
3150
3250
4100
D
行时停电检修遮栏裸导体间
104
1925
2650
2750
3600
E
通屋外出线套屋外通道路面
104
4000
5000
5000
5500
注：110J220J系指中性点直接接网
表中列出站适种电压等级间隔距离中基安全净距高压配电装置设计技术规程中规定A值表明带电部分接部分相间安全净距保持距离时正常电压情况致发生空气绝缘电击穿余BCD值A值基础加运行维护搬运检修工具活动范围施工误差等尺寸确定
变电站三电压等级：220kV110 kV10 kV根电力工程电气设计手册规定110 kV屋外配电装置35 kV配电装置采屋配电装置220110 kV采屋外配电装置10kV采屋配电装置
522．根电气设备母线布置高度屋外配电装置分中型中高型高型等
5221．中型配电装置：中型配电装置电器安装水面装定高度基础带电部分保持必高度便运行员面安全活动中型配电装置母线水面稍高电器水面种布置特点：布置较清晰易误操作运行施工维修较方便构架高度较低抗震性较钢材较少造价低占面积种配电装置非高产农田区占良田土石方工程量方宜震烈度较高区建种布置国屋外配电装置普遍采种方式运行方面安装抢修方面积累较丰富验
5222．半高型配电装置母线母线隔离开关抬高断路器电压互感器等电气设备布置母线面具布置紧凑清晰占少等特点钢材消耗普通中型相优点：
①占面积约中型布置减少30
②节省减少高层检修工作量
③旁路母线母线采等高布置实理进出线均带旁路方便缺点：层隔离开关方未设置检修台检修够方便
5223．高型配电装置母线隔离开关布置母线面没电气设备该型配电装置断路器双列布置两回路合间隔缩占面积约普通中型5耗钢材安装检修运行中条件均较差般适列情况：
1）配电装置设高产农田少区
2）原配电装置需扩速场受限制
3）场狭窄需量开挖
5224．次设计变电站位市郊区质条件良土工程量占良田该变电站220 kV110 kV电压等级均采普通中型配电装置变电站采汇流母线形母线采普通中型布置具运行维护检修造价低抗震性耗钢量少布置清晰运行易误操作级电业部门运行维护安装检修方面积累较丰富验
第6章 继电保护配置规划
61．系统继电保护动装置
继电保护电力系统安全稳定运行重屏障设计中变电站继电保护结合国目前继电保护现状突出继电保护选择性性快速性灵敏性运微机继电保护装置微机监控系统提高变电站综合动化水
62．继电保护配置原
根GB14285继电保护安全动装置技术规程中关条款继电保护二十五项反事措施点电力系统继电保护教材
621．220kV系统
220kV线路配置高频距离保护求快速反应相间接障
220kV双母线接线配置套快速选择性切障母线保护
条线路配置功齐全性良障录波装置
622．110kV系统
110kV线路配置阶段式距离保护求反应相间接障
110kV双母线接线配置套快速选择性切障母线保护
条线路配置功齐全性良障录波装置
623．变压器保护
电力变压器电力系统中量重电气设备障供电性系统正常运行带严重果时容量变压器非常贵重设备 必须根变压器保护容量重程度装设性良动作保护
变压器障分油箱部障油箱外部障油箱部障包括相间短路绕组匝间短路单相接短路油箱外部障包括引线套处会产生种相间短路接障变压器正常工作状态外部短路负荷引起电流油面降低
述障正常工作状态变压器应装设保护：
1)反应变压器油箱部种短路油面降低08MVA油浸式变压器户04MVA变压器应装设瓦斯保护
2)反应变压器绕组引线相间短路中性点直接接电网侧绕组引线接短路绕组匝间短路应装设差保护电流速断保护63MVA列运行变压器10MVA单独运行变压器 63MVA变压器应装设差保护
3)反应变压器外部相间短路引起电流时作瓦斯差保护(电流速断保护)备应装设电流保护例复合电压起动电流保护负序电流保护
4)反应接电流系统外部接短路应装设零序电流保护
5)反应负荷应装设负荷保护
第7章 防雷接装置设计选择
71．概述
电气设备运行中承受电压外部雷电电压系统参数发生变化时电磁量产生振满积聚引起部电压两种类型产生原分类：
直击雷电压
雷电电压 感应雷电压
侵入雷电流电压
长线电容效应
工频电压 称接障
甩负荷
消弧线圈补偿网络线性谐振
电压 暂时电压 线性谐振
传递电压
线路断线
谐振电压 铁磁谐振
电磁式电压互感器饱
电压
参数谐振—发电机步异步励磁
开断电容器组电压
操作电容负荷电压 开断空载长线电压
关合（重合）空载长线电压
开断空载变压器电压
操作电压 操作电感负荷电压 开断联电抗器电压
开断高压电动机电压
电压
间歇电弧电压
72．防雷保护设计
变电站电力系统中心环节电供应源旦发生雷击事造成面积停电电气设备绝缘会受损坏绝数行恢复会严重影响国民济民生活采取效防雷措施保证电气设备安全运行
变电站雷害两方面雷直击变电站二雷击输电线路产生雷电波线路变电站侵入直击雷保护般采避雷针避雷线设备处避雷针（线）保护范围外应采取措施防止雷击避雷针时致发生反击
侵入波防护措施变电站装设阀型避雷器限制侵入变电站雷电波幅值防止设备电压超耐压值时距变电站适距离装设进线保护
避雷针作：雷电流吸引身安全雷电流引入保护设备避雷针必须高保护物体根情况装设配电构架独立装设避雷线保护线路般保护变电站
避雷器专门限制电压种电气设备实质放电器保护电气设备联作电压超定幅值时避雷器先放电限制电压保护电气设备
721．避雷针配置原：
1）电压110kV配电装置般避雷针装配电装置构架房顶土壤电阻率1000n米区宜装设独立避雷针
2独立避雷针（线）宜设独立接装置工频接电阻超10n
335kV高压配电装置架构房顶宜装避雷针绝缘水低雷击时易引起反击
4变压器门型架构应装设避雷针避雷线门形架距变压器较装设避雷针构架集中接装置距变压器金属外壳接点装置中距离难达15M求
722．避雷器配置原
1）配电装置组母线应装设避雷器
2）旁路母线否应装设避雷器应旁路母线投入运行时避雷器保护设备电气距离否满足定
3）220KV变压器联电抗器处必须装设避雷器设备体
4）220KV变压器避雷器电气距离超允许值时应变压器附增设组避雷器
5）三绕组变压器低压侧相宜设置台避雷器
6）110KV—220KV线路侧般装设避雷器
73． 变中性点放电间隙保护
保护变压器中性点尤接高压器中性点绝缘通常变压器中性点装设避雷器外需装设放电间隙直接接运行时零序电流保护起作动作 接变压器避雷器作备变压器接时放电间隙零序电压起保护作气电压时线路避雷器动作工程电压时间隙保护动作氧化锌避雷器残压低法放电间隙法配合选阀型避雷器
74． 接装置设计
741．接装置布置般原
1）种途种电压电气设备接般应总接装置
2）发电厂变电接装置充分利直接埋入中水中然接体外应敷设工接体3~10kV变配电采建筑物基础作接体接电阻满足规定值时设工接体
3）高土壤电阻率区采列降低接电阻措施：①敷设外引接体②采井式深钻式接体③填充电阻率较低物质降阻剂④敷设水接网
4）般情况变电接网中垂直接体工频电流散流作降低接电阻面积水接体均压减接触电压跨步电压作散流作变电采种形式工接体应敷设水接体工接网
5）工接体应围绕设备区域连成闭合形状中敷设干水均压带
742．工接体选择
7421．规格
垂直接体采钢角钢单根长度般25m水接体采扁钢圆钢接装置导体尚应满足热稳定均压求应考虑腐蚀影响实际接体般规格：钢径40~50mm角钢40×40×4~50×50×5扁钢40×4mm圆钢直径16mm
敷设气土壤中腐蚀性场接体接线应根腐蚀性质技术济较采取热镀锡热镀锌等防腐措施
7422．热稳定校验
变电中电气设备接线截面应接短路电流进行热稳定校验未考虑腐蚀时接线截面Smin应符合式求：
Smin≥mm2
式中 Ig流接线短路电流稳定值A根系统5~10年发展规划系统运行方式确定
te—短路等效持续时间s C接线材料热稳定系数
743．接装置敷设
1）减少相邻接体屏蔽作垂直接体间距宜长度2倍水接体间距宜5m
2）接体建筑物距离宜15m
743．具体计算见计算书
第8章 接线较选择
设计务书定负荷情况：220kV出线7回（中备2回）110kV出线10回（中备2回）10kV出线14回（中备2回）该变电站接线采两种方案进行较：
81方案
811．220kV采双母带旁路母线接线方式110kV采双母三分段接线
根电力工程电气设计手册第册知220kV出线5回系统中居重位时考虑设计旁路母线考虑220kV期5回装设专母联断路器旁路断路器
根电力工程电气设计手册第册知110kV出线7回时装设专旁路断路器原始资料知110kV出线10回（中备2回）装设专母联断路器分段断路器
10kV出线12回（中备2回）采单母分段接线方式
812．方案接线特点：
1）220kV采双母带旁路接线方式设置专旁路断路器检修障时致破坏双母接线固运行方式致影响供电性
2）110kV采双母三分段接线方式设置专分段断路器具分段单母线般双母线特点具更高性灵活性检修障时致破坏双母接线固运行方式致影响供电性
3）10kV侧采单母分段接线时接线简单清晰设备少操作方便等优点重户双回路接母线段保证间断供电
813．方案接线缺点：
220kV采双母线带旁路母线接线运行时操作步骤复杂投资高占面积旁路断路器继电保护整定较复杂110kV采双母线三分段接线配电装置占面积投资高运行时操作步骤复杂投资高推荐述方式
82 方案二
821．220110kV均采双母线接线方式10kV采单母线分段接线
822．方案二接线方式特点：
1）220110kV双母线接线中回母线检修障时保证回母线正常运行致影响供电性外220110kV出线中重线路全部采双回路中回发生障断路器检修时保证重线路供电性
2）10kV侧采单母线分段接线重负荷电供电母线分段取段母线发生障时分段断路器动障段切保证正常段母线间断供电
813．方案二接线缺点：
1）双母线母线检修障时隔离开关作倒换操作电器操作复杂容易发生误操作
2）组母线障时短时停电影响范围较
83 方案较
831．两种方案设备数量
隔离开关
断路器
220kV
双母线接线
双母线带旁路接线
双母线接线
双母线带旁路接线
21
29
8
9
110kV
双母线接线
双母线三分段接线
双母线接线
双母线三分段接线
35
39
11
13
较：方案中220kV部分断路器方案二1隔离刀闸8方案中110kV部分断路器方案二2隔离刀闸4方案设备数量方案二
832．投资费
8321．方案综合投资ZA
变部分：Z11992万元
220kV部分：Z247957万元
110kV部分：Z325983万元
10kV部分：Z4443万元
方案综合投资：ZA Z1+Z2+Z3+ Z41992+47957+25983+4439829万元
8322．方案二综合投资ZB
变部分：Z1’1992万元
220kV部分：Z2’40579万元
110kV部分：Z3’23779万元
10kV部分：Z4’443万元
方案综合投资：ZB Z1’+Z2’+Z3’+ Z4’1992+40579+23779+44388708万元
8323．根综合投资方案投资高方案二约96万元济性较差
832．运行费分析
方案二均选2台变年度运行费中电损耗相设备运行维护费根述设备数量表判断方案运行费高方案二
84．方案推荐
根述出方案二济性方面优方案运行性方面基等方案综合较决定推荐方案（两方案接线简图见附图）
第9章 变容量确定计算
91．变容量确定
设计原始资料中220kV侧ABC三系统电源容量较认限系统该侧5回出线负荷功率包括站需通变传送11010kV侧负荷存系统穿越110kV侧没电源系统计算负荷2174MVA该侧10回出线（两回备）单回负荷容量5411MVA剩8回分工厂区变电进线10kV侧没电源该侧系统计算负荷124MVA站区负荷400kVA正常运行情况变传送总容量（注：计算时功率数取085）：
911．正常工作时220kV侧通变110kV侧输送功率
S1231×08÷0852174MVA
912．220kV侧通变10kV侧输送功率
S2124×07÷085+04106MVA
913．变输送容量
Smax S1+S22174+106228MVA
914．根设计务书求期采两台变选择容量时应满足台变压器障者检修时台变压器承担70负荷保证全变电正常供电
单台变容量：
Smin＝228×07＝1596MVA
220kV变电常单台变容量120150180240MVA选择两台容量180MVA变
915．III级负荷校验：
110kV侧III级负荷：231×08×085÷0851848 MVA
10kV侧III级负荷：124×07×07÷085+04×05735 MVA
III级总负荷：1848+73519215 MVA
III级总负荷变额定容量：19215180107样全部III级负荷超额定容量7满足单台变长期运行求符合求
916．选择两台容量180MVA变变总容量360MVA
92．变型号选择
921．变通高压绕组220侧中低压绕组侧传送功率10kV侧功率106MVA选择容量10010050
设计变型变压器发热量较根现阶段变散热片制造工艺提高启动强迫风冷情况变带80负荷稳定运行根变电站建郊区通风条件选强迫风冷方式
变电站区枢纽站担负起整区电压质量稳定重考虑采载调压变压器
922．变压器技术参数
根条件选择确定采中山ABB变压器厂型号SFSZ9180000220220kV三绕组载调压电力变压器具体参数
型号
SFSZ10180000220
联接组标号
YNyn0d11
空载电流
07
空载损耗(kw)
178
短路损耗(kw)
650
额定电压(KV)
高压
中压
低压
220±8×125
121
105
额定容量MVA
180
180
90
阻抗电压％
高－中
高－低
中－低
14
23
7
型号中符号表示意义：
左右
S：三相 F：风冷 S：三绕组 Z：载调压 9：设计序列号 180000：额定容量
220：电压等级
第10章 短路计算
等值电路图
220KV
110KV
Xs2
Xs1
S1
X1
X2
X3
10KV
S2
d1
d2
d3
101基准值短路点选取
1011．短路计算基假设前提选取基准容量SB 100MVAUB 级电压均值（230115105kV）
1012．短路点分选取变电站三级电压汇流母线：220kV—d1110kV—d210kV—d3
102计算元件电抗标幺值
1021计算系统电抗标幺值
原始材料知提供ABC三系统电抗标幺值均电源容量基值需换算成SB100MVA标幺值
A系统：X1*＝(03×100)÷20000015
B系统：X2*＝(04×100)÷15000027
C系统：X3*＝(02×100)÷40000005
1022 计算变压器绕组电抗标幺值
阻抗电压％
高－中
高－低
中－低
14
23
7
10221绕组等值电抗
Vs(12)％＝14％Vs（13）％＝23％Ｖs（23）％＝7％
高压侧：Vs1 （Vs(12) + Vs(13)－Vs(23)）
（14+ 23－7）
15
中压侧：Vs2 （Vs(12) + Vs(23)－Vs(13)）
（14+7－23）
－1
低压侧：Vs3 （Vs(13) + Vs(23)－Vs(12)）
（23+7－14）
8
10222绕组等值电抗标值：
高压侧：X9* Vs1100×SBSN×＝0083
中压侧：X10* Vs2100×SBSN＝×＝－0006
低压侧：X11* Vs3100×SBSN＝×＝009
102 3．220kV线路等值电抗标幺值：
AB间联络线：X4* XAB×SBUB20406×60×＝0046
BC间联络线：X5* XBC×SBUB20406×80×＝0061
A站间双回架空线：X6* XA×SBUB2×0406×60×＝0023
B站间单回架空线：X7* XB×SBUB20406×40×＝0031
C站间双回架空线：X8* XC×SBUB2×0406×100×＝0038
102 4．标幺值标注系统等值电抗图（附图）
103．等值网络简化
1031．等值网络简化计算：
10311．Y1*X1*×X4*+ X4*×X6*+ X1*×X6*0015×0046+0046×0023+0015×0023＝00021
Y2*X3*×X5*+ X3*×X8*+ X5*×X8*0005×0061+0005×0038+0061×0038＝00028
∑Y*++++++
3704+3226+181+1536＝10276
10312．计算化简ABC系统电抗标幺值
X1*
0038
X2*
0066
X3*
0037
10313．两台变三侧电抗进行星形三角—星形变换简化
103131两台变三侧等值电抗星形—三角变换
X12*’X12*00830006+00715
X13*’X13*0083+009+1072
X23*’X23*0090006+00775
103132两台变三侧等值电抗联合
X12* X12*’0036
X13* X13*’0536
X23* X23*’0039
103133两台变三侧等值电抗三角—星形变换
X1*0042
X2*0003
X3*0045
10314．简化系统等值电抗标图（附图）
10314．ABC三系统容量相计算容量说穷考虑短路电流周期分量衰减联电源支路进行合：
EEA*1(中EA* EB* EC*均取1)
X*00146
10315．终系统等值电抗图化简附图
104短路点短路计算
1041．d1点短路
220KV
X*
d1
图
E
11010kV母线侧没电源法220KV侧提供短路电流略计等值电路化间图
d1点短路电流标幺值：
I d1*〞＝6849
换算220kV侧0秒钟短路电流名值
I″ I d1*〞× 6849× 1719KA
根电力工程电气设计手册相关规定
远离发电厂点（变电）取电流击系数Kch 18计周期分量衰减时
短路电流全电流效值
Ich ×I″ ×17192596kA
220KV
110KV
X*
X1*
X2*
E
d2
图二
计周期分量衰减时短路电流击电流
ich Kch× I″ ×187×I″ 255× I″ 255×1719 4383 kA
短路容量 S UB × I″ ×230×1719 6848MVA
1042．d2点短路
d1处短路类似 10kV母线侧没电源
法110kV侧提供短路电流略计
等值电路化简图二
短路电流
d2点短路电流标幺值：
I d2*〞＝1866
换算110kV侧0秒钟短路电流名值
I″ I d2*〞× 1866× 937KA
根电力工程电气设计手册相关规定
远离发电厂点（变电）取电流击系数
Kch 18计周期分量衰减时
短路电流全电流效值
Ich ×I″ ×9371415kA
计周期分量衰减时短路电流击电流
ich Kch× I″ ×187×I″ 255× I″ 255×1415 3608 kA
短路容量 S UB × I″ ×115×1415 284848MVA
220kV
10kV
X*
X1*
X3*
E
d3
图三
1043．d3点短路
d1处短路类似110kV母线侧没电源
法10kV侧提供短路电流略计等
值电路化简图三
短路电流
d3点短路电流标幺值：
I d3*〞＝984
换算10kV侧0秒钟短路电流名值
I″ I d3*〞× 984× 5412kA
根电力工程电气设计手册相关规定
远离发电厂点（变电）取电流击系数
Kch 18计周期分量衰减时
短路电流全电流效值
Ich ×I″ ×54128172kA
计周期分量衰减时短路电流击电流
ich Kch× I″ ×187×I″ 255× I″ 255×5412 138006 kA
短路容量 S UB × I″ ×105×5412 98426MVA
1044．d3点短路时短路电流名值I″5412kA短路电流击电流ich 138006kA均超出常规10kV断路器规格需选重型断路器必须d3点进行短路电流限制采取两台变10kV变低侧加装串联电抗器限制短路电流应实现满足名值I″40kA短路电流击电流ich 100kA目
10441．选择限流电抗器
104411．10kV变低侧额定电流
Igmax 105 ×105 ×5196kA
根目前10kV断路器制造厂家提供额定电流IN4000A设备站10kV侧总负荷106MVA情况通保护整定值方式变10kV侧通容量限制60MVA样10kV变低额定电流：
In 105 ×105 ×3464kA
104412．根10kV侧变低额定电压额定电流选定10kV进线侧断路器型号ZN2812Ⅰ技术参数：
额定电压UN10kV额定电流IN4000A额定开断电流INbr40kA额定关合电流峰值INc1 100kA 4S热稳定电流Ir40kA合闸时间02s固分闸时间006s燃弧时间003s（断路器全分闸时间009S）
104413．电抗器限制短路电流I″ INbr40kA
取Id＝55kA（中Ud＝105kVSd＝100MVA）
电抗器电抗标幺值：X L*
104414．电源电抗器前短路点总电抗标幺值：
X∑*ˊ00146+0042+004501016
104415．估算需电抗器电抗标幺值X L*额定参数百分电抗：
X L* X∑*X∑*ˊX∑*ˊ0101600359
需两台变变低加设限流电抗器
×10000359×076×100546
104416．根述计算结果选取限流电抗器型号XKK1040006参数
额定电压kV
额定电流A
额定电抗％
220KV
10KV
X*
X1*
X3*
E
图五
XL*
d3
通容量
kVA
动稳定电流峰值kA
4s热稳定电流kA
10
4000
6
3*23094
204
80
1045．重新核算d3点短路电流
增加限流电抗需重新核算相关值
等值图见右侧图五
限流电抗标幺值X L*
00786
d3点短路电流标幺值：
I d3*〞＝
7098
换算10kV侧0秒钟短路电流名值
I″ I d3*〞× 7098× 3903KA
结果符合预定短路电流名值40kA求
XL*
根电力工程电气设计手册相关规定
远离发电厂点（变电）取电流击系数
Kch 18计周期分量衰减时
短路电流全电流效值
Ich ×I″ ×39035893kA
计周期分量衰减时短路电流击电流
ich Kch× I″ ×187×I″ 255× I″ 255×39039953kA
短路容量 S UB × I″ ×105×3903 70982MVA
105．短路电流计算汇总表
短路点编号
基准电压VaV（KV）
基准电流Ij（kA）
额定电流Ij
In（kA）
短路电流标
值I″*
短路电流名
值I″KA
稳态短路电流标值
稳态短路电流
标名值
短路电流击
值
ich(KA)
短路全电流效值ich(KA)
短路容量
S″( MVA)
表达式
均值
I″* In
I″* In
255I″
151I″
VjI″
d1
230
025
025
6849
1719
6849
1719
4383
2596
6848
d2
115
05
05
1866
937
1866
937
3608
1415
2849
d3（限流前）
105
55
55
984
5412
984
5412
13800
8172
984
d3（限流）
105
55
55
7098
3903
7098
3903
9953
5893
70982
第11章 电气设备选型计算
111 电气设备选型计算
根原始资料反映站初期两台变预留第三台变压器空间避免期扩建中出现进线断路器220110kV母线需更换重变动次设计务中全站总负荷均站终规模三台变容量进行考虑SN3×180 540MVA
112 断路器选型计算
1121．鉴目前SF6断路器设备制造工艺飞速发展SF6断路器已技术性运行维护方面具明显优势站220110kV断路器推荐采西门子（杭州）高压开关设备厂LW6系列SF6断路器
1122．断路器选择
11221．220kV侧断路器选择
根原始资料反映站ABC三系统取电源回220kV进线会出现带全站负荷运行方式220kV进线断路器通全站负荷进行选择变母联断路器设计手册求回路持续工作电流进行选择
112211．220kV进线断路器
1122111．额定电压选择：Un≥Vns 220kV
1122112．高工作电压选择：Ualm≥Vsm Un×115 220 ×115 253kV
1122113．额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑变压器电压降低5时出力保持变相应回路Igmax105Ie ：Igmax 105 ×105 ×1488kA
1122114．额定开断电流选择：Ik I″
：Ik 1719kA
1122115．额定短路关合电流选择：iNcl≥ish
：iNcl ≥4383kA
1122116．根数初步选择LW6－220型SF6断路器参数：
额定全开断时间005S
额定合闸时间009S
固分闸时间0036s
燃弧时间取005s
额定开断电流IK 40kA
额定关合电流峰值iNc1 125kA
动稳定电流峰值idw 100kA
4S热稳定电流40kA
额定电压：UN220kV
高工作电压Ualm 256kV
额定电流Ie 2500A
1122117．校验热稳定（取备保护2S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 2205S
Qk Ik2×dz 17192×205 60577kA2·S
I2r t 402×4 6400 kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122118．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich4383≤ ies idw 100kA 满足求
1122119．220kV线路侧断路器选择户外LW6－220型SF6断路器满足求述计列出表：
设备
项目
LW6－220
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
256kV
253kV
Ie≥Igmax
2500A
1488A
iNcl≥ish
125kA
4383kA
Ik≥I″
40kA
1719kA
ish≤ ies
100kA
4383kA
I2 t t ≥Qk
6400 kA2·S
60577 kA2·S
112212．220kV变母联断路器
1122121．额定电压选择：Un≥Vns 220kV
1122122．高工作电压选择：Ualm≥Vsm Un×115 220 ×115 253kV
1122123．额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑变压器电压降低5时出力保持变相应回路Igmax105Ie ：Igmax 105 ×105 ×0496kA
1122124．校验热稳定（取备保护1S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 1105S
Qk Ik2×dz 17192×105 31027kA2·S
I2r t 402×4 6400 kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122125．设备项选型校验均线路侧断路器相变母联侧断路器设备选型线路侧相情况见表：
设备
项目
LW6－220
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
256kV
253kV
Ie≥Igmax
1250A
496A
iNcl≥ish
125kA
4383kA
Ik≥I″
40KA
1719kA
ish≤ ies
100kA
4383kA
I2 t t ≥Qk
6400 kA2·S
31027 kA2·S
11222．110kV侧断路器选择
112221．110kV变母联断路器
1122211．额定电压选择：Un≥Vns 110kV
1122212．高工作电压选择：Ualm≥Vsm Un×115 110 ×115 1265kV
1122213．额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑变压器电压降低5时出力保持变相应回路Igmax105Ie ：Igmax 105 ×105 ×0992kA
1122114．额定开断电流选择：Ik I″
：Ik 937kA
1122115．额定短路关合电流选择：iNcl≥ish
：iNcl ≥3608kA
1122116．根数初步选择LW6－110型SF6断路器参数：
额定全开断时间005S
额定合闸时间009S
固分闸时间0036s
燃弧时间取005s
额定开断电流IK 40kA
额定关合电流峰值iNc1 125kA
动稳定电流峰值idw 100kA
4S热稳定电流40kA
额定电压：UN110kV
高工作电压Ualm 145kV
额定电流Ie 1500A
1122117．校验热稳定（取备保护1S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 1105S
Qk Ik2×dz 9372×105 92187kA2·S
I2r t 402×4 6400 kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122118．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich3608≤ ies idw 100kA 满足求
1122119．110kV线路侧断路器选择户外LW6－110型SF6断路器满足求述计列出表：
设备
项目
LW6－110
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
145kV
1265kV
Ie≥Igmax
1500A
992A
iNcl≥ish
125kA
3608kA
Ik≥I″
40KA
1719kA
ish≤ ies
100kA
4383kA
I2 t t ≥Qk
6400 kA2·S
60577 kA2·S
112222．110kV侧回负荷出线侧断路器
1122221．额定电压选择：Un≥Vns 110kV
1122222．高工作电压选择：Ualm≥Vsm Un×115 110 ×115 1265kV
1122223．额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑中1回线路障退出时负荷转移1回线路相应回路IgmaxIe
：Igmax 0241kA
1122114．额定开断电流选择：Ik I″
：Ik 937kA
1122115．额定短路关合电流选择：iNcl≥ish
：iNcl ≥3608kA
1122116．根数初步选择LW6－110型SF6断路器参数：
额定全开断时间005S
额定合闸时间009S
固分闸时间0036s
燃弧时间取005s
额定开断电流IK 40kA
额定关合电流峰值iNc1 125kA
动稳定电流峰值idw 100kA
4S热稳定电流40kA
额定电压：UN110kV
高工作电压Ualm 145kV
额定电流Ie 1500A
1122117．校验热稳定（取备保护1S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 1105S
Qk Ik2×dz 9372×105 92187kA2·S
I2r t 402×4 6400 kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122118．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich3608≤ ies idw 100kA 满足求
1122119．110kV线路侧选择户外LW6－110型SF6断路器满足求述计列出表：
设备
项目
LW6－110
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
145kV
1265kV
Ie≥Igmax
1500A
241A
iNcl≥ish
125kA
4383kA
Ik≥I″
40KA
937kA
ish≤ ies
100kA
4383kA
I2 t t ≥Qk
6400 kA2·S
60577 kA2·S
11223．10kV侧断路器选择
112231．10kV变低母联侧断路器
1122311．根第104412．选定10kV进线侧断路器型号ZN2812Ⅰ技术参数：
额定电压UN12kV额定电流IN4000A额定开断电流INbr50kA额定关合电流峰值INc1 125kA额定动稳定电流（峰值）IDW 125kA4S热稳定电流Ir50kA合闸时间02s固分闸时间006s燃弧时间003s（断路器全分闸时间009S）
1122312．校验热稳定（取备保护1S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 006+003 + 1109S
Qk Ik2×dz 39032×109 166044kA2·S
I2r t 502×4 10000 kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122313．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich9953≤ ies 125kA 满足求
1122314．10kV变母联侧选择户ZN28－12型真空断路器满足求述计列出表：
设备
项目
ZN28－12
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
12kV
115kV
Ie≥Igmax
4000A
3464A
iNcl≥ish
125kA
9953kA
Ik≥I″
50KA
3903kA
ish≤ ies
125kA
9953kA
I2 t t ≥Qk
10000 kA2·S
445 kA2·S
112232． 10kV侧回负荷出线侧断路器
1122321．额定电压选择：Un≥Vns 10kV
1122322．高工作电压选择：Ualm≥Vsm Un×115 10 ×115 115kV
1122323．额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑中1回线路障退出时负荷转移1回线路相应回路IgmaxIe
：Igmax 018kA
1122324．额定开断电流选择：Ik I″
：Ik 3903kA
1122325．额定短路关合电流选择：iNcl≥ish
：iNcl ≥9953kA
1122326．根数初步选择ZN28－10型真空断路器参数：
额定合闸时间02S
固分闸时间006s
燃弧时间取003s
额定开断电流IK 40kA
额定关合电流峰值iNc1 100kA
动稳定电流峰值idw 100kA
4S热稳定电流40kA
额定电压：UN10kV
高工作电压Ualm 12kV
额定电流Ie 1250A
1122327．校验热稳定（取备保护2S）：I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 003+006 + 2209S
Qk Ik2×dz 39032×209 318378kA2·S
I2r t 402×4 6400kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
1122328．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich9953≤ ies idw 100kA 满足求
1122329．10kV馈线负荷侧选择户ZN28－12型真空断路器满足求述计列出表：
设备
项目
ZN28－12
产品数
计算数
Ualm≥Vsm
12kV
115kV
Ie≥Igmax
1250A
180A
iNcl≥ish
100kA
9953kA
Ik≥I″
40kA
3903kA
ish≤ ies
100kA
9953kA
I2 t t ≥Qk
6400 kA2·S
31837 kA2·S
113 隔离开关选型计算
1131 220kV侧隔离开关
11311额定电压选择：Un≥Vns 220kV
11312 额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑隔离开关相应断路器配套相应回路Ie应断路器相：Ie 2500A
11313 根数初步选择GW4－220(D)WGW16220(DDW)型隔离开关参数分：
GW4－220(D)W：
额定电压：UN220kV 额定电流Ie 2500A 高运行电压：Ula252kV
动稳定电流峰值idw 125kA 4S热稳定电流50kA
GW16220(DDW)：
额定电压：UN220kV 额定电流Ie 2500A 高运行电压：Ula252kV
动稳定电流峰值idw 125kA 3S热稳定电流30kA
11314 校验热稳定（列时间均取应断路器备保护取2S）：
I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 2205S
Qk Ik2×dz 17192×205 60577kA2·S
I2r t 502×4 10000 kA2·S（GW4型）
I2r t 302×3 27000 kA2·S（GW16型）
I2 t t > Qk 满足求
11315．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich4383≤ ies idw 125kA 满足求
11316．220kV线路侧选择GW4－220(D)WGW16220(DDW)型隔离开关满足求述计列出表：
设备
项目
GW4－220(D)W GW16220(DDW)
产品数
计算数
Ie≥Igmax
2500A
1488A
ish≤ ies
125kA
4383kA
I2 t t ≥Qk
10000 kA2·S
2700 kA2·S
60577 kA2·S
1132 110kV侧隔离开关
11321额定电压选择：Un≥Vns 110kV
11322 额定电流选择：Ie≥Igmax
考虑隔离开关相应断路器配套相应回路Ie应断路器相：Ie 1250A
11323 根数初步选择GW4－110(D)WGW16110(DDW)型隔离开关参数：
GW4－110(D)W
额定电压：UN110kV 额定电流Ie 1250A 高运行电压：Ula126kV
动稳定电流峰值idw 80kA 4S热稳定电流315kA
GW16110(DDW)
额定电压：UN110kV 额定电流Ie 1250A 高运行电压：Ula126kV
动稳定电流峰值idw 80kA 3S热稳定电流315kA
11324 校验热稳定（列时间均取应断路器备保护取2S）：
I2 t t ≥Qk
计算时间tjs td + tb 005 + 2205S
Qk Ik2×dz 9372×205 180kA2·S
I2r t 3152×4 3969 kA2·S（GW4型）
I2r t 3152×3 297675 kA2·S（GW16型）
I2 t t > Qk 满足求
11325．检验动稳定：ish≤ ies
：ish ich3608≤ ies idw 80kA 满足求
11326．110kV线路侧选择GW4－110(D)WGW16110(DDW)型隔离开关满足求述计列出表：
设备
项目
GW4－110(D)W GW16110(DDW)
产品数
计算数
Ie≥Igmax
1250A
992A
ish≤ ies
80kA
3608kA
I2 t t ≥Qk
3969 kA2·S
2977 kA2·S
180 kA2·S
114． 220kV110kV母线10kV变低压侧母线桥导体选择计算
1141．220kV侧母线选择
站220kV装置选户外常规中型配电装置时母线量功率穿越持续工作电流较便设备布置运行维护方便相应户外汇流母线选三相水布置LF21铝锰合金型母线
11411．母线截面选择
负荷持续工作电流进行选择：
Igmax 105 ×105 ×1488kA
考虑系统220kV母线功率穿越长期允许载流量选择2350A（+70℃）相应参数：导体尺寸 Φ10090mm导体截面 1491mm2截面系数 W338cm3惯性半径ri 336cm惯性矩j 169cm4导体采双跨简支梁两跨做渡软连接计算跨距ljs115m相间距离a3m
11412．导体截面校验
114121．热稳定校验
站址高月均气温+23℃绝高温度+40℃假设导体短路前发热温度：
θ′θ0 + (θy–θ0)( Igmax Iy)2 40+(7040) ×(14882350)25203℃
热稳定系数C值：
C 9462
满足短路时发热导体截面
Smin 26011<1491 mm2
满足求
114122．动稳定校验
1141221．短路状态时母线受弯矩Md应力σd计算
11412211．短路电动力产生水弯矩Msd短路电动力fd：
fd1005kgm
Msd16282Nm
11412212．电压情况风速产生水弯矩M’sj风压f’v：
f’v169kgm
M’sj2738Nm
1141223．短路状态时母线受弯矩Md应力σd
Md1071Nm
（中两值取设计手册P346）
σd316864Ncm2
值铝锰合金允许应力8820 Ncm2满足求
1142．110kV侧母线选择
站110kV装置220kV样选户外常规中型配电装置持续工作电流较样选三相水布置LF21铝锰合金型母线
11421．母线截面选择
负荷持续工作电流进行选择：
Igmax 105 ×105 ×2976kA
长期允许载流量选择3511A（+70℃）相应参数：导体尺寸 Φ130116mm导体截面 2705mm2截面系数 W790cm3惯性半径ri436cm惯性矩j513cm4导体采双跨简支梁两跨做渡软连接计算跨距ljs775m相间距离a14m
11422．导体截面校验
114221．热稳定校验
站址高月均气温+23℃绝高温度+40℃假设导体短路前温度+40℃通持续工作电流时导体短路前温度：
θ′θ0 + (θy–θ0)( Igmax Iy)2 40+(7040) ×(29763511)265℃<70℃
热稳定系数C值：
C 8958
满足短路时发热导体截面
Smin 14976<2705 mm2
满足求
114222．动稳定校验
1142221．短路状态时母线受弯矩Md应力σd计算
11422211．短路电动力产生水弯矩Msd短路电动力fd：
fd064kgm
Msd4709Nm
11422212．电压情况风速产生水弯矩M’sj风压f’v：
f’v169kgm
M’sj12434Nm
1142223．短路状态时母线受弯矩Md应力σd
Md99368Nm
（中两值取设计手册P346）
σd293988Ncm2
值铝锰合金允许应力8820 Ncm2满足求
1143．10kV侧母线选择
站10kV装置选户XGN10型成套开关柜布置时10kV侧变低持续工作电流较便设备布置运行维护方便选三相水布置TMY型铜排母线
11431．母线截面选择
持续工作电流进行选择：
根变电站运行方式求台变退出运行时台变带全负荷70外变10kV变低侧额定负荷限制60MVA持续工作电流：
Igmax 105 ×105 ×5092kA
计环境温度修正
ImaxK×Igmax4156kA
选铜导体选相3条120×10mm（3600mm）矩形铜导体放时长期允许载流量4780A（+70℃）趋肤系数KS178相间距离a035m支持绝缘子间距l065m
11432．导体截面校验
114321．热稳定校验
站址高月均气温+23℃绝高温度+40℃假设导体短路前发热温度：
θ′θ0 + (θy–θ0)( Igmax Iy)2 40+(7040) ×(41564780)26268℃
热稳定系数C值：
C 175
满足短路时发热导体截面
Smin 31933<3600 mm2
满足求
114122．动稳定校验
1141221．相间应力fph：
fph48965Nm
Wph7813×106m3
Mph20688Nm
σph265×106Pa
bh008(2bb)(h+b)10(10+125)0074(4bb)(h+b)30(10+125)0222查图K12037K13056
条相间电动力
fb737023Nm
Lmax
Lcr074m
满足动稳定
115．10kV回负荷出线电缆
1151．负荷持续工作电流（双回电缆中回障退出时回带全部负荷）
Imax180A
1152．根侧负荷水厂性质属城市生活电查设计手册Tmax＝2500hy持续工作电流选择计算设计务求选择10kV铜芯交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套钢带铠装电力电缆型号YJV2287103×50缆芯截面50载流量190A正常允许高温度60℃20℃时直流电阻r0370Ωkm x0079Ωkm
1153．长期发热允许电流校验
电缆载流量校正系数109（取土壤温度20℃）双回电缆间距取300mm时查表1108
单根直埋电缆允许载流量
109×1×108×19022367A>180A 满足设计求
1154．热稳定校验
电缆线路中间接头应接头处短路校验热稳定
短路前电缆高运行温度
θθ+（θalθ）20+（6020）×＝459℃
C135
×C×135417mm2<50 mm2 满足导线截面求
1155．电压降校验 △UL（rCOSφ+xSINφ）
*180*8（037*08+0079*06）
31<5
见选YJV2287103×50电缆够满足求
116． 支持绝缘子穿墙套选择
1161．220kV支柱绝缘子
选防污型伞棒式支柱绝缘子型号ZSW2204技术参数额定电压220kV干耐受工频试验电压低550kV湿耐受工频试验电压低425kV全波击试验电压幅值电压低950kV抗弯4kN抗扭2kN
11611．动稳定校验
取总高H＝2160mm计算跨距m相距a＝3m
N<2400N
满足务求
1162．110kV支柱绝缘子
选防污型伞棒式支柱绝缘子型号ZSW1104技术参数额定电压220kV干耐受工频试验电压低295kV湿耐受工频试验电压低215kV全波击试验电压幅值电压低480kV抗弯4kN抗扭2kN
11621．动稳定校验
取总高H＝1060mm计算跨距m相距a＝14m
N<2400N
满足务求
1162．10kV穿墙套
母线额定电压UB＝10kv额定电流Ie＝3464A选户外母线式穿墙套型号2448技术参数额定电压10kV额定电流4000抗弯强度16kN穿墙套长度670mm
N<9600N
满足求
117． 限流电抗器
1171．选择限流电抗器
选取限流电抗器型号XKK1040006参数
额定电压kV
额定电流A
额定电抗％
通容量
kVA
动稳定电流峰值kA
4s热稳定电流kA
10
4000
6
3*23094
204
80
（计算程见104411）
1172．电压损耗校验
电抗标幺值X L*00786
电压损失检验：普通电核器运行时电抗器电压损失额定电压5
U()XL()＝6×3464×06÷4000312＜5 符合求
1173．残压校验
母线残压检验：减轻短路户影响线路电抗器短路时母线残压电网额定值60～70
I″ I d3*〞× 7098× 3903KA
85
1174．动热稳定校验：
Qk Ik2×dz 39032×209 318378kA2·S
I2r t 802×4 25600kA2·S
I2 t t > Qk 满足求
ish ich9953≤ ies idw 204kA 满足求
见电压损失残压动热稳定均满足求
第12章 继电保护规划设计
121． 变电站变保护配置
1211．电力变压器电力系统重电气设备安全运行直接关系电力系统连续稳定运行特型电力变压器造价昂贵结构复杂旦障遭损坏修复难度时间长必然造成济损失设计中变保护配置：
12111．变压器保护
121111．瓦斯保护
变压器油箱种障油面降低应装设瓦斯保护反应油箱部产生气体油流动作中轻瓦斯动作信号重瓦斯动作跳开变压器侧电源断路器
121112．差动保护
变压器绕组引出线发生障发生匝间短路时保护瞬时动作跳开侧电源断路器
12112．变压器备保护
121121．流保护
反应变压器外部障引起变压器绕组电流变压器部障时作差动保护瓦斯保护备需装设电流保护
次设计变电站电源侧220kV负荷110kV侧装设两套电流保护套装中压侧110kV侧装设方元件电源侧220kV侧装设套设两时限tstⅢ时限 定原侧tⅢ≥tⅡ+△tU切三侧全部断路器
121122．负荷保护
变压器负荷电流数情况三相称需装设单相式负荷保护负荷保护般追时动作信号三绕组变压器侧负荷保护均时间继电器
121123．变压器零序流保护
接电流电力变压器般应装设零序电流保护作变压器保护备保护相邻元件接短路备保护般变电站部分变压器中性点接运行台变压器需装设两套零序电流保护套中性点接运行方式套中性点接运行方式
122．22011010kV线路保护部分
1221．220kV线路保护
220kV线路安全运行整电力系统着相重影响工程220kV线路配置保护：光纤联差动保护距离保护零序流保护电流保护
1222．110kV线路保护
110kV侧6回出线供远方型工厂作区变电站进线稳定性求较高110kV线路保护配置：距离保护 零序方保护电流保护
1223．220110kV母线保护
220110kV母线接线方式均双母线配置母线差动保护
1224．10kV出线保护
10kV出线般配置电流保护电流保护负荷保护
第13章 避雷器参数计算选择
131．220kV避雷器选择计算
（1） 避雷器灭弧电压：
（2） 避雷器工频放电电压：
直接接110~220kVK03
（3） 避雷器残压：
（4） 避雷器击放电电压：
根计算数选取FZ220J型阀型避雷器满足求
132．110kV避雷器选择计算
（1）避雷器灭弧电压：
（2） 避雷器工频放电电压：
直接接110~220KVK03
（3） 避雷器残压：
（4） 避雷器击放电电压：
根计算数选取FZ110J型阀型避雷器满足求
133．10kV避雷器选择计算
（1）避雷器灭弧电压：
（2）避雷器工频放电电压：
（3） 避雷器残压：
（4） 避雷器击放电电压：
根计算数选取FZ10型阀型避雷器满足求
134．级电压等级避雷器参数表：
型号
额定电压效值KV
灭弧电压KV
工频放电电压效值KV
击放电电压峰值(1520μs1540μs)kV
820μs雷电击波残压峰值kV
5kA
10kA
FZ220J
220
200
448
536
620
652
715
FZ110J
110
100
224
268
326
326
358
FZ10
10
127
26
31
45
45
50
1341．次设计选择变压器分级绝缘220KV中性点绝缘等级110KV110中性点绝缘等级35KV220KV中性点应中性点绝缘等级相避雷器220KV中性点装设FZ110110中性点装设FZ40避雷器
第14章 接电阻接装置避雷针保护范围计算
141．接电阻选型计算
1411．220kV系统属效接系统220kV侧短路电流起始值4383kA接跨步电压Uu≤2000V接电阻Ru≤05欧姆
1412．工频接电阻计算
1）工接体工频接电阻简易计算
根原始资料提供数实测土壤电阻率ρ15×102欧·米根全站电气设备面布置图知220kV区域占面积220×5411880m2110kV区域占面积180×5610080m210kV区域占面积220×419020m2闭合接网总面积11880+10080+9020 30980m2
R205×05×0426
见采工接体复合式接网接电阻满足求
142．接装置选型计算
1421．根土质情况考虑站接装置采复合式接网避雷针接网水接网低压电气设备接网三网合接网接网选25m长镀锌角钢（50×50×5mm）垂直接体选直径16mm镀锌圆钢水接体
143．避雷针保护范围计算
第15章 参考资料
[1] 发电厂电气部分 姚春球编 中国电力出版社
[2] 电力工程设计手册 电气二次部分 水利电力部西北电力设计院编 中国电力出版社
[3] 电力继电保护原理中国水利水电出版社
[4] 发电厂电气部分课程设计参考资料天津学黄纯化编 中国电力出版社
[5] 电力工程电气设备手册 电气次部分电力工业部西北电力设计院编 中国电力出版社
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