220KV-变电站电气主接线设计

1220KV变电站电气主接线设计目录一、原始材料………………………………………………………………………………2二、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择………………………………………5三、负荷计算……………………………………………………………………………………6四、短路电流的计算……………………………………………………………………………7五、变电所一次设备的选择与校验……………………………………………………………8六、变电所高、低压线路的选择……………………………………………………………102原始资料1.1.1变电所规模及其性质：电压等级220/110/35kv线路回数220kv本期2回交联电缆（发展1回）110kv本期4回电缆回路（发展2回）35kv30回电缆线路，一次配置齐全本站为大型城市变电站2．归算到220kv侧系统参数（SB=100MVA,UB=230KV）近期最大运行方式：正序阻抗X1=0.1334；零序阻抗X0=0.1693近期最大运行方式：正序阻抗X1=0.1445；零序阻抗X0=0.2319远期最大运行方式：正序阻抗X1=0.1139；零序阻抗X0=0.14883．110kv侧负荷情况：本期4回电缆线路最大负荷是160MW最小负荷是130MW远期6回电缆线路最大负荷是280MW最小负荷是230MW4．35kv侧负荷情况：（30回电缆线路）远期最大负荷是240MW最小负荷是180MW近期最大负荷是170MW最小负荷是100MW5．环境条件：当地年最低温度-24℃，最高温度+35℃，最热月平均最高温度+25℃，海拔高度200m，气象条件一般，非地震多发区，最大负荷利用小时数6500小时。主接线设计本变电站为大型城市终端站。220VKV为电源侧，110kv侧和35kv侧为负荷侧。220kv和110kv采用SF6断路器。220kv采取双母接线，不加旁路。110kv采取双母接线，不加旁路。35kv出线30回，采用双母分段。低压侧采用分列运行，以限制短路电流。3电气主接线图4第二章主变压器选择和负荷率计算原始资料1．110kv侧负荷情况：本期4回电缆线路最大负荷是160MW最小负荷是130MW远期6回电缆线路最大负荷是280MW最小负荷是230MW2．35kv侧负荷情况：（30回电缆线路）远期最大负荷是240MW最小负荷是180MW近期最大负荷是170MW最小负荷是100MW3．由本期负荷确定主变压器容量。功率因数COSφ=0.85主变压器选择2.2.1容量选择(1)按近期最大负荷选：110kv侧：160MW35kv侧：170MW按最优负荷率0.87选主变压器容量每台主变压器负荷110kv侧：80MW35kv侧：85MW按最优负荷率0.87选主变压器容量。SN=PL/(0.85×η)=(80+85)/(0.85×0.87)=209.6MVA或SN=0.6PM/0.85=0.6（160+170）/0.85=232.9MVA选SN=240MVA，容量比100/50/50的220kv三绕组无激磁调压电力变压器负荷率计算由负荷率计算公式:η=S/SB110kv最大,最小负荷率:5η=80/(0.85×120)=78.4%η=65/(0.85×120)=63.7%35kv最大,最小负荷率η=85/(0.85×120)=83.3%η=50/(0.85×120)=49%总负荷率：η=(85+80)/(0.85×240)=80.9%η=(50+65)/(0.85×240)=56.4%(2)按远期最大负荷选：（远期设三台主变压器）110kv侧：280MW35kv侧：240MW每台主变压器负荷110kv侧：93.3MW35kv侧：80MW按最优负荷率0.87选主变压器容量。SN=PL/(0.85×η)=(93.3+80)/(0.85×0.87)=234MVA选SN=240MVA，容量比100/50/50负荷率计算110kv最大负荷率:η=93.3/(0.85×120)=91.4%35kv最大,最小负荷率η=80/(0.85×120)=78.4%总负荷率：η=(93.3+80)/(0.85×240)=84.9%所以，综合以上讨论可知，从长远考虑选主变压器容量：SN=240MVA，容量比100/50/50的变压器。因为：SN/SLMAX=(240×0.85)/(160+170)=61.8%＞60%所以每台主变压器可以带总负荷的60%。SLMAX/SN=1.62经查表知事故过流允许负荷在过负荷1.6倍时为15分钟，过负荷2.0倍的允许时间为4分钟。2.2.2变压器参数列表:表2-1变压器参数列表容量调压范围电压KV空载损短路损阻抗电压6MVA耗（KW）耗（KW）UI-2%U1-3%U2-3%240±2×2.5%220/110/38.5230108014249第三章短路计算第3.1节相关参数计算等值220kv系统:XS1=0.1134XS0=0.1693变压器:U1%=0.5(U12%+U13%-U23%)=0.5(14+24-9)=14.5U2%=0.5(U12%+U23%-U13%)=0.5(14+9-24)=-0.5U3%=0.5(U13%+U23%-U12%)=0.5(24+9-14)=9.5所以XT1=U1%×SB/(100×SN)=14.5×100/(100×240)=0.06042XT2=U2%×SB/(100×SN)=0XT3=U3%×SB/(100×SN)=9.5×100/(100×240)=0.03967图3-1短路点分布图短路点选择F1点220kv进线断路器内侧F2点220kv母联断路器F3点220kv母线F4点主变压器高压侧8F5点主变压器中压侧F6点110kv母线F7点110kv出线F8点主变压器低压侧F9点35kv出线短路计算按近期最大运行方式所给参数进行短路计算：X1=2XS1=2×0.1334=0.2668XT1=0.06042XT3=0.0396IB1=SB/3UB1=100/2303=0.2510IB2=SB/3UB2=100/1153=0.5020IB3=SB/3UB3=100/373=1.560图3-293.3.1短路点F1：（220kv进线断路器内侧）标：IK1=E/X1=1/0.2668=3.748有：IK1=IK1×IB1=3.748×0.2510=0.941KA短路点F2：（220kv母联断路器）标：IK2=E/XS1=1/0.1334=7.496有：IK2=E×IB1=7.496×0.2510=1.88KA短路点F3（220kv母线），F4（主变压器高压侧），与F2情况相同。3.3.4短路点F5：（主变压器中压侧）图3-3图3-5图3-410XK=0.5（X1+XT1）=0.5（0.2668+0.6042）=0.1636标：IK5=E/（2×XK）=0.5/0.1636=3.06有：IK5=IK5×IB2=3.06×0.5020=1.536KA短路点F6：（110kv母线）XK=0.5（X1+XT1）=0.1636标：IK6=E/XK=1/0.1636=6.11有：IK6=IK6×IB2=6.11×0.5020=3.07KA短路点F7（110kv出线）情况与F6相同。短路点F8：（主变压器低压侧）XK=0.5（XT1+X1）+XT3=0.5（0.06042+0.2668）+0.0396=0.2032图3-6图3-711标：IK8=E/XK=1/0.2032=4.92有：IK8=IK8×IB3=4.923×1.560=7.68KA短路点F9（35kv出线）情况与F8相同。主要电气设备选型断路器的选择断路器型式的选择：除需满足各项技术条件和环境条件外，还考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据我国当前制造情况，电压6－220kV的电网一般选用少油断路器，电压110－330kV电网，可选用SF6或空气断路器，大容量机组釆用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。断路器选择的具体技术条件如下：（1）电压：Ug≤UnUg---电网工作电压（2）电流：Ig.max≤InIg.max---最大持续工作电流（3）开断电流：Ip.t≤InbrIpt---断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量Inbr---断路器额定开断电流（4）动稳定：ich≤imaximax---断路器极限通过电流峰值ich---三相短路电流冲击值（5）热稳定：I∞²tdz≤It²tI∞---稳态三相短路电流tdz-----短路电流发热等值时间It---断路器t秒热稳定电流其中tdz=tz+0.05β²由β=I/I∞和短路电流计算时间t，可从《发电厂电气部分课程设计参考资料》P112，图5－1查出短路电流周期分量等值时间，从而可计算出tdz。220kv出线断路器（1）选择Ug=220KV12Igmax=PLMAX/(3×UnCOS)=1701602200.853（）=1.02KA选择LW2-220SF6断路器表4-1LW2-220SF6断路器参数表型号额定电压（kv）额定电流（ka）额定短路开断电流（ka）额定短路关合电流（ka）额定峰值耐受电流（ka）4秒热稳定电流（ka）全开断时间（s）LW2-2202202.531.580100400.05（2）热稳定校验：I∞2tdz≤式中I∞-------------稳态三相短路电流；tdz-------------短路电流发热等值时间；It---------------断路器t秒稳定电流。其中tdz=tz+0.05β”,由β=I，/I∞=1短路电流计算时间t=tpr+tab=0.5+0.15+0.06=0.71(tpr为全保护时间，tab为固有全分闸时间，它包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间)可从小电气书图5-1中查出短路电流周期分量等值时间tz=0.8S，忽略短路电流非周期分量。所以：tdz=tz+0.05β”=0.8SQk=I∞2tdz=0.94120.8＜It2t∴It²×tQk满足热稳定要求。（3）动稳定校验：ich≤imaximax---------断路器极限通过电流峰值；ich-----------三相短路冲击值。ich=2.55I”=2.550.941=2.40imax=100KA满足动稳定要求。母联断路器，变压器高压侧断路器（1）选择13Ug=220KVIgmax=1.05In=1.05×Sn/(3×Un)=1.052402203=0.661KA选择LW2-220SF6断路器表4-2LW2-220SF6断路器参数表型号额定电压（kv）额定电流（ka）额定短路开断电流（ka）额定短路关合电流（ka）额定峰值耐受电流（ka）4秒热稳定电流（ka）全开断时间（s）LW2-2202202.531.580100400.05（2）热稳定校验：I∞2tdz≤It2t其中tdz=tz+0.05β”,由β=I，/I∞=1查出短路电流周期分量等值时间tz=0.8S，忽略短路电流非周期分量。tdz=tz+0.05β”=tz=0.8SQk=I∞2tdz=1.8820.8＜It2t∴It²×tQk满足热稳定要求。（3）动稳定校验：ich≤imaxich=2.55I”=2.551.88=4.79imax=100KA满足动稳定要求。110kv出线断路器，母联断路器（1）选择Ug=110KVIgmax=P/(3COS×Un)=1601100.853=0.988KA选择LW2-132SF6断路器表4-3LW2-132SF6断路器参数表型号额定电压（kv）额定电流（ka）额定短路开断电流额定短路关合电流额定峰值耐受电流4秒热稳定电流全开断时间（s）14（ka）（ka）（ka）（ka）LW2-1321322.531.58010031.50.05（2）热稳定校验：I∞2tdz≤It2t其中tdz=tz+0.05β”,由β=I，/I∞=1查出短路电流周期分量等值时间tz=0.8S，忽略短路电流非周期分量。tdz=tz+0.05β”=tz=