电力系统自动化发电厂主系统课程设计地区变电站设计Word格式.docx
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当地年最高气温42℃，年平均气温25℃，其他气象条件（如台风，地震，海拔等）不作考虑。
第二节电气主接线设计
分析原始资料可知，该变电站为地区重要变电站，应以保证可靠性为主，同时要考虑各种运行状态的灵活性，即操作方便性，调度的方便性，扩建的方便性及经济性。
首先设计各母线的主接线方式。
对于220KV电压等级，由于进出线为6回，属于进出线为比较点情况，因此对220KV母线可采用双母线接线，其具有供电可靠，调度灵活，扩建方便等有点。
此外对220V母线也可采用双母线接线，其具有供电可靠，调度灵活，扩建方便的优点，此外对220KV母线也可采用一台半断路器接线，其也具有双母线接线的优点，这样220KV母线可采用这两种接线形式。
对于110KV电压等级，由于进出线为10回，进出线数较大，同时考虑到供电的可靠性，则对110KV母线采用双母线带旁路的形式。
对于35KV电压等级，由于进出线为8回，进出线数也较大，考虑到供电的可靠性，则对35KV也采用双母线带旁路的形式。
主变压器容量
由于该站为220KV，所以取0.7，同时一期只有两台主变，所以你n=2，则
故取
则两台变压器为互为备用，可以保证当一台变压器出现故障，另一台提供最大负荷。
现在就可以确定主接线：
第一种方案如下页图所示。
第二种方案：
其110KV和35KV母线主接线形式一样，只有220KV母线主接线采用一台半断路器，所以只画出220KV母线主接线形式，110KV和35KV同方案一，如下图所示。
比较两种方案，由于这两种方案只有220KV母线主接线形式不同，只需比较220KV主接线，双母线和一台半断路器都具有供电可靠，运行方式灵活，扩建方便，这一点上两方案都可以。
但经济上比较可发现方案二要比方案一多用一台断路器。
这会加大投资，并增加运行费用，因此选用方案一。
方案一
方案二
第三节站用电接线图
由于该地区变电站属于中型变电站，站用电会比发电厂用电少很多，在有人值班的地方变电站的用电设备有：
变压器的冷却风扇、蓄电池的充放电设备或整流操作设备、检修设备、断路器或操作机构的加热设备及采暖、通风、照明、供水设备等。
其站用负荷在200~500KVA之间。
为保证供电可靠，采用2台500KV变压器，他们之间互为备用，同时向变电站供电。
站用电的电压为380/220V，所用电源的引接一般都是从变电站较低压母线上引接，则站用电接线图如下图所示：
经过数据型号选择，选取：
项目
数据
型号
S9-500/35
变比
35/0.4
空载损耗
1.03KW
短路损耗
6.9KW
空载电流
1.3%
阻抗电压
6.5%
第二章短路电流计算
短路电流计算时，需要对220KV、110KV、35KV处母线进行短路。
在计算过程中，需要用到变压器等效阻抗。
故现在先选择变压器型号，则可确定变压器相关参数。
通过参考电气设备手册，则选用如下型号：
SSPS27-180M/220，具体数据如下：
高压容量
180
中压容量
低压容量
90
高压
220±
8×
1.5%
中压
115
低压
37.5
I0%
0.38
ΔP0（KW）
165
高-中负载损耗
700
高-低负载损耗
206
中-低负载损耗
137
高-中阻抗电压
13.1
高-低阻抗电压
21.5
中-低阻抗电压
7.2
变压器阻抗计算：
由于该三绕组变压器高、中、低的容量比为100/100/50，在求绕组阻抗时需要进行折算，但在做阻抗电压百分数，已经折算到各个绕组中通过对应于变压器额定容量的电流时的值，因此，对于三绕组变压器，其短路电压不再需要进行折算，计算各绕组的短路电压：
取基准容量为100MVA，基准电压为各母线的电压等级，则要求出以基准量为所对应的标幺值。
三绕组等值阻抗如下图：
系统归算到220KV母线上
则主接线图等效电路图：
化简等效图：
其中：
在1处短路时电路图（220KV处）
在2处短路时电路图（110KV处）
在3处短路时等效电路
第一节主要电气设备的选择
电气设备的选择原则是要保证电气设备可靠地工作，必须按正常工作条件选择，并按短路校验其热稳定和动稳定。
首先按正常工作条件西选择，它包括按额定电压选择和按额定电流选择。
按额定电压选择，电气设备的额定电压UN就是其铭牌上标出的线电压另外还规定有允许最高工作电压Ualm，由于电力系统负荷的变化，调压及接线方式的改变而引起功率分布和网络阻抗变化等原因，往往使得电网某些部分的实际运行电压高于电网的额定电压UNS。
因此，所选电气设备的允许最高工作电压Ualm不得低于在电网的最高运行电压USM，即：
对于电缆和一般电器，Ualm较UN高10%~15%即：
而对于电网，由于电力系统采取各种调压措施，电网的最高运行电压USM通常不超过电网额定电压UN的10%即：
可见，只要UN不低于UNS，就能满足，所以一般可按下式进行选择：
由于不考虑其他气象条件（台风、地震、海拔）影响、则按额定电压选择方法即可。
按额定电流选择
电气设备的额定电流IN是在额定环境条件下，电气设备长期允许电流。
我国规定电气设备的一般额定环境条件为：
额定环境温度QN、裸导体和电缆的QN为25℃，断路器、隔离开关、穿墙套管、电流互感器、电抗器等电器的QN为40℃。
当实际环境条件不同于额定环境条件时，电气设备的长期允许电流Ial应作修正，经综合修正后的Ial不得低于在回来可能运行方式下的最大持续工作电流Imax，即：
式中，K-综合修正系数，Imax-电气设备所在回路的自大持续工作电流
根据设计任务书中给的原始资料，可知各电气设备基本上都工作在额定的环境条件下，则K=1，则有：
则按正常工作条件来选择断路器。
对于220KV处的断路器
它的额定工作电压为220KV，则断路器的额定电压应大于等于220KV，断路器的额定电流
则该断路器处可能出现运行最大持续工作电流Imax应为：
则
根据以上条件，查电气设备手册可找到如下型号断路器LW4-220，性能参数如下
断路器型号
LW4-220
额定电压（KV）
220
最高工作电压（KV）
252
额定电流（A）
3150
额定开断电流（KA）
40
动稳定电流（峰值）（KA）
100
热稳定电流（KA）
31.5（4s）
固有分闸时间（S）
0.04
对于110KV处断路器
它的工作额定电压为110KV，则断路器的额定电压UN≥110KV。
它的额定电流：
则断路器处可能出现最大运行持续电流Imax应为：
则根据以上条件查电气设备手册选择断路器：
LW6-110I
数据参数：
110
126
31.5
125
50（3s）
对于35KV处断路器，
它的工作额定电压为35KV，则断路器的额定电压
它的额定电流
选择型号为DW13-351I的变压器，具体参数如下：
DW13-351I
35
40.5
1600
80
0.06
按正常工作环境来选择隔离开关
对于220KV处隔离开关
它的额定工作电压
额定电流
查电气设备手册，选择型号为GW4-220的隔离开关，具体数据如下：
隔离开关型号
GW4-220
2000
动稳定电流（峰值）（A）
4s热稳定电流（KA）
50
对于110KV处隔离开关
查电气设备手册，选择型号为GW4-110的隔离开关，具体数据如下
GW4-110
对于35KV处隔离开关
查电气设备手册，选择型号为GW5-35Ⅱ/1250的隔离开关，具体数据如下:
GW5-35Ⅱ/1250
1250
第二节电气设备的校验
电气设备的校验都是在短路情况下进行校验的。
为使所选电气设备具有足够的可靠性，经济型和合理性，并在一定时期内能适应系统发展的需要，作为校验用的短路电流应按以下条件确定
⑴接线。
其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能并列运行的方式。
⑵短路种类。
导体在电气的动、热稳定及电气的开断电路，一般按三相短路校验。
若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单向，两相接地短路较三相短路严重，则热稳定按严重情况校验。
⑶短路计算点。
应选择通过校验对象的单路电流为最大的那些点作为短路计算对两侧都有电源的电气通常是将电气两侧的短路点进行比较，选出其中流过电器的管路电流较大的一点。
校验电气设备的热稳定和开断能力时，必须合理地确定短路计算时间。
校验热稳定的短路时间tK，即机选短路电流热效应QK的时间tK：
式中：
：
后备继电保护动作时间，单位s
断路器开断时间，单位s
断路器固有分闸时间，单位s
:
断路器燃弧时间，单位s（少油断路器为0.04~0.06s，SF6及压缩空气断路器为0.02~0.04s）
电气设备应满足：
制造厂规定的允许通过电器的热稳定电流
制造厂规定的允许通过电器的热稳定时间
短路电流通过电器时所产生的热效应
短路时的短路电流
从短路到切除故障时间
从短路开始到
的时间
tK时切除故障的短路电流
电气设备应满足动稳定条件为：
电器允许通过的动稳定电流
短路冲击电流峰值，一般高压短路时取2.55
，
为单路电流周期分量的起始值
同时也应注意一下集中情况，可不校验热稳定或动稳定：
⑴用熔断器保护的电气，其热稳定有熔断时间保证，故可不校验热稳定；
支柱绝缘子部流过电流，不用校验热稳定。
⑵用限流熔断器保护的设备，可不校验动稳定：
电缆因固有足够的强度，可不校验动稳定。
⑶电压互感器的及装设在回路中的裸导体和电器，可不校验动、热稳定。
现在开始对电气设备进行校验
先对220KV处断路器隔离开关进行校验
短路时间：
查阅短路电流计算曲线得：
由于tk>
1，不计非周期热效应，短路电流热效应Qk等于周期分量效应Qp，即：
冲击电流：
下表为断路器、隔离开干有关参数，并与计算器数据比较：
计算数据
UN（kv）
Imax（A）
525
I’’（KA）
14.6
ish（KA）
37.23
Qk（KA2s）
615
LW4-220断路器
Ies（KA）
6400
GW4-220断路器
-
10000
110KV处断路器隔离开关进行校验
1155
13.5
34.4
452
7500
3969
对35KV处断路器隔离开关进行校验
30.5
77.8
2326
经校验断路器、隔离开关均满足要求，则该地区变电站主接线和主要电气设备的选择完成。
主要设备清单
设备型号
数量
单价（万元）
SSPS27-180M/220
2（3）
148.1
2
1.46
DW13-351i
13（14）
23.49
85.4
9（10）
204.5
GW5-35Ⅱ
36（39）
20（23）
参考文献
1、电力工程设计手册（1、2）
2、电气工程设计手册（1、2）
3、发电厂电气主系统课程设计参考资料天津大学编
4、发电厂电气部分中国电力出版社熊信银编
5、工厂供电山西机械出版社苏文成编写
6、电力系统分析、中国电力出版社夏道止编
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