主变选择的原则.docx
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主变选择的原则
1主变选择
1.1主变选择的原则：
主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等综合考虑确定
主变压器容量一般按变电所、建成后5~10年的规划负荷选择，并适当的考虑到远期的负荷发展，对于城网变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。
在有一‘二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。
如变电所可由中低压测电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。
装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。
具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三相三绕组变压器
110KV及以上电压的变压器绕组一般户均为YN连接；35KV采用YN连接或D连接，采用YN连接时，其中性点都通过消弧线圈或小电阻接地
1.2.1本站主变压器台数的确定
本站有三个电压等级，由于此终端变电站来字两个不同的电站，所以选用两台三相
三绕组的变压器，以后再根据负荷增长的需求扩建一台三绕组变压器。
由于近年经济的飞速发展，用户对电的需求增长迅速，又考虑到送入市区的220KV电力的十分昂贵，城市规划提供的站址路径十分困难，为充分利用条件应尽量加大输送容量。
1.2.2主变压器容量及型号的选择
变压器最大负荷按下式确定
Pn>=K0*（P0+P1+…….Pn）
式中：
K0——符合同时系数
对于装设有两台或三台主变的变电所，每台主变压器的额定容量SN通常按下式进行初选
Sn>=0.6*Smax
Smax——变电所的最大计算负荷
亦可按下式进行选择
Smax/（N*Sn）
N——为主变压器的台数
0.87——为最佳负荷率
经计算，本站选择2台240MVA的三相三绕组变压器，容量比100|/50/50.。
无励磁调压变压器作为主变压器。
负荷率的计算见计算书，110kv最大负荷率为91.4%35kv最大,最小负荷率78.4%总负荷率为84.9%
1.2.3变压器参数列表
容量MVA
调压范围
电压KV
空载损耗（KW）
短路损耗（KW）
阻抗电压
UI-2%
U1-3%
U2-3%
240
±2×2.5%
220/110/38.5
230
1080
14
24
9
2主接线的设计
经过对原始资料的分析可以了解到，本次设计中的变电所属于地区重要变电所，电压为220/110/35KV，220ＫＶ为电源侧，110KV侧和35KV侧为负载侧。
220KV本期2回交联电缆;110KV本期4回电缆回路；35KV30回电缆线路，一次配置齐全。
其中110KV本期4回电缆线路最大负荷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230MW；35KV侧负荷情况，远期最大负荷240MW,最小负荷是180MW；近期最大负荷是170MW，最小负荷是100MW。
35KV侧电缆出线共计30回，一次性配置齐全。
220KV为唯一的电源侧，35KV回路多，各类负荷都有，远期负荷较重。
因此：
（1）为保证供电可靠性，变电所装设有两台主变。
（2）220KV二回进线，不允许停电检修断路器，采用六氟化硫短路器，性能好检修周期长，因此采用双母线接线，不带旁路，既可以满足供电可靠性，而且减少了占地面积，已考虑到扩建要求，调度性及便于实验，有资料查得，对于变电所电气主接线，当能满足运行要求是，其高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器，且220KV专用旁路断路器价格昂贵，进出线回路又不多，因此综合考虑经济性和可靠性，220采用双母线。
（3）110KV侧4回路出线，不允许停电检修断路器，需保证其供电可靠性，同样亦采用双母线
（4）35KV侧出线回路较多，一、二类负荷所占比例较大，宜采用双母线分段接线形式，以高压开关柜代替断路器，更具有灵活性和可靠性，可以保证重要用户从不同回路引出两个电源对其供电，即当一段母线故障时，不间断供电。
站的电源来自两个不同的220KV变电站以保证高压侧的供电满足N-1原则。
对于220KV变电站宜尽量简化高压侧主接线和配电装置以保证高压侧的供电可靠性，并减少高压侧配电装置的占地，这也是全站减小占地的一项重要措施。
由于简化接线，以满足调度要求，并要求选用质量较高的，有足够流通容量的中低压侧配电装置，尤其是供出电力的中压测。
电气主接线图
3短路电流的计算
.3.1短路计算的条件
（1）电力系统中所有电源均在额定负载下运行
（2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置
（3）短路发生在短路电流为最大值时的瞬间
（4）所有电源的电动势相位角相等
（5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。
对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。
等值220kv系统:
XS1=0.1134XS0=0.1693
.3.2短路的计算
变压器:
U1%=0.5（U12%+U13%-U23%）=0.5（14+24-9）=14.5
U2%=0.5（U12%+U23%-U13%）=0.5（14+9-24）=-0.5
U3%=0.5（U13%+U23%-U12%）=0.5（24+9-14）=9.5
所以XT1=U1%×SB/（100×SN）=14.5×100/（100×240）=0.06042
XT2=U2%×SB/（100×SN）=0
XT3=U3%×SB/（100×SN）=9.5×100/（100×240）=0.0396
短路点选择
图3-1短路点分布图
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
F5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
图3-2
按近期最大运行方式所给参数进行短路计算：
X1=0.2668
XT1=0.06042
XT3=0.0396
IB1=0.2510
IB2=0.5020
IB3=1.560
4电气设备的选择
.4.1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≤Inbr
Ipt---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≤imax
imax---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≤It²t
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秒热稳定电流
其中tdz=tz+0.05β"²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。
4.1.1220kv出线断路器
LW2-220SF6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）
LW2-220
220
2.5
31.5
80
100
40
0.05
4.1.2母联断路器，变压器高压侧断路器
LW2-220SF6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）
LW2-220
220
2.5
31.5
80
100
40
0.05
4.1.3110kv出线断路器，母联断路器
LW2-132SF6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（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）
LW2-132
132
2.5
31.5
80
100
31.5
0.05
4.1.4变压器中压侧断路器
LW2-132SF6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（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）
LW2-132
132
2.5
31.5
80
100
31.5
0.05
4.1.5变压器低压侧断路器
LW2-132SF6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（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）
ZN23-35
35
1.6
25
63
63
25
0.05
4.1.635kv出线断路器
ZN23-35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）
ZN23-35
35
1.6
25
63
63
25
0.05
4.2隔离开关
隔离开关形式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定。
参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件。
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）动稳定：
ich≤imax
（4）热稳定：
I²·tdz≤It²·t
4.2.1220kv隔离开关
GW4—220隔离开关参数
型号
额定电压（kv）
额定电流（ka）
额定峰值耐受电流（ka）
热稳定电流（ka）
GW4-220
220
1.25
80
31.5
4.2.2110kv隔离开关
GW4—110隔离开关参数表
型号
额定电压（kv）
额定电流（ka）
额定峰值耐受电流（ka）
热稳定电流（ka）
GW4-110
110
0.63
50
20
4.2.335kv隔离开关
GN1-35隔离开关参数表
型号
额定电压（kv）
额定电流（ka）
额定峰值耐受电流（ka）
热稳定电流（ka）
GN1-35
35
0.6
52
20
4.3电流互感器
电流互感器的选择和配置应按下列条件：
（1）型式：
电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。
对于6～20KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。
对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。
有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。
（2）一次回路电压：
Ug≤Un
Ug为电流互感器安装处一次回路工作电压，Un为电流互感器额定电压。
（3）一次回路电流：
Ig·max≤I1n
Ig·max为电流互感器安装处一次回路最大工作电流，I1n为电流互感器原边额定电流。
当电流互感器使用地点环境温度不等到于+40℃时，进行修正。
修正的方法与断路器In的修正方法相同。
（4）准确等级：
电流互感器准确等级的确定与电压互感器相同，需先知电流互感器二次回路接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求最高的表计来选择。
（5）动稳定：
内部动稳定ich≤
式中Kdw电流互感器动稳定倍数，它等于电流互感器级限通过电流峰值idw与一次绕组额定电流I1n峰值之比，即
Kdw=idw/（
I1n）
（6）热稳定：
I2
tdz≤（I1nKt）2
Kt为电流互感器的1秒钟热稳定倍数。
4.3.1220kv出线，母联处电流互感器
（1）形式：
采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式
（2）电压：
Ug=220KV
（3）电流：
Ig·max=1.02KA
（4）准确等级：
采用0.5级，根据以上条件选择LCLWD1-220，额定变比4×300/5，热稳定倍数60，动稳定倍数60
校验：
①电压：
Ug=Un
②电流：
Ig·max〈In
③动稳定：
Ich=2.40KA,
IchKd=
×1.2×60=101.82KA,
IchKd>Ich④热稳定：
Qk=0.708KA2·S,（I1NKT）2=（1.2×60）2=5184KA2·S
Qk<（I1NKT）2满足
4.3.2变压器中压侧电流互感器
（1）形式：
采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式
（2）电压：
Ug=110KV
（3）电流：
Ig·max=0.988KA
（4）准确等级：
采用0.5级，根据以上条件选择LCWD-110，额定变比2×600/5，热稳定倍数75，动稳定倍数130
校验：
①电压：
Ug=Un
②电流：
Ig·max〈In
③动稳定：
Ich=3.92KA,
IchKd=
×1.2×130=220.6KA
IchKd>Ich
④热稳定：
Qk=1.89KA2·S,（I1NKT）2=（1.2×75）2=8100KA2·S
4.3.335kv电流互感器
35KV电缆侧电流互感器的选择：
（1）形式：
采用树脂浇注绝缘结构的独立式结构
（2）电压：
Ug=35KV
（3）电流：
Ig·max=1.56KA
（4）准确等级：
采用0.5级，根据以上条件选择LCW-35，额定变比1000/5，热稳定倍数65，动稳定倍数100
校验：
①电压：
Ug=Un
②电流：
Ig·max〈In
③动稳定：
Ich=19.6KA,
IchKd=
×0.2×215=60.811KA,
IchKd>Ich④热稳定：
Qk=47.2KA2·S,（I1NKT）2=（0.2×120）2=576KA2·S
Qk<（I1NKT）2满足
4.4电压互感器
电压互感器的选择：
35－110KV的配电装置，一般釆用油浸绝缘结构的电压互感器，220KV以上，一般釆用电容式电压互感器。
当需要和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器，或有第三绕组的单相电压互感器组。
电压互感器三个单相电压互感器接线，主二次绕组连接成星形，以供电给测量表计，继电器以及绝缘电压表，对于要求相电压的测量表计，只有在系统中性点直接接地时才能接入，附加的二次绕组接成开口三角形，构成零序电压滤过器供电给继电器和接地信号（绝缘检查）继电器。
（1）一次电压U1：
1.1Un>U1>0.9Un，Un为电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压波动范围，即±10%Un。
（2）二次电压：
电压互感器二次电压，应根据使用情况，按下表选用所需的二次额定电压。
表4-10JCC-220互感器参数表
绕组
主二次绕组
附加二次绕组
高压侧接入方式
接于线电压上
接于相电压上
用于中性点直接接地系统中
用于中性点不接地或经消弧线圈接地系统中
二次额定电压（V）
100
100/
100
100/3
（3）准确等级
电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级。
用于电度表准确度不低于0.5级，用于电压测量，不应低于1级，用于继电保护不应低于3级。
（4）二次负荷
Sn是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下，电压互感器的额定容量。
S2是二次负荷，它与测量仪表的类型，数量和接入电压互感器的接线方式有关，电压互感器的三相负荷经常是不平衡的，所以通常用最大一相的负荷和电压互感器一相的额定容量相比较。
4.4.1220kv母线处电压互感器
220KV侧母线所连的电压互感器的选择，选用JCC-220型电压互感器：
表4-11JCC-220型电压互感器参数表
型 式
额定变比
在下列准确等级下的额定容量
最大容量（VA）
屋外单相
JCC－220
0.5
1
3
2000
500
1000
4.4.2110kv电压互感器
110KV侧母线所连的电压互感器的选择，选用JCC-110型电压互感器：
表4-12JCC-110型电压互感器参数表
型 式
额定变比
在下列准确等级下的额定容量
最大容量（VA）
屋外单相
JCC－110
0.5
1
3
2000
500
1000
2000
4.4.335kv电压互感器
35KV侧母线所连的电压互感器的选择，选用JDX6-35型电压互感器：
表4-13JDX6-35型电压互感器参数表
型 式
额定变比
在下列准确等级下的额定容量
最大容量（VA）
（屋内式）三相
JDX6－35
0.5
1
3
1200
150
250
600
4.5母线
母线应根据具体使用情况按下列条件选择和校验：
（1）型式：
载流导体一般采用铝质材料，回路正常工作电流在4000A及以下时，一般选用矩形导体。
在4000～8000A时，一般选用槽形导体。
110KV及以上高压配电装置，一般采用软导线。
当采用硬导体时，宜用铝锰合金管形导体。
（2）按最大持续工作电流选择导线载面S，即
Ig·max≤K
Iy
式中Iy——相应于某一母线布置方式和环境温度为+25℃时的导体长期允许载流量。
K
——温度正系数
（3）按经济电流密度J选择：
在选择导体载面S时，除配电装置的汇流母线、厂用电动机的电缆等外，长度在20m以上的导体，其截面S一般按经济电流密度选择。
即
Sj=
（mm2）
式中J——导体的经济电流密度，按此条件选择的导体截面S，应尽量接近经济计算截面Sj。
当无合适规格导体时，允许小于Sj。
（4）热稳定校验：
按上述情况选择的导体截面S，还应校验其在短路条件下的热稳定。
母线的校验公式为：
S≥Smin=
（mm2）
式中Smin——根据稳定决定的导体最小允许截面（mm2）；
C——热稳定系数；
——稳态短路电流（KV）；
tdz——短路电流等值时间（s）。
（5）动态稳定校验：
σmax≤σy
式中σy——母线材料的允许应力（硬铝σy为69×106Pa,硬铜为157×106）；
σmix——作用在母线上的最大计算应力。
对于输电线路应校验线路电压损失。
对于发电厂、变电所内的导体，由于相对距离较短，电压损失不严重，所以可不较验。
4.5.1110kv和220kv的选择
110KV侧母线，由断路器最大回路工作电流Ig·max=0.988KA，选择LGJ-120
220KV侧母线，由断路器最大回路工作电流Ig·max=1.02KA，选择LGJ-120
4.5.135KV侧母线
35KV侧母线,由断路器最大回路电流值可知，Ig·max=3.3KA回路正常工作电流在4000A以下,选用矩形导体。
条件为相间距a=0.75m，绝缘子跨距l=1.2m，母线保护时间tpr=0.5s，选h×b=125×10,三条平放，长期允许载流量3903A。
4.6电缆
电缆应按下列选择及校验
（1）型式：
应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式。
①明敷（包括架空、隧道、沟道内等）的电缆，一般选用裸钢带铠装或塑料外护层电缆。
在易受腐蚀地区应选用塑料外护电缆。
在需要使用钢带铠装电缆时，宜选用二级外护层型式。
②直埋敷设时，一般选用钢带铠装电缆。
在潮湿或腐蚀性土壤的地区，应带有塑料外护层。
③三相交流系统的单芯电力电缆，要求金属护外层采用一端接地时，在潮湿地区，外护层宜选用塑料挤包的型式。
电力电缆除充油电缆外，一般采用三芯铝芯电缆。
（2）按额定电压选择：
Ug·max≤Un
（3）按最大持续工作电流选择电缆截面S：
Ig·max≤KIy
K=
上二式中K——温度修正系数。
TM——电缆芯最高工作温度（℃）；
T1——对应于额定载流量的基准环境温度（℃）；
T2——实际环境温度；
Iy——对应于所选用电缆截面S、环境温度为+25℃时，电缆长期允许载流量（A）。
（4）按经济电流密度选择导体截面以及允许电压降的校验，与裸导体计算相同。
（5）热稳定校验：
S≥Smin=
式中C——热稳定系数。
4.6.135kv电缆的选择与校验
Ig·max==0.155kA
（1）型式：
热阻系数为80℃·cm/ω,IN=230A,直埋敷设型号为ZQF2-35截面积185mm2
（2）校验：
①电压：
Ug=Un
②电流：
K=
=1
KIy=1×230A>Ig·max=155KA
③热稳定：
Smin=
==160mm2④动稳定：
由厂家来保证。
4.6.2110kv电缆的选择与校验
Ig·max==0.155kA
（1）型式：
热阻系数为80℃·cm/ω,IN=326A,直埋敷设型号为ZQCY22-110截面积100mm2
（2）校验：
①电压：
Ug=Un
②电流：
K=
==1
KIy=1×326>Ig·max=247A
③热稳定：
Smin=
==64.1mm2④动稳定：
由厂家来保证。
4.6.3220kv电缆的选择与校验
Ig·max==0.155kA
（1）型式：
热阻系数为80℃·cm/ω,IN=534A,直埋敷设型号为ZQCY22-220截面积400mm2
（2）校验：
①电压：
Ug=Un=220KV
②电流：
K=
==1
KIy=1×534>Ig·max=0.51KA
③热稳定：
Smin=
==19.6mm2④动稳定：
由厂家来保证。
4.7避雷器的选择
避雷器是一种保护电器，用来保护配电变压器，电站和变电所等电器设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害。
大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致。
避雷器有两种：
（1）阀型避雷器按其结构的不同，又分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器；
（2）管型避雷器，利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭。
用于线路作为防雷保护。
4.7.1变压器中性点的阀型避雷器的选择
选择FZ－110避雷器
表4-
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