论文 10kv变电所设计

（1）待设计的变电站为一发电厂升压站

（2）计划安装两台200MW汽轮发电机机组

发电机型号：QFSN-200-2 Ue=15750V Cos=0.85 Xg=14.13%

Pe=200MW

（3）220KV，出线五回，预留备用空间间隔，每条线路最大输送容量200MVA，Tmax=200MW （4）当地最高温度41.7℃，最热月平均最高温度32.5℃，最低温度-18.6℃，最热月地面

下0.8米处土壤平均温度25.3℃。

（5）厂用电率为8%，厂用电电压为6KV，发电机出口电压为15.75KV。 （6）本变电站地处8度地震区。

（7）在系统最大运行方式下，系统阻抗值为0.054。

（8）设计电厂为一中型电厂，其容量为2×200 MW=400 MW，最大机组容量200 MW，向

系统送电。

（9）变电站220KV与系统有5回馈线，呈强联系方式。

说明书

主变压器的选择

对于200MW及以上的的发电机组，一般与双绕组变压器组成单元接线，主变压器的容量和台数与发电机容量配套选用。

对于中、小型发电厂应按下列原则选择：

（1） 为节约投资及简化布置，主变压器应选用三相式。

（2） 为保证发电机电压出线供电可靠，接在发电机电压母线上的主变压器一般不

少于两台。在计算通过主变压器的总容量时，至少应考虑5年内负荷的发展需要，并要求；在发电机电压母线上的负荷为最小时，能将剩余功率送入电力系统；发电机电压母线上的最大一台发电机停运时，能满足发电机电压的最大负荷用电需要；因系统经济运行而需限制本厂出力时，亦应满足发电机电压的最大负荷用电。

发电机与主变压器为单元连接时，主变压器的容量可按下列条件中的较大者选择： （1）按发电机的额定容量和扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度。

（2）相数的选择：主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。

当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电所，均应选用三相变压器。 （3）绕组数量和连接方式的选择

对于200MW及以上的机组，其升压变压器一般不采用三绕组变压器。因为在发电机回路及厂用分支回路均采用分相封闭母线，供电可靠性很高，而大电流的隔离开关发热问题比较突出，特别是设置在封闭母线中的隔离开关问题更过多；同时发电机回路断路器的价格极为昂贵，故在封闭母线回路里一般不设置断路器和隔离开关，以提高供电的可靠性和经济性。此外，三绕组变压器的中压侧，由于制造上的原因一般不希望出现分接头，往往只制造死接头，从而对高、中压侧调压及负荷分配不利。这样采用三绕组变压器就不如用双绕组变压器加联络变压器灵活方便。

（4）主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却，强迫导向油循环冷却。

在发电厂水源充足的情况下，为了压缩占地面积，大容量变压器也可采用强迫油循环水冷却。

强迫油循环水冷却方式散热效率高，节约材料，减少变压器本身尺寸。 根据以上条件，所选变压器型号为：SSP-26000 型号及容量（KVA） SSP-26000

电气主接线选择

发电厂电气主接线是电力系统接线的主要组成部分。它表明了发电机、变压器、线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成发电、变电、输配电的任务。它的设计，直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。

设计原则 1．

合理的确定发电机的运行方式

确定运行方式总的原则是安全、经济地发、供电。

承担基荷的发电机，要求设备利用率高，年利用小时数在5000h以上；承担腰荷的发电机、设备利用小时数为3000~5000h；承担峰荷的发电机，设备利用小时数在3000h以下。

对具体的发电厂来说，200MW及以上的大型汽轮发电机热效率高，供热式发电机按热负荷曲线工作。 2．

接线方式

低压侧电压（KV） 15.75 Y0/△-11 连接组 损耗 空载 短路 阻抗电空载电压（%） 流（%） 14 0.963 232 1460 大型发电厂（总容量1000MW及以上，单机容量200MW以上），一般距负荷中心较远，电能需要用较高电压输送，故宜采用简单可靠的单元接线方式，如发电机-变压器单元接线，或发电机-变压器-线路单元接线，直接接入高压或超高压系统。

中型发电厂（总容量200~1000MW、单机50~200MW）和小型发电厂（总容量200MW以下、单机50MW以下），一般靠近负荷中心，常带有6~10KV电压级的近区负荷，同时升压送往较远用户或与系统连接。发电机电压超过10KV时，一般不设机压母线而以升高电压直接供电。全厂电压等级不宜超过三级（即发电机电压为1级，设置升高电压1~2级）。采用扩大单元接线时，组合容量一般不超过系统容量的8~10%。

对于6~220KV电压配电装置的接线，一般分为两大类：其一为母线类，包括单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线；其二为无母线类，包括单元接线、桥形接线和多角形接线等。应视电压等级和出线回数，酌情选用。 单母线接线：

优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置 缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）故障或检修

，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电。

适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器

单母线分段接线： 优点：

1 用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电 2 当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 缺点：

1 当一段母线或母线隔离开关故障时或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电 2 当出线为双回路时，常使架空线出现交叉跨越。 3 扩建时需向两个方向均衡扩建 适用范围：

1 6~10KV 配电装置出线回路数为6回及以上 2 35~63KV 配电装置出线回路数为4~8回 3 110~220KV 配电装置出线回路为3~4回

双母线接线

优点：

1 供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。 2 调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

3 扩建方便。像双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母分段那样导致出线交叉跨越。

4 便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。 缺点：

1 增加一组母线，每回路就需要增加一组母线隔离开关。

2 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围：

（1）6~10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时

（2）35~63KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多，负荷较大时 （3）110~220KV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110~220KV配电装置在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上。

双母线分段接线： 分段原则：

1 当进出线回路数为10~14回时，在一组母线上用断路器分段 2 当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段 3 在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器

4 为了限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段

单断路器双母线接线的主要缺点：

1 在倒换母线操作过程中，须使用隔离开关按等电位原则进行切换操作，因此，在事故情况下，当操作人员情绪紧张时，很容易造成误操作。

2 工作母线发生故障时，必须倒换母线，此时，整个配电装置要短时停电

3 这种接线使用的母线隔离开关数目较多，使整个配电装置结构复杂，占地面积和投资费用也相应增大

为克服上述缺点，采取如下补救措施：

1 为了避免在倒闸操作过程中隔离开关误操作，要求隔离开关和对应的断路器间装设闭锁装置，（机械闭锁或电气闭锁），同时要求运行人员必须严格执行操作规程，以防止带负荷开、

合隔离开关，避免事故的发生。

2 为了避免工作母线故障时造成整个装置全部停电，可采用两组母线同时投入工作的运行方式。

3 为了避免在检修线路断路器时造成该回路短时停电，可采用双母线带旁路母线的接线。 采用上述措施后，单断路器双母线接线具有较高的的供电可靠性和运行灵活性。

双断路器双母线接线：

优点：任何一组运行母线或断路器发生故障或进行检修时，都不会造成装置停电，各回路均用断路器进行操作，隔离开关仅作检修时隔离电压之用。因此，这种接线工作是非常可靠与灵活，检修也很方便。

缺点：这种接线要用较多的断路器和隔离开关，设备投资和配电装置的占地面积也都相应增加，维修工作量也较大。

一台半断路器双母线接线：

优点：这种接线具有环形接线和双母线接线的优点，供电可靠性高，运行灵活，操作、检修方便，当一组母线停电检修时，不需要切换回路，任意一台断路器检修时，各回路仍按原接线方式进行，也不需要切换；隔离开关不做操作电器使用，只在检修电气设备时作为隔离电源用。

缺点：所配用的断路器数目较单断路器双母线要多，维修工作量增大，设备投资及变电所的占地面积相应增大。其次。这种接线继电保护也较其他接线复杂，且接线本身的特点要求电源数和出线数最好相等。当出线数目较多时，不可避免会出现引出线路方向不同，将造成设备布置上的困难。

选择一台半断路器双母线接线与单断路器双母线接线进行详细比较 可靠性 一台半断路器双母线 在检修和故障相重合的情况下，停运的回路不超过两回 单断路器双母线 可以轮流检修一组母线而不致使供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电；检修任意一回路的母线隔离开关，只停该回路。 灵活性 1 多为环形供电，调度灵活。但是停运一个回路需要两台断路器，母线故障时，接线内潮流变化大。 2 隔离开关只作为检修电器，不作为操作电器，处理事故时，用断路器操作，消除事故迅速。检修断路器时，不需要带旁路操作 1 工作母线发生故障时，可将全部回路切换到备用母线上，从而迅速恢复正常工作，但需短暂停电 2 检修任意工作回路的断路器时，可以利用母联断路器来替代，而不致使该回路供电长期中断 3 需要对任意回路单独进行电气试验时，可以将该回路切换到备用母线上 可扩建性 不如单断路器双母线接线扩建容易 便于扩建。可以任意向两侧延伸扩建，不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，扩建施工时不会引起原有回路停电 经济性 设备投资：8个回路时，两种接线相等。 7回及以下，单断路器双母线接线较贵 9回及以下，一台半断路器双母线接线较贵 占地面积：1 当一台半断路器接线为常规三列式顺序布置时，因一个间隔可以双侧出线，占地面积比较少。 2 当一台半断路器接线的常规布置应用于发电厂时，为避免纵向布置的大机组出线偏角过大，常需改变配电装置布置形式，扩大占地面积30%~50% 选择：单断路器双母线接线

短路电流计算

一、短路电流计算的目的

在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几个方面：

（1） 在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制

短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。

（2） 在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，

同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。

（3） 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。 （4） 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 （5） 接地装置的设计，也需用短路电流。

二、短路电流计算的一般规定

验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。 1．

计算的基本情况

（1） 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；

（2） 所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； （3） 短路发生在短路电流为最大值的瞬间； （4） 所有电源的电动势相位角相同；

（5） 应考虑对短路电流值有影响的所有的元件，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安全电流有效值时才予以考虑。

2．

接线方式

计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 3．

计算容量

应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后5~10年）。 4．

短路种类

一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的进行校验。 5．

短路计算点

在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。

三、计算步骤

在工程设计中，短路电流的计算通常采用使用曲线法。步骤如下： （1） 选择计算短路点

（2） 画等值网络（次暂态网络）图 1）

首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗Xd〞。

2）

选取基准容量Sb和基准电压Ub（一般取各级的平均电压）。

3） 4）

将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗。 绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。

（3） 化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需将等值网络分别化简为以短路

点为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗Xnd。

（4） 求计算电抗Xjs。

（5） 由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期份量标幺值（运算曲线只做到Xjs=3.5） （6） 计算无限大容量（或Xjs≥3）的电源供给的短路电流周期分量。 （7） 计算短路电流周期分量有名值和短路容量 （8） 计算短路电流冲击值

（9） 计算异步电动机供给的短路电流 （10）绘制短路电流计算结果表

电气设备的选择 一般原则

（1） 应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需

要；

（2） 应按当地环境条件校核； （3） 应力求技术先进和经济合理； （4） 选择导体时应尽量减少品种； （5） 扩建工程应尽量使新老电器型号一致；

（6） 选用新的产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格.

电气设备和载流导体选择的一般条件： 1．

按正常工作条件选择

（1） 额定电压。

所选电气设备和电缆的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。一般电气设备和电缆的最高允许工作电压：当额定电压在220KV及以下时，为1.15Ue

（2） 额定电流。

所选电气设备的额定电流Ie，或载流导体的长期允许电流Iy不得小于装设回路的最大持续工作电流Imax，即应满足条件Ie（或Iy）≥Imax

2． 按短路状态校验 （1）热稳定校验

当短路电流通过被选择的电气设备和载流导体时，其热效应不应超过允许值，即应满足下列条件：

Qd≤Qy 或 Qd≤Irt

2

式中 Qd：短路电流的热效应 Qy：电气设备和载流导体的

Ir：设备给定的在ts内允许的热稳定电流（有效值）

短路电流持续时间t，应为继电保护动作时间tb与断路器全分闸时间tdf之和。即：t=tb+tdf （2）动稳定校验

被选择的电气设备和载流导体，通过可能最大的短路电流值时，不应因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏，即应该满足条件： ich≤idw 或 Ich≤Idw

式中： ich、Ich ：三相短路冲击电流的幅值和有效值

idw、Idw ：设备允许通过的动稳定电流（极限电流）峰值和有效值

用断路器保护的电气设备和载流导体，可不校验热稳定，除用有限流作用的熔断器保护者外，它们仍应校验动稳定；电缆不校验动稳定；用熔断器保护的电压互感器回路，可不校验动热稳定。

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，还应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。 断路器选择的具体技术条件简述如下：

（1）电压：Ug（电网工作电压）≤Un。 （2）电流：Ig.max（最大持续工作电流）≤In。

由于高压开断电器没有连续过载能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能的运行方式下回路持续工作电流的要求，即最大持续工作电流Ig.max。 （3）开断电流（或开断容量）：

Idt≤Ibr（或Sdt≤Skd）

式中 Idt：断路器实际开断时间t秒的短路电流周期分量；

Sdt：断路器t秒的开断容量； Ibr：断路器的额定开断电流； Skd：断路器额定开断容量。

断路器的实际开断时间t，为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之和。

（4）动稳定：

ich≤imax

式中： imax：断路器极限通过电流峰值； ich ：三相短路电流峰值。 （5）热稳定：

I∞tdz≤Itt

2

2

式中： I∞：稳态三相短路电流；

tdz：短路电流发热等值时间（又称假象时间）； It：断路器t秒热稳定电流。

（6）过电压：当断路器用于切、合架空输电线时，若220kv线路超过200km，330kv线路长度超过250km时，应交验其过电压倍数。 根据以上条件，所选断路器的型号为：LW-220 型号 电压额定电流（A） 电流容量额定开断能力 极限通过电流关合电流峰值热稳定电合闸时间固有分闸全开断时自动重合（kA） 额定 最大 （kA） 流（3s）（s） 时间(kA） （s） 间（s） 闸无电流间隔时间（s） （kA） （MVA） （峰值kA） LW-220 220 252 3150 40 15000 100 100 40 ≤0.15 ≤0.04 0.06 0.03

隔离开关的选择

隔离开关型式的选择，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。 选择的技术条件：

（1）电压：Ug（电网工作电压）≤Un。 （2）电流：Ig.max（最大持续工作电流）≤In。

由于高压开断电器没有连续过载能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能的运行方式下回路持续工作电流的要求，即最大持续工作电流Ig.max。 （3）动稳定：

ich≤imax

式中： imax：断路器极限通过电流峰值； ich ：三相短路电流峰值。 （4）热稳定：

I∞tdz≤Itt

式中： I∞：稳态三相短路电流；

tdz：短路电流发热等值时间（又称假象时间）； It：断路器t秒热稳定电流。

根据以上条件，所选隔离开关型号为：GW6-220GD

型号 额定电压（kV） 额定电流（A） 动稳定电流热稳定电流（s）2

2

（kA） GW6-220GD

母线选择：

220 1000 50 （kA） 21(5) （1）型式：载流导体一般采用铝质材料。对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部，或采用硬铝导体穿墙套管有困难时，以及对铝有较严重腐蚀场所，可选用铜质材料的硬裸导体。

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。对于容量为200MW及以上的发电机引出线和厂用电源、电压互感器等分支线，应采用全连式分相封闭母线。容量200~225MW发电机的封闭母线，一般采用定型产品，如选用非定型产品时，应进行导体和外壳发热、应力、以及绝缘子抗弯的计算，并校验固有振动频率。

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截面S，即

IgmaxKIg

式中： Ig：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。

Kg：温度修正系数。

（3） 按经济电流密度J选择：

在选择导体截面S时，除配电装置的汇流母线、厂用电动机的电缆外，长度都在20m以上的导体，其截面S一般按经济电流密度选择。即：

SjIgmaxJ(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，应尽量接近计算截面Sj。当

无合适规格导体时，应允许小于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。

裸导体热稳定公式：SSminICtdz(mm2)

式中：Smin：根据热稳定决定的导体最小允许截面（mm2）

C：热稳定系数

I：稳态短路电流（kA）

tdz：短路电流等值时间（s）

（5） 动稳定校验：max 式中：：母线材料的允许应力；

max：作用在母线上的最大计算应力。

根据以上条件，所选母线型号为：LGJ-300。

电流互感器的选择：

（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

式中：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

式中：Ig.max：为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流；

I1n：电流互感器原边电流。

（4）准确等级：需先知电流互感器二次回路所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：

2（6）热稳定：Itdz(I1nKt)2

式中： Kt：电流互感器的1秒钟热稳定倍数。 根据以上条件，所选电流互感器的型号为：LCW-220

避雷器的配置与选择

（1） 配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线都装设避雷器时除外。 （2） 220kv及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设

一组避雷器。

（3） 三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。 （4） 下列三种情况的变压器中性点应装设避雷器

1） 2）

直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时； 直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且单台变压器运行时；

3）

不接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。

（5） 单元连接的发电机出线宜装一组避雷器 （6） 容量为25MW及以上的直配线发电机

（7） 发电厂变电所35KV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷

器。

（8） 110~220KV线路侧一般不装设避雷器

（9） SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。

阀型避雷器的选择： 应按以下条件选择：

（1） 型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点。 （2） 额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。

（3） 灭弧电压：按照使用情况，校验避雷器安装地点可能出现的最大的导线对地电压是

否等于或小于避雷器的最大允许电压。（灭弧电压）。

在中性点非直接接地的电网中应不低于设备最高运行线电压。在中性点直接接地的电网中应不低于设备最高运行线电压的80%。

（4） 工频放电电压：在中性点绝缘或经阻抗接地的电网中，工频放电电压一般应大于最

大运行电压的3.5倍。在中性点直接接地的电网，工频放电电压应大于最大运行相电压的3倍。工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍。

（5） 冲击放电电压和残压：一般国产阀型避雷器的保护特性与各种电器的绝缘均可配合，

故此项校验从略。

根据以上条件，选择 FZ-220J型避雷器。 型号 组合 方式 额 定 灭弧 电 压 电压 （kv） （kv，有效不小于 不大于 工频放电电压预放电时1.5~20s的冲击放电电压（kv）不大于 FCZ-220J 8×220 200 448 536 630 664 (728) 5、10kA冲击电流（波形10/20s）下的残压（kv，幅值） 5千安下不大于 10千安下不大于 （kv，有效值） 间值） FZ-30J

主设备继电保护 变压器保护 配置原则

变压器一般装设下列继电保护装置

1． 反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护

容量为800kv及以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。对于高压侧

为装设断路器的线路—变压器组，未采取使瓦斯保护能切除变压器内部故障的技术措施时，瓦斯保护可仅动作于信号。 2．

相间短路保护

反应变压器绕组和引出线的相间短路的纵联差动保护或电流速断保护，对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路也能引起保护作用。 3．

后备保护

复合电压（包括负序电压及线电压）起动的过电流保护，可用于63000kvA

及以上的升压变电器。 4．

中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护

110kv及以上中性点直接接地电网中，如果变压器中性点可能接地运行，对

于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器上应装设零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。

计算书

短路电流计算

（1） 进行网络的化简和各元件参数计算，绘制等值网络。 X1 X2 X3 X5 X6

X4

设SB=1000MVA，选取基准电压 UB=UP，线路长200km，线路电抗为 0.4km 系统容量为：2000MVA 系统阻抗为：X1=0.054 X'2S111000XB0.42000.378 224UP4230X20.302

X3X4Ud%SB10000.1450.6

200100Se0.85SB10000.1450.616 X7 200Se0.85''X5X6XdX7X1X20.0540.3020.356 X8 X8X3X5X4X6X3X5X4X60.608

计算电抗：XjsX7短路点在母线侧时：

Se0.712 SB系统侧： 查表得： t0s

'' I*1.48 It''0I*''Se3UB7.43kA

2000323020003230''''t0.03s I*0.031.38 It0.031.386.93kA

''''t0.06s I*0.061.32 It0.061.326.63kA

'''' t25s I*253.1 It253.1200032302000323015.56kA

''t5s I*51.6

It51.6''8.03kA

系统侧冲击电流：

icha2KchI''21.857.4319.44kA

发电机侧：

Se2计算电抗：XjsX8查表得：

''''''t0s I*04.2 It0I*0200420.6(MVA) 0.85Se420.60.6080.256 SB1000Se3UB4.2420.63230420.63230420.632304.43

''''t0.03s I*I 4.1t0.034.10.034.33kA

''''t0.06s I*0.063.9 It0.063.94.12kA

''''t2.5s I*2.53 It2.53420.63230420.632303.17kA

''''t5s I*52.4 It52.42.53kA

发电机侧冲击电流：

ichb2KchIt''021.854.4311.59(kA)

短路点d1的冲击电流：

ichichaichb19.4411.5931.03(kA)

t0s的短路电流：It07.434.4311.86(kA) t5s的短路电流：It58.032.5310.56(kA)

短路点d1在变压器和断路器之间， 系统侧： I''7.43(kA) icha19.44(kA) 发电机侧a： I(2) ich(2)'' 14.122.06(kA) 2110.785.39(kA) 2发生短路时，流过断路器最大的短路电流：

II(1)I(''2)7.052.069.11(kA)

ichich(1)ich(2)18.445.3923.83(kA) a b

不对称短路电流计算： 短路点发生在母线上时：

零序电抗：变压器零序电抗与正序电抗相等，为0.6 每条线路的零序电抗：

X11.2200线路总的零序电抗：

SB10001.22004.54 2UB2302X总14.54(4.54)40.908 14.544.544（1） 两相短路

附加电抗：XX2(2)7 0.356d(2)

0.3560.6080.22

0.3560.6088附加电抗串连于正序网络末端：

0.608Y变换：

9 0.22X10X7X90.3560.22X7X9X80.3560.220.7050.608X8X9X70.6080.221.2040.356

X10 d(2)

X11X8X90.6080.22系统侧：

X11 计算电抗：XjsX10(2)查表得：I*0.73

Se20000.7051.41 SB1000I(2)I*(2)发电厂侧：

SB3UB30.731000323033.17

计算电抗：XjsX11(2)SeSB2000.850.57 1.20410002查表得：I*1.82

I(2)I*(2)(2)SB3UB1.82100032304.57

短路点短路电流：I总3.174.577.74(kA) （2） 单相短路

附加电抗：

7 d(1) 0.356(1)XX2X01(0.9080.054)(0.6)892 0.2210.450.6080.9080.0540.620.220.230.45将附加电抗串连于零序网络末端： Y变化：

X10X7X90.3560.45X7X9X80.3560.451.070.608X8X9X70.6080.451.830.356 X10 d(1) X11X8X90.6080.45系统侧：

X11 计算电抗：XjsX10查表得：I*0.48

(1)Se20001.072.14 SB1000(1)Ia30.48100032303.61(kA)

发电厂侧：

计算电抗：

Xjs(1)2000.851.830.470.86 X1110002 查表得：I*1.2 Ib31.2总的短路电流：I（3） 两相接地短路

附加电抗：

(1)(1)100032303.62.519.04(kA)

3.619.0412.65(kA)

7 d(1,1) 0.356(1,1)XX2X0X2X00.220.230.110.220.23

8 0.608Y变化：

X10X7X90.3560.11X7X9X80.3560.110.530.608X8X9X7 X10 d(1,1) X11X8X90.6080.11系统侧：

0.6080.110.910.356 X11 计算电抗： XjsX10(1,1)查表得：I*0.98

Se20000.531.06 SB1000(1,1)IaI*(1,1)'200032300.9820004.92(kA)

398.37m(1,1)31X2X00.220.23311.51

(X2X0)2(0.220.23)2(1,1)Ia4.921.517.43(kA)

发电厂侧：

计算电抗：XjsX11查表得：I*(1,1)Se20000.911.82 SB10000.58

2000.850.58470.60.69(kA) I*(1,1)398.3732302(1,1)Ib'm(1,1)1.51

(1,1)Ib0.691.511.04(kA)

总的短路电流：I(1,1)7.431.048.47(kA)

电气设备选择计算 主变压器： 容量：S200235.294(MVA) 0.85除去8%的厂用电率：S'235.294(18%)216.47(MVA)

留10%的裕度：S''216.47(110%)238.117(MVA)238117(KVA) 所选变压器型号为：SSP-26000 型号及容量（KVA） SSP-26000

断路器和隔离开关： 主保护动作时间：tb10s 后备保护时间：tb24s

发电机回路的最大持续工作电流：

低压侧电压（KV） 15.75 Y0/△-11 连接组 损耗 空载 短路 阻抗电空载电压（%） 流（%） 14 0.963 232 1460 Imax型号 电1.0520032420.85压额定电流103590(kA)

额定开断能力 极限通过流容量电流关合电流峰值热稳定电合闸时间固有分闸全开断时自动重合（kA） 额定 最大 （A） 电（kA） 流（3s）（s） 时间(kA） （s） 间（s） 闸无电流间隔时间（s） （kA） （MVA） （峰值kA） LW-220 220 252 3150 40 15000 100 100 40 ≤0.15 ≤0.04 0.06 0.03

断路器触头刚分开时，实际开断时间（主保护动作时间+固有分闸时间）：

tktb1tg00.040.04(s)

热稳定校验时的短路持续时间（后备保护时间+全分闸时间）：

ttb2tdf40.064.06(s)

由短路电流计算结果可见，三相短路电流大于两相短路电流，故按三相短路进行热稳定校验。

周期分量热效应计算，认为t＞5s后的短路电流周期分量稳定不变，把It-5看作稳态短路电流，

I''210tt22.5tt2511.8621018.73210.562QS551566.8(kA2s)

1212非周期分量热效应不计。短路电流热效应为：

QdQS1566.8(kA2s)

母线：

（1） 按长期允许电流选择母线截面。母线最大持续工作电流不超过一台主变压器的最大

持续工作电流，故母线最大持续工作电流为：

Imax1.052603242103651(A)

最热月平均最高温度32.5℃，基准条件下的长期允许电流Iy755A，有环境温度所选校正系数K=0.89，故长期允许电流为：

IyKIy0.89755671.95(A)

大于651A，所以母线LGJ-300适用。

（2） 热稳定校验。

计算热稳定最小允许截面：SminQdC

短路持续时间：ttb1tdf00.060.06(s) 短路电流周期分量热效应QZ，

I''210It20.03It20.06QZ0.0612(11.86103)210(23.81103)2(23.3103)20.06

126.25106(A2s)计算母线短路前通过最大持续工作电流时的工作温度：

f0(y0)(Imax26512)45(8045)()78.1（℃） Iy669.56按80℃取热稳定系数C=83，

非周期分量热效应：

QfzTI''20.08(11.86103)211.25106(A2S)

短路电流热效应：

QdQzQfz6.2510611.2510617.5106(A2S)

Smin2

17.510650.36(mm2)

83小于300mm,故能满足热稳定要求。

电流互感器： 1． LCW-220型电流互感器参数：

此互感器具有4个铁芯，供测量用铁芯准确度为0.5级。 线路上装设3只电流表，并设有有功功率表，无功功率表，有功电度表和无功电度表各一只。 2． 选择二次连接导线的截面：

电流互感器各相二次负荷（VA） 仪表名称 U相 电流线圈数 电流表1 （1T1-A） 有功功率1 表(1D1-W) 无功功率1 表(1D1-VAR) 有功电度表(DS1) 无功电度表(DX1) 总计 1 1 4 消耗功率 3 1.45 1.45 V相 电流线圈数 消耗功率 3 / / W相 电流线圈数 消耗功率 0.5 0.5 6.9 / 1 4 / 0.5 3.5 4 可见U相、W相负荷最大，所接各相仪表电流线圈的总电阻为：

R线截面：

dl6.90.276() 25二次导线采用铜导线，电流互感器为星型接线，连接导线的计算长度为Ljs20(m)，故导

1.7510220S0.22(mm2)

Ze2RdlRC20.2760.1根据机械强度要求，选择二次连接导线截面为1.5mm

3.热稳定校验：

短路持续时间： ttbtdf40.064.06(s)

2

Ljs不计非周期分量热效应，故短路电流热效应为：

QdI''2t(11.86103)24.06571.08106(A2S)

(KrIe1)21(6001200)21518.4107(A2S)＞571.08106(A2S)

所以能满足热稳定要求。 3． 动稳定校验 三相短路冲击电流：

(3)ich2.5511.8630.243(kA)

Kd2Ie16021.2101.8(kA)＞30.243(kA)

能满足动稳定要求。

故选用LCW-220型电流互感器。

电压互感器： 1． YDR-220型电压互感器参数： 2． 母线电压互感器所供测量仪表：

有功功率表8只（主变侧2只、220kV出线5只、高厂备用变1只） 无功功率表8只（主变侧2只、220kV出线5只、高厂备用变1只） 有功电能表8只（主变侧2只、220kV出线5只、高厂备用变1只） 无功电能表8只（主变侧2只、220kV出线5只、高厂备用变1只） 电压表2只 频率表2只

各相负荷统计 （不完全星型负荷部分） 仪表名称及 型号 每个线圈消耗功率（VA） 0.6 0.5 1.5 1.5 1.2 0.3 仪表电压线圈 cos sin 仪表数目 UV相 PUV QUV PVW VW相 QVW 有功功率表（46D1-W） 无功功率表（46D1-VAR） 有功电度表（DS1） 无功电度表（DX1） 频率表（16L1-HZ） 电压表（46L1-V） 总计 1 1 0.38 0.38 1 1 / / 0．925 0.925 / / 8 8 8 8 2 2 4.8 4 4.56 4.56 2.4 / 20.32 / / 11.1 11.1 / / 22.2 4.8 4 4.56 4.56 / 0.6 18.52 / / 11.1 11.1 / / 22.2 由上表求出不完全星型负荷：

22SUVPUVQUV20.32222.2230.1(VA) 22SVWPVWQVW18.52222.2228.91(VA)

CosUVPUV20.320.67 SUV30.1UV47.93

CosVWPVW18.520.64 QVW28.91VW50.3

U相负荷为：

PV1313SUVCos(UV30)131330.1Cos(47.9330)16.53(W)

QVSUVSin(UV30)30.1Sin(47.9330)5.35(Var)

V相负荷为：

PV1313[SUVCos(UV30)SVWCos(VW30)]

[30.1Cos(47.9330)28.9Cos(50.330)]19.28(W)13[SUVSin(UV30)SVWSin(VW30)]

QV13[30.1Sin(47.9330)28.91Sin(50.330)]22.78(Var)由此得V相负荷最大，只用V相负荷校验即可。

2SVPV2QV19.28222.78229.84(VA)＜150（VA）

所以YDR-220型电压互感器满足要求。