220kv变电站电气部分大学论文.doc

毕 业 论 文

题 目：220KV变电站电气部分设计
院 （系）： 成人教育学院
专 业： 电气工程及其自动化
学生姓名： 李金荣
班 级： 2012119711
学 号： 2012119711144
指导教师： 高鹏

2013 年 8 月 28 日

I

摘 要

随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。
本设计讨论的是220KV变电站电气部分的设计。首先对原始资料进行分析，选择主变压器，在此基础上进行主接线设计，再进行电气总平面的布置及配电装置的设计，变压器的选择，然后进行短路计算，导体电气设备的选择，继电保护的设计和配备，最后进行防雷接地以及保护设计。
关键字：变电站；短路计算；设备选择；继电保护；防雷接地；

I

ABSTRACT

With the development of economy and the rapid rise of the modern industrial construction, the design of the power supply system is more and more comprehensive, system, plant power consumption growing rapidly, the power quality, technical and economic conditions, the power supply reliability index also is increasing day by day, therefore also has a bigger, better for power supply design requirements. Design is reasonable, not only directly affect the capital construction investment, operation cost and the consumption of non-ferrous metal, also reflected in the power supply reliability and safety production, and it is closely related to the enterprise's economic benefits, equipment safety.
The design is refer to the part of 220kV electrical substation design. First of all, analyze the original data ,based on it , design the main wiring and then the design of the electrical general layout of the arrangement and distribution equipment and choose the main transformer, then the short circuit calculation ,the choice of conductor electrical equipment, the design of relay protection and are equipped with,at last, Lightning protection grounding and protection design .

Key Words: Substation；Short Circuit Calculation；Equipment Selection；Relay protection；Lightning protection grounding；

III

目录
引言 6
1 电气主接线的设计 7
1.1 主接线概述 7
1.2 主接线设计原则 9
1.3 主接线选择 9
2 电气总平面布置及配电装置的选择 12
2.1 概述 12
2.1.1 配电装置特点 12
2.1.2 配电装置类型及应用 12
2.2 配电装置的确定 13
2.3 电气总平面布置 15
2.3.1电气总平面布置的要求 15
2.3.2电气总平面布置 16
3 主变压器的选择 12
3.1 主变压器的选择原则 17
3.1.1 主变压器台数的选择 17
3.1.2 主变压器容量的选择 17
3.1.3 主变压器型式的选择 18
3.1.4 绕组数量和连接形式的选择 18
3.2 主变压器选择结果 18
4 220KV变电站电气部分短路计算 20
4.1 变压器的各绕组电抗标幺值计算 20
4.2 10KV侧短路计算 21
4.3 220KV侧短路计算 24
4.4 110KV侧短路计算 26
5 导体和电气设备的选择 28
5.1 断路器和隔离开关的选择 29
5.1.1 220KV出线、主变侧 30
5.1.2 主变110KV侧 34
5.1.3 10KV限流电抗器、断路器隔离开关的选择 37
5.2 电流互感器的选择 42
5.2.1 220KV侧电流互感器的选择 43
5.2.2 110KV侧的电流互感器的选择 44
5.2.3 10KV侧电流互感器的选择 46
5.3 电压互感器的选择 47
5.3.1 220KV侧母线电压互感器的选择 48
5.3.2 110KV母线设备PT的选择 48
5.3.3 10KV母线设备电压互感器的选择 49
5.4 导体的选择与校验 49
5.4.1 220KV母线 49
5.4.2 110KV母线 50
5.4.3 10KV母线的选择 51
5.4.4 变压器220KV侧引接线的选择与校验 53
5.4.5 变压器110KV侧引接线的选择与校验 54
5.4.6 变压器10KV侧引接线的选择与校验 55
6 继电保护的配备 57
6.1 变压器继电保护配置 57
6.2 母线保护 57
7 防雷接地设计 58
7.1 防雷设计 58
7.1.1 防雷设计原则 58
7.1.2 避雷器的选择 58
7.1.3 避雷针的配置 62
7.2 接地设计 63
7.2.1 接地设计的原则 63
7.2.2 接地网型式选择及优劣分析 64

总结 65
参考文献 66
附 录 67

III

引 言
毕业设计是我离开大学校园后第一次综合训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我严格的要求。使我综合能力有一个整体的提高。它不但使我巩固了本专业所学的专业知识，还使我了解、熟悉了国家能源开发策略和有关的技术规程、规定、导则以及各种图形、符号。它将为我以后的学习、工作打下良好的基础。
能源是社会生产力的重要基础，随着社会生产的不断发展，人类使用能源不仅在数量上越来越多，在品种及构成上也发生了很大的变化。人类对能源质量也要求越来越高。电力是能源工业、基础工业，在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位，是实现国家现代化的战略重点。电能也是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量存储的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同时瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界发展规律。因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用。它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任。220KV变电站电气部分设计使其对变电站有了一个整体的了解。该设计包括以下任务：1、主接线的设计；2、配电装置设计；3、主变压器的选择；4、短路计算；5、导体和电气设备的选择；6、继电保护的配置；7、防雷接地设计等。
1 电气主接线的设计
1.1 主接线概述：
电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络。用规定的电气设备图形符号和文字符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图。主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性的关系[1]。
1.1.1 单母线接线及单母线分段接线[2]
(1) 单母线接线：
单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。
单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点：①可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就成了全厂或全站长期停电。②调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流[3]。
综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。
（2） 单母分段接线：
单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。
这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站6～10KV接线中。但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整体母线系统可靠性受到限制，所以，在重要负荷的出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用[4]。
（3） 单母线分段带旁路母线的接线：
单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。
1.1.2 双母线接线及分段接线
（1） 双母线接线：
双母接线有两种母线，并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点[5]。
由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的6～10KV配电装置；35～60KV出线数超过8回，或连接电源较大、负荷较大时；110～220KV出线数为5回及以上时。
（2） 双母线分段接线：
为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。这样，只是部分短时停电，而不必短期停电[6]。
双母线分段接线被广泛用于发电厂的发电机电压配置中，同时在220～550KV大容量配电装置中，不仅常采用双母分段接线，也有采用双母线分四段接线的。
（3） 双母线带旁路母线的接线：
双母线可以带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的[7]。
1.2 主接线设计原则：
电气主接线的设计是发电厂或变电站电气设计的主题。它与电力系统、电厂动能参数、基本原始资料以及电厂运行可靠性、经济性的要求等密切相关，并对电气设备选择和布置、继电保护和控制方式等都有较大的影响。因此，主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案。
电气主接线设计的基本原则是以设计任务为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、实用、经济、美观的原则[8]。
1.3 主接线选择
根据原始资料的分析现列出两种主接线方案:
方案一：220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。
220kV出线6回（其中备用2回），而双母接线使用范围是110～220KV出线数为5回及以上时。满足主接线的要求。且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。
110kV出线10回（其中备用2回），110kV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为80000kVA，其他作为一些地区变电所进线，其他地区变电所进线总负荷为100MVA。根据条件选择双母接线方式。
10kV出线12回（其中备用2回），10kV侧总负荷为35000kVA，Ⅰ、Ⅱ类用户占60%，最大一回出线负荷为2500kVA，最大负荷与最小负荷之比为0.65。选择单母分段接线方式[9]。
方案主接线图如下：
图2-1主接线方案一
方案二：方案进行综合比较：220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。
220kV出线6回（其中备用2回），而由于本回路为重要负荷停电对其影响很大，因而选用双母带旁路接线方式。双母线带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。主接线如下图：

图2-2 主接线方案二
现对两种方案比较如下[10]：
表2-1 主接线方案比较表
方案
项目
方案一：220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。
方案二、220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。
可靠性
1.220KV接线简单，设备本身故障率少；
2.220KV故障时，停电时间较长。
1.可靠性较高；
2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧不停电，提高了可靠性。
灵活性
1.220KV运行方式相对简单，灵活性差；
2.各种电压级接线都便于扩建和发展。
1.各电压级接线方式灵活性都好；
2.220KV电压级接线易于扩建和实现自动化。
经济性
设备相对少，投资小。
1.设备相对多，投资较大；
2.母线采用双母线带旁路，占地面增加。
通过对两种主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，辨证统一，现确定第二方案为设计最终方案。
2 电气总平面布置及配电装置的选择
2.1 概述:
配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主接线的联结方式，由开关电器、保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。
配电装置按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外配电装置。
2.1.1 配电装置特点
屋内配电装置的特点：
1、由于允许安全净距小和可以分层布置而使占地面积较小；
2、维修、巡视和操作在室内进行，不受气候影响；
3、外界污秽空气对电器影响较小，可减少维护工作量；
4、房屋建筑投资较大。
屋外配电装置的特点：
1、土建工作量和费用较少，建设周期短；
2、扩建比较方便；
3、相邻设备之间距离大，便于带电作业；
4、占地面积大；
5、受外界环境影响，设备运行条件差，须加强绝缘；
6、不良气候对设备维修和操作有影响。
2.1.2 配电装置类型及应用:
根据电气设备和母线布置的高度，屋外配电装置可以分为中型、半高型和高型等。
1、中型配电装置：中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内，并装在一定高度的基础上，使带电部分对地保持必要的高度，以便工作人员能在地面安全地活动，中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布置特点是：布置比较清晰，不易误操作，运行可靠，施工和维修都比较方便，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地面积大，此种配电装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度较高地区建用。这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式，而且运行方面和安装枪修方面积累了比较丰富的经验。
2、半高型配电装置：半高行配电装置是将母线置于高一层的水平面上，与断路器、电流互感器、隔离开关上下重叠布置。半高型配电装置介于高型和中型之间。具有以下优点：
1)占地面积约在中型布置减少30%；
2)节省了用地，减少高层检修工作量；
3)旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。
缺点：上层隔离开关下方未设置检修平台，检修不够方便。
3、高型配电装置:它是将母线和隔离开关上下布置，母线下面没有电气设备。该型配电装置的断路器为双列布置，两个回路合用一个间隔，因此可大大缩小占地面积，约为普通中型的5%，但其耗钢多，安装检修及运行条件均较差，一般适用下列情况：
1）配电装置设在高产农田或地少人多的地区；
2）原有配电装置需要扩速，而场地受到限制；
3）场地狭窄或需要大量开挖。
2.2 配电装置的确定
本变电所三个电压等级：即220KV、110KV、10KV根据《电力工程电气设计手册》规定，110KV及以上多为屋外配电装置，35KV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所220KV及110KV采用屋外配电装置，10KV采用屋内配电装置。
设
计的变电站位于市郊区，地质条件良好，所用土地工程量不大，且不占良田，所以该变电所220KV及110KV电压等级均采用普通中型配电装置，具有运行维护、检修且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰，运行可靠，不易误操作，各级电业部门无论在运行维护还是安装检修，方面都积累了比较丰富的经验。
若采用半高型配电装置，虽占地面积较少，但检修不方便，操作条件差，耗钢量多。选择配电装置，首先考虑可靠性、灵活性及经济性，所以，本次设计的变电所，适用普通中型屋外配电装置，该变电所是最合适的。
屋内、屋外配电装置的安全净距。
表8—1 屋内配电装置安全净距（mm）
符号
适用范围
额定电压10KV
A1
（1）带电部分直接接地部分之间
（2）网状和栅状遮栏向上延伸线距地2.3m处，与遮栏上方带电部分之间
125
A2
（1）不同相的带电部分之间
（2）断路器和隔离开关的断口两侧带电部分之间
125
B1
（1）栅状遮栏至带电部分之间
（2）交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间
875
B2
网状遮栏至带电部分之间
225
C
无遮栏裸导体至地面之间
2425
D
平行的不同时停电检修的无遮栏裸导体之间
1925
E
通向屋内的出线套管至屋外通道的路面
4000
表8—2 屋外配电装置的安全净距（mm）
符号
适用范围
额定电压（KV）
110J
220J
A1
（1）带电部分直接接地部分之间
（2）网状和栅状遮栏向上延伸线距地2.5m处，与遮栏上方带电部分之间
1000
1800
A2
（1）不同相的带电部分之间
（2）断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间
1100
2000
B1
（1）设备运行时，其外廓至无遮栏带电部分之间
（2）交叉的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间
（3）栅状遮栏至绝缘体和带电部分之间
（4）带电作业时的带电部分至接地部分之间
1750
2550
B2
网状遮栏至带电部分之间
110
1900
C
（1）无遮栏裸导体至地面之间
（2）无遮栏裸导体至建筑物、构筑物顶部之间
3500
4300
D
（1）平行的不同时停电检修的无遮栏带电部分之间
（2）带电部分与建筑物、构筑物的边沿部分之间
3000
3800
2.3 电气总平面布置
2.3.1电气总平面布置的要求:
1)充分利用地形，方便运输、运行、监视和巡视等；
2)出线布局合理、布置力求紧凑，尽量缩短设备之间的连线；
3)符合外部条件，安全距离要符合要求。
2.3.2电气总平面布置:
本变电所主要由屋外配电装置，主变压器、主控制室、及10KV屋内配电装置和辅助设施构成，屋外配电装置在整个变电所布置中占主导地位，占地面积大，本所有220KV、110KV各电压等级集中布置，将220KV配电装置布置在北侧， 110KV配电装置布置在南侧，这样各配电装置位置与出线方向相对应，可以保证出线顺畅，避免出线交叉跨越，两台主变位于电压等级配电中间，以便于高中低压侧引线的连接，便于运行人员监视控制，主控制楼布置在10KV屋内配电装置并排在南侧，有利于监视220KV及主变。
1)220KV高压配电装置:
220KV同样采用屋外普通中型单列布置，它共有8个间隔，近期出线2个间隔，远期没有，两台主变进线各一个间隔，电流互感器及避雷器占一个间隔，母联和旁路断路器各占一个间隔，间隔宽度为8米[14]。
2)110KV高压配电装置:
采用屋外普通中型布置、断路器单列布置，且共有10个间隔，间隔宽度为14米，近期出线5个间隔，两个连线间隔，母联和旁路断路器各一个间隔，电压互感器和避雷器共占一个间隔[16]。
3) 10KV高压配电装置:
采用屋内配电装置,且采用两层式。
4)道路:
因设备运输和消防的需要，主控楼、主变220KV、110KV侧配电装置处铺设环形行车道路，路宽4米，“丁”型、“十”字路口弧形铺设，各配电装置主母线与旁母之间道路宽3米，为方便运行人员操作巡视检修电器设备，屋外配电装置内设0.8～1米环形小道，电缆沟盖板也可作为部分巡视小道，行车道路弧形处转弯半径不小于7米。
3 主变压器的选择
在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。本章是对变电站主变压器的选择。
3.1 主变压器的选择原则:
（1） 主变容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10～20年的负荷发展。
（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。
（3）为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性[11]。
3.1.1 主变压器台数的选择:
（1）对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。
（2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。
（3）对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压器的容量。
3.1.2 主变压器容量的选择:
（1）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，适当考虑到远期10～20年的负荷发展。对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。
（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计其过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%[12]。
（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标准化[13]。

（3-1）
3.1.3 主变压器型式的选择:
选择主变压器，需考虑如下原则：
（1）当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。
（2）当发电厂与系统连接的电压为500KV时，已经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台50%容量三相变压
器或单相变压器组。对于单机容量为300MW、并直接升到500KV的，宜选用三相变压器。
（3）对于500KV变电所，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建所初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成全网停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。为此要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。
在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。
3.1.4 绕组数量和连接形式的选择:
具有三种电压等级的变电所，如各侧的功率均达到主变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但需要装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器[5]。
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只要有丫和△，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；35KV亦采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压，变压器绕组多采用△连接。由于35KV采用丫连接方式，与220、110系统的线电压相位角为0，这样当变压变比为220/110/35KV，高、中压为自耦连接时，否则就不能与现有35KV系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星接线的变压器，全国投运这类变压器约40～50台。
3.2 主变压器选择结果
查《电力工程电气设备手册：电气一次部分》，选定变压器的容量为180MVA。
由于升压变压器有两个电压等级，所以这里选择三绕组变压器，查《大型变压器技术数据》选定主变型号为：SFPS7-18000/220。
主要技术参数如下：
额定容量：180000（KVA）
额定电压：高压—220±2×2.5% ；中压—121； 低压—10.5（KV）
连接组标号：YN/yn0/d11
空载损耗：178(KW)
阻抗电压（%）：高中：14.0；中低：7.0；高低：23.0
空载电流（%）：0.7
所以一次性选择两台SFPS7-180000/220型变压器为主变。

4 220KV变电站电气部分短路计算
系统阻抗：220KV侧电源近似为无穷大系统A，归算至本所220KV母线侧阻抗为0.015（Sj=100MVA）,110KV侧电源容量为500MVA，归算至本所110KV母线侧阻抗为0.36（Sj=100MVA）。变压器型号为SFPS7—180000/220。
SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗电压（%）分别为14，23，7。简化图如下图所示：

图5-1 系统图的等值电路
4.1 变压器的各绕组电抗标幺值计算:

设SB=100MVA，UB=Uav

4.2 10KV侧短路计算
f(3)-1短路时, 示意图如下：

图5-2 f(3)-1短路的等值电路图

=0.018

=-0.241
三角形变为星形：

图5-3 f(3)-1短路的等值电路图
再次简化
因为
所以
=0.015+0.042
=0.057

示意图如下所示:

图5-4 f(3)-1短路的等值电路图
再做三角形变换

示意图如下：

图5-5 f(3)-1短路的等值电路图
计算电抗：

汽轮发电机计算曲线，0s时标么值为
IB0*=0.390
因为A电源为无穷大系统所以提供的短路电流为：

所以短路电流有名值为[11]：

冲击电流：
短路容量：
4.3 220KV侧短路计算
f(3)-2短路时，示意图如下图所示。

图5-6 f(3)-2短路的等值电路图

图5-7 f(3)-2 短路的等值电路图
XB*=XT*=XBS*=0.039+0.36=0.399

图5-8 f(3)-2短路的等值电路图
A电源（无穷大系统）的短路电流为：

查汽轮发电机计算曲线有
IB0=0.512
所以短路电流有名值为

冲击电流[11]：
短路容量：
4.4 110KV侧短路计算
f(3)-3短路时

图5-9 f(3)-3短路的等值电路图
XA*=XT*+XAS*=0.039+0.015=0.054
上图简化图如下：

图5-10 f(3)-3短路的等值电路图
A为无穷大系统所以有

而
查汽轮发电机的计算曲线得
IB0=0.570
所以短路电流有名值为

冲击电流：
短路容量：
短路计算结果列表于下：
表5-1 短路计算成果表
短路点
基准电压
短路电流
冲击电流
短路容量S

(K)
(KA)
(KA)
(MVA)
f-1
10.5
76.154
194.193
384.977
f-2
230
17.376
44.309
6922.106
f-3
115
10.778
27.484
2146.825

5 导体和电气设备的选择
正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。
尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样，具体选择方法也不完全相同，但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验动、热稳定性。
本设计，电气设备的选择包括：断路器和隔离开关的选择，电流、电压互感器的选择、避雷器的选择，导线的选择[4]。
（1）气设备选择的一般原则：
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。
 应按当地环境条件校验；
‚ 应力求技术先进与经济合理；
ƒ 选择导体时应尽量减少品种；
④ 扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致；
⑤ 选用新产品，均应具有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格。
（2）技术条件：
选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。同时，所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如下表：

表6-1 高压电器技术条件
序号
电器名称
额定
电 压
额定
电 流
额定
容 量
机械
荷 载
额定开
断电流
热稳定
动稳定
绝缘水
平

KA
A
KVA
N
A

1
断路器
√
√

√
√
√
√
√
2
隔离开关
√
√

√

√
√
√
3
组合电器
√
√

√

√
√
√
4
负荷开关
√
√

√

√
√
√
5
熔断器
√
√

√
√

√
√
6
PT
√
√

√
7
CT
√

√

√
√
√
√
8
电抗器
√
√

√

√
√
√
9
消弧线圈
√
√
√
√

√
10
避雷器
√
√

√

√
11
封闭电器
√
√

√
√
√
√
√
12
穿墙套管
√
√

√

√
√
√
13
绝缘子

√

5.1 断路器和隔离开关的选择
断路器的选择，除满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑到要便于安装调试和运行维护，并经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况，电压等级在10KV~220KV的电网一般选用少油断路器，而当少油断路器不能满足要求时，可以选用SF6断路器。
断路器选择的具体技术条件如下：
额定电压校验：
UN≥UNs （6-1）
额定电流校验：
IN＞Imax （6-2）开断电流：
INbr＞I″ （6-3）
动稳定：
ies＞ish （6-4）
热稳定：
It2t> Qk （6-5）
同样，隔离开关的选择校验条件与断路器相同，并可以适当降低要求。
5.1.1 220KV出线、主变侧:
（1）、主变断路器的选择与校验
流过断路器的最大持续工作电流

具体选择及校验过程如下：
 额定电压选择：UN≥UNs=220KV
‚ 额定电流选择：IN＞Imax=496.01A
ƒ 开断电流选择：INbr＞I″=17.376KA
选择SW6—220/1200，其SW6—220/1200技术参数如下表：
表6-2 SW6—220/1200技术参数表

型号
额定电压KV
额定