220kV变电所电力变压器继电保护设计
一、原始资料：
1. 变电所接线示意图
220kV10km相连一发电厂：发电机：PN =500MW，COSφ=0.85，Xd=0.126，UN=10.5kV。主变：SN=600MVA，Ud%=10.5. 220kV系统：S=1000MVA，X=0.32。110kV系统：S=600MVA，X=0.38。
该变电所电压等级为220/121/11kV。两台主变压器并列运行，主变型号选定为OSFPS7-120000/220型自耦变压器，其参数如下：额定容量：120 MVA；
额定电压：高压220kV，中压121kV，低压11kV；
短路电压 高－中：9.5% 高－低：16.6% 中－低：10.7%
短路损耗：高－中：359 kW 高－低：433 kW 中－低：405kW 容量比为：100/100/50 连接组别：YN，a，d11; 空载损耗：85.5kW；空载电流：1.12%。 220kV侧的中性点只有一台接地，若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地。 选取基准容量Sj＝100MVA和基准电压Uj＝Uav，系统电抗已向基准值进行归算。 2. 所址情况
平原地区，无高产农业，土壤电阻率为0.8×104Ω.cm,年雷电日数为65天，历年极端最高气温33.5℃,历年平均气温17.1℃。 3. 负荷数据
①待设计变电所的负荷增长率为5%，以五年后的总值作为远期负荷资料。
220kV出线功率因数0.9，220kV侧同时率为0.9，最大负荷利用小时数为5300h。 负荷名称 第一回 第二回 第三回 第四回 第五回 备用 近期最大功率因数 负荷（MW） 200 0.9 200 0.9 180 150 100 供电方式 架空 架空 架空 架空 架空 线路长度 80km 80 km 10 km 10 km 10 km 回路线 1 1 1 1 1 3 0.9 0.9 0.9
②110kV的最大地区负荷，负荷功率因数为0.85,最大负荷利用小时数为5300h,同时率为0.9
负荷名称 第一回 近期最大功率因数 负荷（MW） 80 0.85 供电方式 架空 线路长度 30 km 回路线 1 第二回 第三回 第四回 第五回 第六回 第七回 第八回 第九回 第十回 80 40 45 60 60 60 40 40 40 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 架空 30 km 20 km 30 km 30 km 30 km 30 km 10 km 10 km 10 km 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ③10.5kV侧为无功补偿. ④变电所自用电负荷如表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 设备名称 主变风扇 主充电机 浮充电机 生活水泵 电焊机 检修用电 生活区用电 照明负荷 额定功率（kW） 0.8 20 4.2 4.5 15 5 21 14 安装台数 48 1 1 2 1 工作台数 48 1 1 2 1 功率因数 0.85 0.85 0.85 0.85 0.6 0.6 备注 经常、连续 不经常、连续 经常、连续 经常、短时 不经常、断续 不经常、短时 不经常、连续 经常、连续 二、设计任务 1. 短路电流的计算。 2. 变压器保护的配置。 3. 保护装置的整定计算。
4. 绘出变压器保护装置原理展开图。
220kV枢纽变电站电气设计 . 一、变电所的规模
近期设主变为2×120MVA，电压比为220/121/10.5KV，容量比为100/100/50，本期工程一次建成，设计中留有扩建的余地：
调相机为2×60MVAR，本期先建成一台。 220KV出线本期5回，最终8回； 110KV出线共10回，一次建成
所用电按调相机的拖动设备为主来考虑。
二、 系统负荷功率因数为0.9，最大负荷利用小时数为5300小时，同时率为0.9，每回最大负荷为： 第一回（九江I）输送200MW，第二回（九江II）输送200MW，第三回（柘林）输送180MW 第四回（昌东）输送150MW，第五回（南昌电厂）输送100MW，第六回（西效I） 第七回（西效II），第八回（备用）
1、110KV的最大地区负荷，近期为200MW，远期300MW，负荷功率因数为0.85,最大负荷利用小时数为5300小时,同时率为0.9,每回最大负荷为:
第一回(梅岭)输送80MW，第二回(乐化)输送80MW 第三回(新期周)输送40MW，第四回(象山)输送45MW 第五回(水泥厂)输送60MW，第六回(双港澳)输送60MW 第七回(南电)输送60MW，第八回(化工区备用I)输送40MW
第八回(化工区备用II)输送40MW，第八回(化工区备用III)输送40MW 三、系统计算粢资料
系统阻抗，当取基准容量SJ=100MVA，基准电压UJ为各级电压平均值（230，115，37，10.5……）时,两级电系统的远景阻抗标值如下图所示 四、所址情况
变电所所在地为平原地区，无高产农作物，土壤电阻率为0.8×104Ω.cm,年雷暴日为65天,历年最高气温为38.5。C。
关于220kV变电站初步设计 一、设计题目 220kV变电站初步设计 二、设计目的
加深对专业课程的理解，对学生进行初步设计能力培养，并为分析问题、解决问题打下一定基础。 三、设计资料
为满足工农业生产发展需要，经上级批准，决定新建220kV变电站。变电站每年负荷增长率5%，需要考虑5年近期发展计划，电压等级分别为220kV，110kV，10kV。 1、 发电厂、系统容量：
A发电厂：发电机：PN =500MW，COSφ=0.85，Xd=0.126，UN=10.5kV。主变：SN=600MVA，Ud%=10.5. B系统（220kV）：S=1000MVA，X=0，32。 C系统（110kV）；S=600MVA，X=0.38。 2、
连接方式：系统图如图所示：
A发电厂主变与待建变电站的距离：80Km，双回线。 B系统与待建变电站的距离：120Km，双回线。 C系统与待建变电站的距离：75Km，单回线。 A发电厂主变与B系统的距离：100Km，单会线。 3、 待建变电站D各电压等级负荷数据如下表1 表1 待建变电站D各电压等级负荷数据
电压等级 用电单位 最大负荷（MW） 功率因数 负荷性质 备注 甲 乙 丙
110kV 化工厂 30 32 28 0.9 Ⅰ Kt=0.80 Tmax=6000 冶炼厂 26 21 20 0.9 Ⅱ 糖厂 23 18 20 0.85 Ⅱ 钢铁厂 25 30 24 0.80 Ⅰ 纺织厂 10 8 12 0.80 Ⅲ 水泥厂 22 18 15 0.85 Ⅱ 煤矿厂 24 21 22 0.90 Ⅰ
10kV 电缆厂 0.60 0.80 0.70 0.80 Ⅱ Kt=0.67 Tmax=3500 无线电厂 0.56 0.40 0.55 0.85 Ⅲ 仪表厂 0.50 0.30 0.40 0.80 Ⅲ 自来水厂 0.63 0.70 0.50 0.85 Ⅰ 塑料厂 0.42 0.30 0.60 0.85 Ⅲ 汽制厂 0.80 1.00 0.70 0.90 Ⅱ 配电变压器A 0.78 0.80 0.50 0.90 Ⅱ 配电变压器B 0.90 1.12 0.80 0.80 Ⅱ 市go-vern-ment 0.75 0.80 0.97 0.90 Ⅰ 机械厂 0.98 0.80 0.78 0.85 Ⅱ 方案分配 110kV 10kV 四、设计内容
1、 地区供电系统设计：根据地区负荷性质及供电距离，确定供电线路及导线截面。 2、 主变选择：通过技术、经济比较，确定变电所主变压器台数及容量、型号、规格。
3、 主接线：根据所确定的主变方案和进出线回路数，通过技术分析、论证，确定待建变电站的主接线。
4、 站用电设计：确定待建变电所方案（站用变压器台数、型号、容量和站用电接线形式，站用电负荷按0.1%变电所容量计）。 5、 短路电流计算：为保证变电站选用的电气设备在短路故障状大时的安全，采用三相短路时的电流进行校验；三相短路电流的计算，采用标幺值和运算曲线，计算0秒、0.1秒、2秒.、4秒时的值，并进而计算短路电流最大值Ich,，作为电气设备动稳定、切断容量、热稳定等的校验依据。
6、 电气设备选择：选择变电站220kV、110kV、10kV的短路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器、避雷器及中性点接地设备，一次设备选择应增强自动化程度，减少设备运行维护工作量，突出无油化，免维护型设备，选用目前较为先进设备。 7、 配电装置及防雷规划。
8、 继电保护：根据继电保护要求，确定变电所各元件继电保护配置。 五、设计成果
1、 设计说明书（包括计算书）一份。（10000字以上）。 2、 绘制变电所电气主接线图一张（A3）。 3、变电所保护配置图一张（A3）。
第一节 原始资料 1、建设规模
1）、类型：220KV枢纽变电所
2）、最终容量：根据工农业负荷的增长,需要安装两台220KV/110KV/10KV，容量为120MVA，容量比为100/100/17的变压器。一次设计，两期建设。 2、变电所与系统的连接情况
1）、变电所与220KV和110KV两个电力系统相连，并担负一个地区的供电，本站为枢纽变电所。 2）、变电所用2回线路与220KV系统连接，用2回线路与110KV系统相连。 3）、本变电所用2回220KV线路与220KV地区电网相连。 4）、本变电所用3回110KV线路与110KV地区电网相连
5）、为了将来负荷发展需要，在220KV留一回线路和110KV侧留3回线路作为备用。 6）、本变电所地理位置如（图一）所示。
7）、本电力系统为无限大系统，远离发电厂，在最大运行方式下的阻抗如（图二）所示。 3、负荷情况
1)、220KV进出线回路数最终为5回，本期兴建4回，2回与220KV系统连接、2回连接地区电网，每回最大输送容量为250000KVA， Tmax＝5000h为一级负荷。
2)、110KV进出线回路数最终为8回，本期只兴建5回，其中2回与110kv系统连接、3回与地区系统相连，每回的最大输送容量为50000KVA，Tmax＝5000h，为一级负荷。
3)、10KV出线回路数共有4条，本期一次建成，每回线路的最大输送容量为2000KVA，Tmax＝3500h，为二级负荷，预留2个扩建间隔作为备用。 4)、环境条件：
a、变电所周围地势平坦；
b、当地每年最高气温41℃，年最低气温－5℃； c、海拔高度：350m； d、雷电日数：25.1日/年； e、最大风速：15m/s f、地震烈度：9度
第一章 设计要求及概述 3 第一节 原始资料 3 1、建设规模 3
2、变电所与系统的连接情况 3 3、负荷情况 4
第二节 对原始资料的分析 4 第二章 电气主接线 8 1、220KV侧主接线 8 2、110KV侧接线 11
3、10KV侧接线 12 第三章 短路电流计算 16 一、短路计算时间的确定 16 二、变压器电抗值计算： 16 三、调相机电抗标么值 17 四、系统标幺阻抗图： 17 五、短路计算过程： 18
六、短路电流计算成果一览表 20 第四章 电气设备的选择 21 第一节 各级电压母线的选择 21 一、220KV母线和旁母的选择： 21 二、220KV引下线的选择 28
三、110KV母线及旁路母线的选择： 31 四、110KV引下线及设备连接线的选择： 32 五、主变低压侧10KV过桥母线的选择 34 六、10KV母线的选择 37
七、10KV调相机用导体的选择 40 八、10KV出线电缆的选择 42 九、10KV电瓷的选择 44
第二节 断路器隔离开关的选择： 46 一、220KV断路器和隔离开关的选择: 46 1、支路断路器的选择 46 2、母联断路器的选择 47 3、支路隔离开关选择： 48 4、母联隔离开关选择： 48
二、110KV断路器和隔离开关的选择: 49 1、断路器的选择 49 2、隔离开关选择： 50
三、10KV断路器和隔离开关的选择: 51 1、断路器的选择 51 2、隔离开关选择： 52
四、断路器隔离开关选择结果表 54 第三节 电流互感器的选择 54 一、220KV电流互感器的选择 54 1、220KV出线电流互感器的选择 54 2、220KV母联电流互感器的选择 55 3、主变220KV侧电流互感器的选择 55 4、主变220KV侧中性点电流互感器的选择 56 二、110KV电流互感器的选择 57 1、110KV出线电流互感器的选择 57 2、110KV母联电流互感器的选择 57 3、主变110KV侧电流互感器的选择 58 4、主变110KV侧中性点电流互感器的选择 58 三、10KV电流互感器的选择 59
1、10KV出线电流互感器的选择 59
2、主变10KV侧及10KV母联电流互感器的选择 59 3、10KV调相机用电流互感器的选择 60 四、电流互感器选择结果表 60 第四节 电压互感器的选择 61 一、220KV母线电压互感器的选择 61 二、220KV线路电压互感器的选择 61 三、110KV母线电压互感器的选择 61 四、110KV线路电压互感器的选择 62 五、10KV母线电压互感器的选择 62 六、10KV计量专用电压互感器的选择 63 七、电压互感器选择结果表 63 第五节 避雷器的选择 63 一、避雷器选择的原则 63
二、220KV避雷器的选择和校验
三、主变220KV中性点避雷器的选择和校验 65 四、110KV避雷器的选择和校验 66
五、主变110KV中性点避雷器的选择和校验 67 六、10KV避雷器的选择和校验 67 七、避雷器选择结果表 69
第五章 测量、继电保护及自动装置的配置 70 第一节 装置配置的基本原则 70 第二节 综合测控、继电保护配置 71
