220kv變電站電氣一次部分初步設(shè)計(jì)

1、編號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào) 告設(shè)計(jì)題目：220KV變電站電氣一次部分初步設(shè)計(jì)姓名專業(yè)名稱班級(jí)指導(dǎo)老師姓名：（姓名）（單位）報(bào)告提交日期：答辯日期： 答辯委員會(huì)主席：評(píng)閱人：（日期）二 0一0年四月畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 摘 要電力工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最重要的基礎(chǔ)能源產(chǎn)業(yè)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的第一基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是關(guān)系國(guó)計(jì)民生的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略中的優(yōu)先發(fā)展重點(diǎn)。作為一種先進(jìn)的生產(chǎn)力和基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，電力行業(yè)對(duì)促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步起到了重要作用。與社會(huì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有著十分密切的關(guān)系，它不僅是關(guān)系國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的戰(zhàn)略大問題，而且與人們的日常生活、社會(huì)穩(wěn)定密切相關(guān)。本設(shè)計(jì)討論的是220KV變電站電氣部分的設(shè)

2、計(jì)。首先對(duì)原始資料進(jìn)行分析，選擇主變壓器，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行主接線設(shè)計(jì)，再進(jìn)行短路計(jì)算，選擇設(shè)備，然后進(jìn)行防雷接地以及保護(hù)、配電裝置設(shè)計(jì)。關(guān)鍵字：變電站；短路計(jì)算；設(shè)備選擇。目 錄1 引言 32 原始資料的分析 42.1原始資料 42.2原始資料分析 53 變電站電氣主接線的確定 63.1電氣主接線的概述.63.2計(jì)算220kV側(cè)的短路.103.3變壓器的選擇144所用電設(shè)計(jì)174.1所用變選擇174.2所用電接線圖175 短路電流計(jì)算 195.1 作出系統(tǒng)的簡(jiǎn)化等值電路圖195.2 系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算 195.3 短路點(diǎn)的選擇205.4 計(jì)算短路電流206 電氣設(shè)備的選擇316.1 變壓器變壓器的選

3、擇316.2 電抗器的選擇316.3 主要電氣設(shè)備的選擇317 繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置488 防雷保護(hù)與接地518.1防雷保護(hù) 518.2 避雷針防雷保護(hù)計(jì)算528.3 接地裝置57致謝 58參考文獻(xiàn)59心得 60第1章 引言電力事業(yè)的日益發(fā)展緊系著國(guó)計(jì)民生。它的發(fā)展水平和電氣的程度，是衡量一個(gè)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平及其社會(huì)現(xiàn)代化水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志。黨的十六大提出了全面建設(shè)小康社會(huì)的宏偉目標(biāo)，從一定意義上講，實(shí)現(xiàn)這個(gè)宏偉目標(biāo)，需要強(qiáng)有力的電力支撐，需要安全可靠的電力供應(yīng)，需要優(yōu)質(zhì)高效的電力服務(wù)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成本專業(yè)所有課程后進(jìn)行的綜合能力考核。通過(guò)對(duì)原始資料的分析、主接線的選擇及比較、短路

4、電流的計(jì)算、主要電器設(shè)備的選擇及校驗(yàn)、線路圖的繪制以及避雷器針高度的選擇等步驟、最終確定了220kV變電站所需的主要電器設(shè)備、主接線圖以及變電站防雷保護(hù)方案。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，達(dá)到了鞏固“發(fā)電廠電氣部分”課程的理論知識(shí)，掌握變電站電氣部分和防雷保護(hù)設(shè)計(jì)的基本方法，體驗(yàn)和鞏固我們所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)知識(shí)的水平和能力，培養(yǎng)我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析和解決與本專業(yè)相關(guān)的實(shí)際問題，培養(yǎng)我們獨(dú)立分析和解決問題的能力的目的。務(wù)求使我們更加熟悉電氣主接線，電力系統(tǒng)的潮流及短路計(jì)算以及各種電力手冊(cè)及其電力專業(yè)工具書的使用，掌握變電站電氣部分和防雷保護(hù)設(shè)計(jì)的基本方法，并在設(shè)計(jì)中增新、拓寬。提高專業(yè)知識(shí)，拓寬、提高專

5、業(yè)知識(shí)，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，開發(fā)創(chuàng)造型思維，提高專業(yè)技術(shù)水平和管理，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力，成為一專多能的高層次復(fù)合型人才。第2章 原始資料及分析21 原始資料21.1 系統(tǒng)資料 系統(tǒng)容量系統(tǒng)電抗（SB100MVA）電壓級(jí)線路電抗（/kM)系統(tǒng)C1 0.092200.421.2 負(fù)荷資料電壓級(jí)別220kV110kV10kV最大MW6015038最小MW307519COS0.850.850.8Tmax小時(shí)500050005000回路數(shù)4622負(fù)荷類型二、三二、三二、三 其他資料1、年最高氣溫為40，平均為20。2、站后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限為2.5秒。 站地理位置示意圖（其中ma/b表回路最大最小負(fù)荷數(shù)，單位：

6、MW，虛線表示不同電壓等級(jí)分區(qū)）2.2 原始資料分析 變電站的類型變電站所有三個(gè)電壓等級(jí)，高壓為220kV，中壓為110kV，低壓為10kV。變電所的性質(zhì)為終端變電站 變電站與系統(tǒng)連接情況變電站通過(guò)雙回路與一個(gè)無(wú)窮大系統(tǒng)的G連接負(fù)荷的電壓等級(jí)及輸出容量 變電站中的三個(gè)電壓等級(jí)均有負(fù)荷，分別是220kV等級(jí)為60/30MW，110kV為150/75MW，10kV等級(jí)為38/19MW。（其中a/b表回路最大最小負(fù)荷數(shù)）注明：變電站所用電容量在系統(tǒng)中所占比例太小，特此忽略。 負(fù)荷輸電回路數(shù)1、220kV等級(jí)負(fù)荷的輸電回路數(shù)為4回，1回為雙回路，2回為環(huán)網(wǎng)供電。2、110kV等級(jí)負(fù)荷的輸電回路數(shù)為6回

7、，1回為雙回路，2回為環(huán)網(wǎng)供電3、10kV等級(jí)負(fù)荷的輸電回路數(shù)為22回，9回為雙回路,4回為單回路。變電站的氣候條件 變電站的年最高氣溫為40，平均為20第3章 變電站電氣主接線的確定3.1電氣主接線的概述電氣主接線主要是指在發(fā)電廠、變電所、電力系統(tǒng)中，為滿足預(yù)定的功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳送電能的電路。電路中的高壓電氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。它們的連接方式對(duì)供電可靠性、運(yùn)行靈活性及經(jīng)濟(jì)合理性等起著決定性作用。一般在研究主接線方案和運(yùn)行方式時(shí)，為了清晰和方便，通常將三相電路圖描繪成單線圖。在繪制主接線全圖時(shí)，將互感器、避雷

8、器、電容器、中性點(diǎn)設(shè)備以及載波通信用的通道加工元件（也稱高頻阻波器）等也表示出來(lái)。對(duì)一個(gè)電廠而言，電氣主接線在電廠設(shè)計(jì)時(shí)就根據(jù)機(jī)組容量、電廠規(guī)模及電廠在電力系統(tǒng)中的地位等，從供電的可靠性、運(yùn)行的靈活性和方便性、經(jīng)濟(jì)性、發(fā)展和擴(kuò)建的可能性等方面，經(jīng)綜合比較后確定。它的接線方式能反映正常和事故情況下的供送電情況。電氣主接線又稱電氣一次接線圖。電氣主接線應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：1）運(yùn)行的可靠性：主接線系統(tǒng)應(yīng)保證對(duì)用戶供電的可靠性，特別是保證對(duì)重要負(fù)荷的供電。2）運(yùn)行的靈活性：主接線系統(tǒng)應(yīng)能靈活地適應(yīng)各種工作情況，特別是當(dāng)一部分設(shè)備檢修或工作情況發(fā)生變化時(shí)，能夠通過(guò)倒換開關(guān)的運(yùn)行方式，做到調(diào)度靈活，不中斷

9、向用戶的供電。在擴(kuò)建時(shí)應(yīng)能很方便的從初期建設(shè)到最終接線。3）主接線系統(tǒng)還應(yīng)保證運(yùn)行操作的方便以及在保證滿足技術(shù)條件的要求下，做到經(jīng)濟(jì)合理，盡量減少占地面積，節(jié)省投資。 基本要求 電氣主接線應(yīng)滿足下列基本要求：牽引變電所、鐵路變電所電氣主接應(yīng)綜合考慮電源進(jìn)線情況（有無(wú)穿越通過(guò)）、負(fù)荷重要程度、主變壓器容量和臺(tái)數(shù)，以及進(jìn)線和饋出線回路數(shù)量、斷路器備用方式和電氣設(shè)備特點(diǎn)等條件確定，并具有相應(yīng)的安全可靠性、運(yùn)行靈活和經(jīng)濟(jì)性。具有一級(jí)電力負(fù)荷的牽引變電所，向運(yùn)輸生產(chǎn)、安全環(huán)衛(wèi)等一級(jí)電力負(fù)荷供電的鐵路變電所，城市軌道交通降壓變電所（見電力負(fù)荷、電力牽引負(fù)荷）應(yīng)有兩回路相互獨(dú)立的電源進(jìn)線，每路電源進(jìn)線應(yīng)能保

10、證對(duì)全部負(fù)荷的供電。沒有一級(jí)電力負(fù)荷的鐵路變、配電所，應(yīng)有一回路可靠的進(jìn)線電源，有條件時(shí)宜設(shè)置兩回路進(jìn)線電源。主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量能滿足規(guī)劃期間供電負(fù)荷的需要，并能滿足當(dāng)變壓器故障或檢修時(shí)供電負(fù)荷的需要。在三相交流牽引變電所和鐵路變電所中，當(dāng)出現(xiàn)三級(jí)電壓且中壓或低壓側(cè)負(fù)荷超過(guò)變壓器額定容量的15%時(shí)，通常應(yīng)彩三繞組變壓器為主變壓器。按電力系統(tǒng)無(wú)功功率就地平衡的要求，交流牽引變電所和鐵路變、配電所需分層次裝設(shè)并聯(lián)電容補(bǔ)償設(shè)備與相應(yīng)主接線配電單元。為改善注入電力統(tǒng)的諧波含量，交流牽引變電所牽引電壓側(cè)母線，還需要考慮接入無(wú)功、諧波綜合并聯(lián)補(bǔ)償裝置回路（見并聯(lián)綜合補(bǔ)償裝置）。對(duì)于直流制干線電氣化鐵路，

11、為減輕直流12相脈動(dòng)電壓牽引網(wǎng)負(fù)荷對(duì)沿線平行通信線路的干擾影響，需在牽引變電所直流正、負(fù)母線間設(shè)置550 Hz、650Hz等諧波的并聯(lián)濾波回路。電源進(jìn)（出）線電壓等級(jí)及其回路數(shù)、斷路器備用方式和檢修周期，對(duì)電氣主接線形式的選擇有重大影響。當(dāng)交、直流牽引變電所35 kV220 kV電壓的電源進(jìn)線為兩回路時(shí)，宜采用雙T形分支接線或橋形接線的主接線，當(dāng)進(jìn)（出）線不超過(guò)四回路及以上時(shí)，可采用單母線或分段單母線的主接線；進(jìn)（出）線為四回路及以上時(shí)，宜采用帶旁路母線的分段單線線主接線。對(duì)于有兩路電源并聯(lián)運(yùn)行的6kV10 kV鐵路地區(qū)變、配電所，宜采用帶斷路器分段的單母線接線；電源進(jìn)線為一主一備時(shí)，分段開關(guān)

12、可采用隔離開關(guān)。無(wú)地方電源的鐵路（站、段）發(fā)電所，裝機(jī)容量一般在2 000 kV·A以下，額定電壓定為400 V或6.3 kV，其電氣主接線宜采用單母線或隔離開關(guān)分段的單母線接線。交、直流牽引變電所牽引負(fù)荷側(cè)電氣接線形式，應(yīng)根據(jù)主變壓器類型（單相、三相或其他）及數(shù)量、斷路器或直流快速開關(guān)類型和備用方式、饋線數(shù)目和線路的年運(yùn)輸量或者客流量因素確定。一般宜采用單母線分段的接線，當(dāng)饋線數(shù)在四回路以上時(shí)，應(yīng)采用單母線分段帶旁路母線的接線。主接線選擇根據(jù)原始資料的分析現(xiàn)列出兩種主接線方案。方案一：220KV側(cè)雙母接線，110KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分段接線。220kV出線6回（其中備用2

13、回），而雙母接線使用范圍是110220KV出線數(shù)為5回及以上時(shí)。滿足主接線的要求。且具備供電可靠、調(diào)度靈活、擴(kuò)建方便等特點(diǎn)。110kV出線10回（其中備用2回），110kV側(cè)有兩回出線供給遠(yuǎn)方大型冶煉廠，其容量為80000kVA，其他作為一些地區(qū)變電所進(jìn)線，其他地區(qū)變電所進(jìn)線總負(fù)荷為100MVA。根據(jù)條件選擇雙母接線方式。10kV出線12回（其中備用2回），10kV側(cè)總負(fù)荷為35000kVA，、類用戶占60%，最大一回出線負(fù)荷為2500kVA，最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比為0.65。選擇單母分段接線方式9。方案主接線圖如下：圖2-1主接線方案一方案二：方案進(jìn)行綜合比較：220KV側(cè)雙母帶旁路接線，1

14、10KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分段接線。220kV出線6回（其中備用2回），而由于本回路為重要負(fù)荷停電對(duì)其影響很大，因而選用雙母帶旁路接線方式。雙母線帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價(jià)高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對(duì)于接于旁路母線的線路回?cái)?shù)較多，并且對(duì)供電可靠性有特殊需要的場(chǎng)合是十分必要的。主接線如下圖：圖2-2 主接線方案二現(xiàn)對(duì)兩種方案比較如下10：表2-1 主接線方案比較表方案項(xiàng)目方案一：220KV側(cè)雙母接線，110KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分段接線。方案二、220KV側(cè)雙母帶旁路接線，110KV側(cè)雙母接線、10KV側(cè)單母分

15、段接線?？煽啃?.220KV接線簡(jiǎn)單，設(shè)備本身故障率少；2.220KV故障時(shí)，停電時(shí)間較長(zhǎng)。1.可靠性較高；2.有兩臺(tái)主變壓器工作，保證了在變壓器檢修或故障時(shí)，不致使該側(cè)不停電，提高了可靠性。靈活性1.220KV運(yùn)行方式相對(duì)簡(jiǎn)單，靈活性差；2.各種電壓級(jí)接線都便于擴(kuò)建和發(fā)展。1.各電壓級(jí)接線方式靈活性都好；2.220KV電壓級(jí)接線易于擴(kuò)建和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。經(jīng)濟(jì)性設(shè)備相對(duì)少，投資小。1.設(shè)備相對(duì)多，投資較大；2.母線采用雙母線帶旁路，占地面增加。通過(guò)對(duì)兩種主接線可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性的綜合考慮，辨證統(tǒng)一，現(xiàn)確定第二方案為設(shè)計(jì)最終方案。3.2計(jì)算220kV側(cè)的短路電流3.2.1 主接線形式設(shè)計(jì)系統(tǒng)線路

16、電抗為K*l40×0.4×100/23020.03變電站系統(tǒng)側(cè)母線三相短路時(shí)最大短路電流為I”1/(X*l+X*c)×SB/3VB1/（0.030.09）×100/3×2302.09kA220kV斷路器的額定開斷電流滿足要求，220kV側(cè)無(wú)需加裝電抗器3.2.2選擇主接線的分析 變電站的電氣主接線線由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開關(guān)）及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源回路線、電壓等級(jí)和負(fù)荷的大小、級(jí)別以及所用變壓器的臺(tái)數(shù)、容量等因數(shù)有關(guān)，確定變電站的主接線對(duì)變電站電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置及運(yùn)行的可靠性

17、與經(jīng)濟(jì)性等都由密切的關(guān)系，主接線的設(shè)計(jì)是變電站設(shè)計(jì)中的重要任務(wù)之一。 變電站的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電站在電力系統(tǒng)中的地址、變電站的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過(guò)渡或擴(kuò)建等要求3.2.3主接線方案的比較（一）單母線接線如下：（圖21） 圖2-1（1）優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。（2）缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電。（3）使用范圍：一般適應(yīng)一臺(tái)主變的以下情況。A、610KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)5回。B、3563KV配電裝置的出

18、線回路數(shù)不超過(guò)3回。C、110KV220KV配電裝置的出線路數(shù)不超過(guò)2回。（二） 單母線分段接線如下所示：（圖22）圖2-2（1）優(yōu)點(diǎn)：母線分段后，對(duì)主要用戶可從不同段供電，保證供電的可靠性，另外，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電。（2）缺點(diǎn)：當(dāng)母線故障時(shí)，該段母線的回路都要停電，同時(shí)擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。（3）適用范圍：A、610KV配電裝置的出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)。B、3563KV配電裝置的出線回路數(shù)為48回時(shí)。C、110KV220KV配電裝置的出線路數(shù)為34回時(shí)。（三）雙母線接線如下所示：（圖23）圖2-3（1）優(yōu)點(diǎn)：具有供電可靠，調(diào)度靈活

19、，擴(kuò)建方便，便于試驗(yàn)。（2）缺點(diǎn)：增加一組母線，每一回路增加一組母線隔離開關(guān)，從而增加投資，也容易造成誤操作。（3）適用范圍：A、6 10KV配電裝置當(dāng)短路電流較大，出線需要裝設(shè)電抗器時(shí)。B、35 63KV配電裝置的出線回路數(shù)超過(guò)8回路時(shí)。C、110KV220KV配電裝置的出線回路數(shù)為5回及以上時(shí)。（四）需裝設(shè)專用旁路斷路器情況：（1）當(dāng)110KV出線為7回一級(jí)以上，220KV出線為5回及以上時(shí)。（2）對(duì)于在系統(tǒng)中居重要地位的配電裝置，110KV出線為6回以上，220KV出線為4回及以上時(shí)。根據(jù)以上幾種主接線方式，并結(jié)合待建變電站的實(shí)際，現(xiàn)對(duì)各電壓等級(jí)采取的主接線方式作如下分述：一、220KV

20、主接線形式的選擇1、按出現(xiàn)回路數(shù)選擇220KV電壓等級(jí)的出線回路數(shù)為4回，其中二回與G系統(tǒng)相連接，且變電站的處于系統(tǒng)的重要位置，根據(jù)以上主接線形式的適用情況，可選擇雙母線接線方式。 綜合所述，220KV電壓等級(jí)采用雙母線的接線方式，220KV主接線形式如下所示：（圖24）圖2-4二、110KV主接線形式選擇1、按出線回路數(shù)選擇110KV的出線回路數(shù)為6回，按母線的選用情況將選用雙母線的接線方式。2、輸送功率選擇110KV的最大負(fù)荷為P=150MW，輸送功率較大，所以要求母線故障后能聲速恢復(fù)供電，母線或母線設(shè)備檢修時(shí)不中斷對(duì)得要用戶的供電，因此要求其主接線具有較高的可靠性和快速的恢復(fù)送電能力，故

21、采用雙母線接線方式。同時(shí)110KV側(cè)出線回路數(shù)較多，也需加裝專用旁路開關(guān)。（根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)于在系統(tǒng)處于重要位置時(shí)，當(dāng)110KV出線為6回及以上時(shí)，一般裝設(shè)專用旁路斷路器）。這樣，110KV電壓等級(jí)的接線方式為雙母線帶旁路的接線方式（專用旁路斷路器）接線圖，如上圖2-5所示。 圖2-5三、10KV接線形式選擇1、按出線回路選擇10KV出線回路為22回，根據(jù)母線的適應(yīng)范圍選擇單母線分段接線方式。2、按輸送功率選擇10KV的最大負(fù)荷為：P=38MW，因此可采用單母線分段或雙母線的接線方式，但由于10KV所傳輸?shù)墓β什淮?，而雙母線接線所需設(shè)備較多，投資較大，故從經(jīng)濟(jì)角度考慮，確定10KV采用單母線分

22、段的主接線方式。具體接線圖如2-6所示：圖2-6綜上所述，待建變電站的主接線方式為：220KV和110KV都采用雙母線帶旁路的接線方式，10KV采用單母線分段的接線方式。四、站用電主接線的確定 本地區(qū)變電站所用電只有0.3MW，電壓：380/220V，COS0.8站用電主接線可采用雙母線的結(jié)線方式，從兩10kV單母線分段各設(shè)一臺(tái)所用變壓器為所用電電源。站用電變壓器容量為：S0.3/0.80.375MVA，可用2臺(tái)SC9-400/10的雙繞組干式變壓器3.3 變壓器選擇電力變壓器是發(fā)電廠和變電站的重要元件之一，是電能轉(zhuǎn)換的主要形式，主變壓器的容量、臺(tái)數(shù)將直接影響系統(tǒng)主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。

23、主變?nèi)萘考芭_(tái)數(shù)的確定（一） 主變壓器的選擇原則1、 主變壓器容量一般按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年的負(fù)荷發(fā)展。2、 根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變的容量，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般變電所，當(dāng)一主變停運(yùn)時(shí)，其他變電器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的70-80。3、 同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不容太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系統(tǒng)化，標(biāo)準(zhǔn)化。4、 為保證供電的可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，有條件的應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)主變壓器的可能性。5、 在330KV及以

24、上的電力系統(tǒng)中，一般采用三相變壓器，可以節(jié)省占地面積，減少投資，減少電能損耗。6、變電所一般應(yīng)優(yōu)先考慮采用三繞組變壓器，因?yàn)橐慌_(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制電器和輔助設(shè)備較相應(yīng)的兩臺(tái)雙繞組變壓器要少得多。（二）主變?nèi)萘看_定根據(jù)選擇原則確定所選主變的臺(tái)數(shù)為二臺(tái)，每臺(tái)主變額定容量為Sn。當(dāng)一臺(tái)主變運(yùn)行時(shí)，另一臺(tái)主變?nèi)萘吭谟?jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷Sn=0.6 - 0.7Pm。這樣，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，可滿足70的一、二級(jí)負(fù)荷的電力需要，事故時(shí)，變壓器允許的過(guò)負(fù)荷能力30考慮，則可保證對(duì)91負(fù)荷的供電。 220KV側(cè)負(fù)荷的最大容量計(jì)算：S1max60/0.8570.6M

25、VA110KV側(cè)負(fù)荷的最大容量計(jì)算： S2max150/0.85=176.5MVA10KV側(cè)負(fù)荷的最大容量計(jì)算： S3max38/0.8=47.5MVA通過(guò)變壓器容量計(jì)算：S=176.5+47.5=224MVA所以一臺(tái)主變應(yīng)承擔(dān)的系統(tǒng)容量為：Sn=0.7S=0.7x224=156MVA考慮到最大負(fù)荷的容量計(jì)算和投資的經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)查相關(guān)的設(shè)備手冊(cè)，決定選擇主變的容量為Sn=150MVA。（三）主變臺(tái)數(shù)的確定根據(jù)選擇原則和設(shè)計(jì)依據(jù)，本工程初次一次性建設(shè)二臺(tái)主變，并預(yù)留一臺(tái)變壓器的發(fā)展空間。變壓器形式的選擇1、相數(shù)的選擇 主變采用三相或單相，主要考慮變壓器的可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)有關(guān)

26、規(guī)定，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)選用三相變壓器，因?yàn)槿嘧儔浩鞅认嗤萘康膯蜗嘧儔浩骶哂泄?jié)省投資，占地面積小，運(yùn)行過(guò)程中損耗少的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)結(jié)合本變電所的具體情況（1）待建變電站是220KV終端變電站；（2）所址位于山坡上，南面靠丘坡，東、西、北分別是果樹、桑園和農(nóng)田，地勢(shì)平坦，地質(zhì)構(gòu)造為穩(wěn)定區(qū)，交通便利。所以選擇三相變壓器。2、繞組的選擇。方案一：選擇雙繞組變壓器適應(yīng)范圍：（1）對(duì)深入引進(jìn)至負(fù)荷中心，具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電所。為簡(jiǎn)化電壓等級(jí)或減少重復(fù)降壓容量，可采用雙繞組變壓器。（2）當(dāng)兩種升高電壓的負(fù)荷相差很大，如某個(gè)繞組的傳送功率小于該變壓

27、器額定容量的15，而使繞組未能充分利用時(shí)，采用雙繞組較合理。（3）為減少變壓器臺(tái)數(shù)，并限制變壓器低壓側(cè)短路電流，可采用分裂低壓繞組變壓器。方案二：選擇三繞組變壓器適用范圍：（1）在具有三種電壓等級(jí)的變電站中，如通過(guò)主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15以上，或低壓側(cè)雖無(wú)負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器宜采用三繞組變壓器。（2）聯(lián)絡(luò)變壓器一般應(yīng)采用三繞組變壓器，其低壓繞組可接無(wú)功補(bǔ)償裝置。通過(guò)以上兩種繞組方式適應(yīng)范圍的比較，同時(shí)，待建變電站有220KV、110K和10KV三種電壓等級(jí)，高壓側(cè)以交換或接受系統(tǒng)電能為主，中、低壓側(cè)則以向近區(qū)或用戶供電為主，采用一臺(tái)三繞組變壓器

28、便能實(shí)現(xiàn)三種電壓等級(jí)的電能輸送，若采用雙繞組變壓器，則由一臺(tái)三繞組變壓器便能實(shí)現(xiàn)的三個(gè)電壓等級(jí)的電能轉(zhuǎn)換裝置必須用兩臺(tái)雙繞組變壓器才能實(shí)現(xiàn)，即必須通過(guò)二次變壓器才能實(shí)現(xiàn)電能的輸送。另一方面，從經(jīng)濟(jì)方面比較，采用兩臺(tái)雙繞組變壓器及其所配置的控制電器和輔助設(shè)備比相應(yīng)采用一臺(tái)三繞組變壓器所需的投資較多。因此，本次變電站設(shè)計(jì)采用三繞組接線方式的變壓器。 用普通型還是自耦型 根據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定：“在220KV及以上的變電所中，宜優(yōu)先采用自耦變壓器”。因?yàn)樽择钭儔浩髋c同容量的普通型變壓器相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：A、消耗材料少、等價(jià)低、有功、無(wú)功損耗小、較率高。B、高中壓線圈的自耦聯(lián)系，阻抗小，對(duì)改

29、善系統(tǒng)穩(wěn)定性有一定作用。C、還可擴(kuò)大變壓器極限制造容量，便利運(yùn)輸和安裝。另外，在大型的電力系統(tǒng)和降壓變電站中，由于普通的三繞組變壓器主要應(yīng)用在中壓側(cè)的中性點(diǎn)具有不接地方式，而待建變電站中壓側(cè)的中性點(diǎn)采用直接接地的方式，耦變壓器的高、中壓繞組構(gòu)成直接的電氣聯(lián)系，因此，自耦變壓器更適合在中壓側(cè)為110KV及以上電壓中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中。此外，同一電壓等級(jí)的自耦變壓器比相同容量和變比的普通三繞組變壓器在價(jià)格上要便宜。綜上所述，本次設(shè)計(jì)變電所采用三繞組自耦變壓器，查相關(guān)的設(shè)備手冊(cè)先得：所選主變壓器型號(hào)為SFPSZ7-150000/220，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下格：型號(hào)額定容量（MVA）額定電壓（KV）阻抗電壓

30、（）空載電流（）空載損耗（KW）連接 組別SFPSZ7-150000/220150/150/752421211113.522.97.270.47157YN,yno,dll4、中性點(diǎn)接地方式 由于變電所選用的主變?yōu)闊o(wú)勵(lì)磁調(diào)壓自耦型三繞組變壓器，根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定，在電力系統(tǒng)采用自耦變壓器后，其中性點(diǎn)必需直接接地或經(jīng)小阻抗接地，以避免高壓網(wǎng)絡(luò)發(fā)生單相接地時(shí)，自耦變壓器中壓繞組出現(xiàn)過(guò)電壓。據(jù)此，系統(tǒng)高、中壓側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方式，低壓側(cè)采用不接地方式。5、調(diào)壓方式：由于待建變電站為降壓變電站，電網(wǎng)電壓可能有較大的變化，同時(shí)，系統(tǒng)二級(jí)負(fù)荷比率較大，因此，為保證重要負(fù)荷的供電，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)程，宜采用有載調(diào)

31、壓方式，因上，在主變選擇時(shí)，應(yīng)配置MR調(diào)壓開關(guān)，以實(shí)現(xiàn)能帶負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)。四、冷卻方式 采用冷卻方式 : ONAN/ONAF第4章 所用電設(shè)計(jì)變電站站用母線采用單母分段接線方式。當(dāng)有兩臺(tái)站用變采用單母線接線方式，平時(shí)分列運(yùn)行，以限制故障。對(duì)于容量不大的變電站，為了節(jié)省投資，所用變壓器高壓側(cè)可用高壓熔斷器代替高壓斷路器14。4.1 所用變選擇1.選擇原則：所用電負(fù)荷按0.2%變電所容量計(jì)，設(shè)置2臺(tái)所用變相互備用。2.所用電負(fù)荷:S=215000×0.2%=430KVA3.所用變?nèi)萘坑?jì)算：SB=0.7×S=301KVA所用變壓器參數(shù):型號(hào)：S9315/10U1e=6.3±

32、;5%（KV） U2e=0.4（KV）連接組別：Y，yn0空載損耗：0.70（KW）阻抗電壓：4（%）空載電流：1.5（%）4.2 所用電接線圖變電站的主要站用電負(fù)荷是變壓器冷卻裝置，直流系統(tǒng)中的充放電裝置和晶閘管整流設(shè)備，照明、檢修及供水和消防系統(tǒng)，小型變電站，大多只裝1臺(tái)站用變壓器，從變電站低壓母線引進(jìn)，站用變壓器的二次側(cè)為380/220V中性點(diǎn)直接接地的三相四線制系統(tǒng)。對(duì)于中型變電站或裝設(shè)有調(diào)相機(jī)的變電站，通常都裝設(shè)2臺(tái)站用變壓器，分別接在變電站低壓母線的不同分段上，380V站用電母線采用低壓斷路器進(jìn)行分段，并以低壓成套配電裝置供電。因而本設(shè)計(jì)兩臺(tái)所用變分別接于10KV母線的段和段，互為

33、備用，平時(shí)運(yùn)行當(dāng)一臺(tái)故障時(shí)，另一臺(tái)能夠承擔(dān)變電所的全部負(fù)荷。接線圖如下所示。圖4-1 所用電接線圖第五章 短路電流計(jì)算短路電流計(jì)算在變電所的電氣設(shè)計(jì)中,是其中一個(gè)重要環(huán)節(jié),計(jì)算短路電流是合理選取各種電氣設(shè)備的前提條件,并將決定是否采用限制短路電流的措施,計(jì)算短路電流,應(yīng)在最大運(yùn)行方式下計(jì)算,并省略不重要的部分(如系統(tǒng)中的電阻,電容元件,變壓器的勵(lì)磁電流等)且系統(tǒng)正常工作時(shí),三相對(duì)稱故障時(shí)頻率不變.5.1 作出系統(tǒng)的簡(jiǎn)化等值電路圖（忽略負(fù)荷支路及線路的電容、電阻）5.2 系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算5.2.1查閱SFPSZ7-150000/220變壓器的參數(shù)UIII13.5%UIIII14.7%UIIIII1

34、3.5%變壓器容量比：150/150/755.2.2 取SB100MVA，VBVNX4*X*l+X*c0.090.020.13X1*1/2（13.5+22.9-7.27%）150/100=0.0971X2*1/2（13.5+-22.6%）150/100=0.0071X2*1/2（7.27+22.9-13.5%）150/100=0.11 短路阻抗的計(jì)算Xjs1*X4*0.12Xjs2*0.12+1/2（0.0971+0.0071）0.172Xjs20.12+1/2（0.0971+0.11）0.2245.3 短路點(diǎn)的選擇在每個(gè)電壓等級(jí)選一個(gè)短路點(diǎn)，220kV電壓等級(jí)選在d1點(diǎn)，110kV電壓等級(jí)選

35、在d2點(diǎn)，10kV電壓等級(jí)選在d3點(diǎn)。5.4 計(jì)算短路電流系統(tǒng)三相短路時(shí)，流過(guò)短路點(diǎn)的短路電流最大，所以應(yīng)計(jì)算三相短路時(shí)的電流。附220kV短路電流計(jì)算：IBSB/3UB100/3×2300.25KAI*” I0.2” I”1/ Xjs*1/0.12=8.33I”= I*”*IB=0.25*8.33=2.083Ich=2.55*2.083=5.3Ioh=1.52*2.083=3.17S”=3*2.083*230=793.7同理，可求出110kV短路電流、10kV短路電流，計(jì)算如下表短路點(diǎn)編號(hào)基準(zhǔn)電壓UB(kV)基準(zhǔn)電流IB(kA)支路計(jì)算電抗Xjs*額定電流IN（KA）0S短路電流周

36、期分量0.2S短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)短路電流短路電流沖擊值ich（kA）全電流最大有效值Ioh（kA）短路容量S”(MVA)標(biāo)么值I*”有名值I”(kA)標(biāo)么值I0.2”有名值I0.2(kA)標(biāo)么值I”有名值I(kA)公式SB/3UBIB*SN/SBI*”*IBI0.2*”*IBI”*IB2.55I”1.52I”3I”UNd12300.250.120.3758.332.0838.332.0838.332.0835.33.17793.7d21150.5020.1720.7535.8142.925.8142.925.8142.927.454.44582d310.55.50.2244.1254.462

37、4.534.4624.534.4624.5362.5537.3425分析：10kV母線處的短路電流大，規(guī)定要把短路電流限制在20KA以內(nèi)，故要在10kV變低出口安裝電抗器。電抗器的選擇1 按正常電壓和最大工作電流選擇XKGKL-10-3500型電抗器，擬將短路電流降到18KA，則XL（Id/I”- Xjs3*）IN*Ud/Id*UN=(5.5/18.5-0.224)*3.5*10.5/5.5*10=0.48%因?yàn)閮膳_(tái)主變10kV變低出口處都需要安裝電抗器，故單臺(tái)電抗器的XL=0.96%.選用XKGKL-10-3500-10型計(jì)算加了電抗器的短路電流X*L=0.1*5.5*10/3.5*10.5

38、=0.15IBSB/3UB100/3×105.5KAI*” I0.2” I”1/ Xjs*1/0.224+0.15=2.67I”= I*”*IB=5.5*2.67=14.69Ich=2.55*14.69=37.5Ioh=1.52*14.69=22.3S”=3*14.69*10.5=2672校驗(yàn)條件UNUNSINImaxUXLImax/IN×Sin5Ir2×tItdzIesish3校驗(yàn)計(jì)算數(shù)據(jù)/設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)備型號(hào)UNS/ UNImax /INU/5Ir2*t /I*tdzish / IesXKGKL-10-3500-1010/102742/35004.12/5242*

39、2.65/87.52*437.5/223.2所選的電抗器合格裝設(shè)電抗器后短路電流如下表：短路點(diǎn)編號(hào)基準(zhǔn)電壓UB(kV)基準(zhǔn)電流IB(kA)支路計(jì)算電抗Xjs*額定電流IN（KA）0S短路電流周期分量0.2S短路電流周期分量穩(wěn)態(tài)短路電流短路電流沖擊值ich（kA）全電流最大有效值Ioh（kA）短路容量S”(MVA)標(biāo)么值I*”有名值I”(kA)標(biāo)么值I0.2”有名值I0.2(kA)標(biāo)么值I”有名值I(kA)公式SB/3UBIB*SN/SBI*”*IBI0.2*”*IBI”*IB2.55I”1.52I”3I”UNd12300.250.120.3758.332.0838.332.0838.332.0

40、835.33.17793.7d21150.5020.1720.7535.8142.925.8142.925.8142.927.454.44582d310.55.50.3744.1252.6714.692.6714.692.6714.6937.522.3267系統(tǒng)阻抗：220KV側(cè)電源近似為無(wú)窮大系統(tǒng)A，歸算至本所220KV母線側(cè)阻抗為0.015（Sj=100MVA）,110KV側(cè)電源容量為500MVA，歸算至本所110KV母線側(cè)阻抗為0.36（Sj=100MVA）。變壓器型號(hào)為SFPS7180000/220。SN=180MVA其中高中、高低、中低阻抗電壓（%）分別為14，23，7。簡(jiǎn)化圖如下圖

41、所示：圖5-1 系統(tǒng)圖的等值電路變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算設(shè)SB=100MVA，UB=Uav10KV側(cè)短路計(jì)算f(3)-1短路時(shí), 示意圖如下：圖5-2 f(3)-1短路的等值電路圖=0.018 =-0.241三角形變?yōu)樾切危簣D5-3 f(3)-1短路的等值電路圖再次簡(jiǎn)化因?yàn)?所以：=0.015+0.042 =0.057示意圖如下所示:圖5-4 f(3)-1短路的等值電路圖再做三角形變換示意圖如下：圖5-5 f(3)-1短路的等值電路圖計(jì)算電抗：汽輪發(fā)電機(jī)計(jì)算曲線，0s時(shí)標(biāo)么值為IB0*=0.390因?yàn)锳電源為無(wú)窮大系統(tǒng)所以提供的短路電流為：所以短路電流有名值為11：沖擊電流：短路容量： 2

42、20KV側(cè)短路計(jì)算f(3)-2短路時(shí)，示意圖如下圖所示。圖5-6 f(3)-2短路的等值電路圖圖5-7 f(3)-2 短路的等值電路圖XB*=XT*=XBS*=0.039+0.36=0.399圖5-8 f(3)-2短路的等值電路圖A電源（無(wú)窮大系統(tǒng)）的短路電流為：查汽輪發(fā)電機(jī)計(jì)算曲線有IB0=0.512所以短路電流有名值為沖擊電流11：短路容量：110KV側(cè)短路計(jì)算f(3)-3短路時(shí)圖5-9 f(3)-3短路的等值電路圖XA*=XT*+XAS*=0.039+0.015=0.054上圖簡(jiǎn)化圖如下：圖5-10 f(3)-3短路的等值電路圖A為無(wú)窮大系統(tǒng)所以有而 查汽輪發(fā)電機(jī)的計(jì)算曲線得IB0=0.

43、570所以短路電流有名值為沖擊電流：短路容量：短路計(jì)算結(jié)果列表于下：表5-1 短路計(jì)算成果表短路點(diǎn)基準(zhǔn)電壓短路電流沖擊電流短路容量S(K)(KA)(KA)(MVA)f-110.576.154194.193384.977f-223017.37644.3096922.106f-311510.77827.4842146.825第6章.電氣設(shè)備的選擇6.1變電站變壓器的選擇該變電站主變壓器選擇兩臺(tái)型號(hào)為SFPSZ7-150/220，容量150/150/75的三繞組變壓器。 變電站站用變選擇兩臺(tái)型號(hào)為SC9-400/10的雙繞組干式變壓器。6.2 電抗器的選擇 變低出線電抗器的型號(hào)為XKGKL-10-3

44、500-106.3主要電氣設(shè)備的選擇6.3.1、主變斷路器的額定電流按其額定容量或者最大長(zhǎng)期負(fù)荷電流選擇，出線斷路器按最大負(fù)荷電流選擇，分段斷路器按一臺(tái)主變檢修時(shí)可能最大電流選擇，所選主變各側(cè)的斷路器均能通過(guò)主變的額定電流。6.3.2斷路器選擇應(yīng)滿足的技術(shù)條件（1） 電壓UgUN 其中UgUew（2） 電流IgmaxIN 其中Igmax1.05IN（3） 開斷電流（或開斷容量） Id.tIkd（Sd.tSkd） 其中Id.tIoh，Sd.tS”（4） 動(dòng)穩(wěn)定 ich imax（5） 熱穩(wěn)定 I2*tdzI2t*t 其中主保護(hù)tb10S，tb23S；tgf斷路器固有分閘時(shí)間，查斷路器資料可得：t

45、r3.06SB”I”/I1，可查短路電流周期分量發(fā)熱等值時(shí)間曲線得tz2.6S，從而tdztz+0.05* B”22.65S6.3.3、220kV和110kV側(cè)斷路器采用SF6斷路器，10kV斷路器采用真空斷路器計(jì)算與選型如下表：計(jì)算數(shù)據(jù)/設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)備型號(hào)Ug/UN(kV)Igmax/ IN(A)Id.t/ Ikd(kA)Sd.t/ Skd(MVA)Ich/ imax(KA)I*tdz/I2t*t安裝地點(diǎn)組數(shù)LW-220/3150220/22030/(0.85*1.732*220)=98.8/31503.17/40793.3/1500005.3/1002.0832*2.65/402*3220K

46、v出線2LW-220/3150220/220294.975/*1.732*220=774/31503.17/40793.3/1500005.3/1002.0832*2.65/402*3220kV進(jìn)線、母線3LW-220/315-220/220224/1.732*220=588/31503.17/40793.3/1500005.3/1002.0832*2.65/402*3主變220kV進(jìn)線2LW-110/3150110/11046/(0.85*1.732*110)=284/31504.4/40110kV出線6LW-110/3150110/110224/1.732*110=1175/31504.4

47、4/40主變110kV出線、母線4ZN12-10/160010/105/(0.8*1.732*10)=288/160022.3/4037.5/10014.692*2.65/402*310kV出線24ZN28-12/400010/1238/(0.85*1.732*10)=2742/400022.3/40主變10kV出線、母線36.3.4 隔離開關(guān)的選擇選擇隔離開關(guān)應(yīng)滿足技術(shù)條件（1） 電壓UgUN 其中UgUew（2） 電流IgmaxIN 其中Igmax1.05IN（3） 動(dòng)穩(wěn)定 ich imax（4） 熱穩(wěn)定 I2*tdzI2t*t計(jì)算與選型如下表：計(jì)算數(shù)據(jù)/設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)備型號(hào)Ug/UN(kV)

48、Igmax/ IN(A)Ich/ imax(KA)I*tdz/I2t*t安裝地點(diǎn)組數(shù)GW4-220D/60050220/22098.8/6005.3/502.0832*2.65/15.82*5220Kv出線6GW4-220D/60050220/220774/31505.3/502.0832*2.65/15.82*5220kV進(jìn)線、母線10GW4-220D/60050220/220588/31505.3/502.0832*2.65/15.82*5主變220kV進(jìn)線6GW4-110D/100050110/110284/1007.45/502.922*2.65/212*5110kV出線24GW4-110D/200050110/1101175/20007.45/502.922*2.65/462*5主變110kV出線、母線10GN6-10/6005210/10288/60037.5/5214.692*2.65/202*410kV出線24GN10-10T/400016010/122742/300037.5/1