220KV降压变电所电气部分初步设计

电力系统课程设计 变电所电气初步设计

220kV降压变电站电气部分初步设计

设计说明书

一、待设变电所在电力系统中的地位、作用等分析 （一）电力系统规划设计的主要内容

在作电力系统规划设计时，首先应对规划地区的近期与远景负荷进行调查研确定出电力负荷的树枝及发展水平，以作为系统规划、变电所布局、电源选点等的依据。根据已确定的电力系统负荷及发展水平，来进行电力、电量的平衡与电源的规划等工作。通常采用的步骤是：

1.根据电力负荷发展的需要及电力系统中现有发电厂可供电的能力，进行初步电力平衡，计算出规划年限内需要增加发电设备的总容量。

2.根据国家能源政策与规划地区动力资源的情况，以及负荷特点与发布情况，进行调查研究，提出几种电源布点方案；再经技术经济比较，选择一个相对合理的电源布点方案。 3.国家推荐的电源规模和布点方案，再进行电力、电量平行，确定出规划地区各电厂的建设规模与进度。

（二）待建变电所的规划设计

待建变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷，220KV有7回线路；110KV送出2回线路；在低压侧10KV有12回线路。可知，该所为枢纽变电所。另外变电所的所址，地势平坦，交通方便。

二、主变压器台数、类型、容量分析及确定、过负荷能力校验 （一）主变压器容量和台数的确定原则

主变压器的容量、台数，除依据输送容量等原始数据外，还应考虑电力系统5-10年的发展规划。如果容量选得过大，不仅增加投资，而且也增加了运行时电能损耗；若容量选得过小，将满足不了变电所负荷增长的需要，技术上不合理，经济上也不合算。 1.变电所猪变压器容量的确定原则

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按变电所建成后5-10年规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。 对重要变电所，应考虑一台主变压器停运，其余变压器在计及过负荷能力及允许时间内，满足I类、II类负荷的供电；对一般性变电所，一台主变压器停运，其余变压器应能满足全部时间供电负荷的70%-80%。 2.主变压器台数的确定原则

与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变压器应不小于2台。

与系统联系较弱的中、小型电厂和低压侧电压为6-10KV的变电所或与系统联系只是备用性质时，可知装1台主变压器。

对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器。

（二）主变压器的选择

根据《电力工程电气设计手册》的要求，并结合变电所的具体情况和可靠性的要求，选用两台统一型号的无励磁调压三绕组自耦变压器。

变压器的最大负荷为

PM=K0∑P (2-1) 式中 K0——同时率

对具有两台主变的变电所，其中一台主变额容量大于等于70%的全部负荷或全部重要负荷。两者中，取最大值作为确定主变的容量依据。考虑到变压器每天的负荷不是均衡的，计及欠负荷期间节省的使用寿命，可用于在过负荷期间中消耗，故可先选较小容量的主变作过负荷能力计算，以节省主变投资。

Se=0.7

PMCOS? (2-2)

由式(2-1)、式(2-2)及表1-1和表1-2可得：

PM=0.9*(42000+1800+900+2100+2400+2000+600)KW=46620KW Se=0.7*46620/0.95KW=34352KW

经计算，一台主变压器应接的负荷为34352KW，先选用两台31500KVA的变压器进行正常过负荷能力校验。

考虑到今后的发展，故选用两台OSFP7—60000/220三绕组变压器。

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三、220KV、110KV、10KV侧主接线接线方式的确定 （一）电气主接线的设计原则和要求 1.电气主接线的设计原则

电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，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、适用、经济、美观的原则。 （1)接线方式：

对于变电所的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110kV～220kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电所中，当110～220kV出线在4回及以上时，一般采用双母接线。

在大容量变电所中，为了限制6～10kV出线上的短路电流，一般可采用下列措施：①变

压器分列运行；②在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器；③采用低压侧为分裂绕组的变压器。④出线上装设电抗器。

根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。

（2）设计主接线的基本要求

在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。 (1)可靠性：供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。

在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题：

①可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积

累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结。设计时应予遵循。

②主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。

因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。

③可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还不够可

靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电所在系统中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑：

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①断路器检修时，能否不影响供电。

②线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的

长短，以及能否保证对重要用户的供电。

③变电所全部停运的可能性。

(2)灵活性：主接线的灵活性要求有以下几方面。

①调度灵活，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负

荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。

②检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响

电力网的正常运行及对用户的供电。

③扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电

或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。

(3)经济性：在满足技术要求的前提下，做到经济合理。

①投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、

保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电所中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变压器，以质量可靠的简易电器代替高压断路器。

②占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构

架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。③电能损耗少：在变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。 2.主接线的设计步骤

电气主接线的具体设计步骤如下： (1)分析原始资料

①本工程情况变电所类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。 ②电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（5～10年），变电所在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。

③负荷情况负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。 ④环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对

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主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。

⑤设备制造情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力

和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。

(2)拟定主接线方案

根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。因为

对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。

(3)短路电流计算

对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。 (4)主要电器选择

包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。 (5)绘制电气主接线图

将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。

（二）中性点直接接地系统接地点的选择

在中性点直接接地系统中，变压器的接地台数及接地点的选择应根据继电保护和通信干扰等方面的要求确定，但在编制远景短路电流计算阻抗图时，可按以下原则考虑：

（1）凡是自耦变压器，其中性点应直接接地或经小阻抗接地。

（2）凡是中、低压侧有电源的升压站和降压变电站至少有一台变压器直接接地。 （3）选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地系统。双母线接有两台及以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。

（4）终端变电所的变压器中性点一般不接地。

（5）变压器中性点接地的数量应使电网所有短路点的零序电抗与正序电抗之比

x0/x1

小于3，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压，x0/x1应大于1-1.5，以使单相接地短路电流不超过三相短路电流。

（6）所有普通变压器的中性点都应该经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装避雷器保护。

（三）本变电所电气主接线设计

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