KV降壓變電所電氣一次部分設計完整

1、緒論電力工業(yè)是國民經濟的一項基礎工業(yè)和國民經濟發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風能等一次能源轉換成電能這個二次能源的工業(yè)，它為國民經濟的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家經濟發(fā)展水平的重要標志。 由于電能在工業(yè)及國民經濟的重要性，電能的輸送和分配是電能應用于這些領域不可缺少的組成部分。所以輸送和分配電能是十分重要的一環(huán)。變電站使電廠或上級電站經過調整后的電能書送給下級負荷，是電能輸送的核心部分。其功能運行情況、容量大小直接影響下級負荷的供電，進而影響工業(yè)生產及生活用電。若變電站系統中某一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，系統保護環(huán)節(jié)將動作?？赡茉斐赏ｋ姷仁鹿?，給生

2、產生活帶來很大不利。因此，變電站在整個電力系統中對于保護供電的可靠性、靈敏性等指標十分重要。 變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力場所，是聯系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分，緊靠發(fā)電廠。將壓變電站通常遠離發(fā)電廠而靠近負荷中心。這里所設計得就是220KV降壓變電站。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。本文設計的變電站為220KV變電站，其下級負荷為110KV及10KV級工業(yè)及其它負荷。這些負荷不僅包括如冶煉廠、制藥廠等工業(yè)部門，也有政府、醫(yī)院等非工業(yè)部門。他們對供電的要求不同，但保證他們的供電可靠性級連續(xù)性是本變電站設計

3、的目的。傳統變電站一般都采用常規(guī)設備。二次設備中的繼電保護和自動裝置遠動裝置等采用電磁式或晶體管式，體積大，設備笨重，因此，主控室占地面積較大。常規(guī)裝置結構復雜，可靠性低，維護工作量大。隨著國民經濟的持續(xù)發(fā)展，人民的生活質量和生活水平不斷提高家用電器越來越多的進入千家萬戶，人們對用電質量的要求越來越高。但是傳統變電站缺乏科學的電能質量考核辦法。傳統變電站由于遠動功能不全。一些遙測，遙信量無法實時送到調度中心，不能滿足向調度中心及時提供運行參數的要求。變電站本身又缺乏自動控制和調控手段，因此無法進行實時控制，不利于系統的安全穩(wěn)定運行。 在本變電站的設計中，分為對變電站做總體分析和負荷分析、變電站

4、主變的選擇、主接線、短路電流計算、電力系統繼電保護等部分的分析計算，在設計中發(fā)現所用數據不夠準確，特別是在電力系統繼電保護是計算中，存在很大缺陷，力求在以后的設計中能夠逐步趨于完善，相信不久能實現無人值班高度自動化以彌補傳統變電站的缺陷?，F在，隨著大電網系統的建設，輸電的電壓等級越來越高，這一方面使降低損耗的需要，另一方面也是工業(yè)生產等負荷發(fā)展的需要。我國目前廣泛采用的輸電等級有110KV、220KV等級別，還有500KV級的輸電線路也在迅速發(fā)展，所以220kv級的變電站在電力系統中的應用也十分廣泛。并且伴隨電力系統中所用電氣元件產品諸如斷路器、繼電器、隔離開關等性能指標的提高，變電站的功能也

5、會越來越完善，可靠性也會得到很大的提高。相信隨著科技技術的發(fā)展和各種理論的應用更加趨于完善，220KV等級別的變電站也將承擔電力系統中越來越多的任務。第1章 概述1.1 概述分析本次220KV變電站是本市與電力系統相聯系的中間的重要設施，它承擔著向市區(qū)的各負荷供電的任務，它的運行的穩(wěn)定性和可靠性對市區(qū)企業(yè)和人民的正常生產和生活具有決定性的作用。系統設計應在國家計劃經濟的指導下，在審議后的中期、長期電力規(guī)劃的基礎上，從電力系統整體出發(fā)，進一步研究提出系統設計的具體方案；應合理利用能源，合理布局電源和網絡，使發(fā)、輸、變電及無功建設配套協調，并為系統的繼電保護設計，系統自動裝置設計及下一級電壓的系統

6、等創(chuàng)造條件。設計方案應技術先進、過度方便、運行靈活、切實可行，以經濟、可靠、質量合格和充足的電能來滿足國民經濟各部門與人民生活不斷增長的需要。系統設計的設計水平可為今后第五年至第十年的某一年，并應對過度年進行研究（五年內逐年研究），遠景水平可為第十年至第十五年的某一年，且宜與國民經濟計劃的年份相一致。系統設計經審查后，二至三年進行編制，但有重大變化時，應及時修改。該變電站的電壓等級為220/110/10KV，220KV是本變電站的電源電壓，110KV和10KV是二次電壓。變電站的電源由雙回路220KV線路送到本變電站；中壓側110KV母線送出2回線路；在低壓側10KV母線送出12回線路；本變電

7、站220KV母線有三回輸出線路。1.2 變電站的作用和主要設備組成電力工業(yè)是國民經濟的一項基礎工業(yè)和國民經濟發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風能等一次能源轉換成電能這個二次能源的工業(yè)，它為國民經濟的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家經濟發(fā)展水平的重要標志。隨著社會的發(fā)展，電能被日益廣泛的應用于工農業(yè)生產以及人民的日常生活中。電能可以方便的轉化為期他形式的能源，例：機械能、熱能、光能、磁能等，并且電能的輸送和分配易于實現，可以輸送到需要它的人和工作場所和生活場所。電能的應用規(guī)模也很靈活以電能作為動力，可以促進工農業(yè)的機械化和自動化。保證產品質量大

8、幅度提高勞動生產率。同時提高電氣化程度以電能代替其它形式的能源，是節(jié)約能源消耗的一個重要的途徑變電站是匯集電源、升降電壓和分配電力場所，是聯系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分，緊靠發(fā)電廠。將壓變電站通常遠離發(fā)電廠而靠近負荷中心。這里所設計得就是220KV降壓變電站。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。發(fā)電廠和變電站中安裝的各種電氣設備，其主要任務是啟停機組、調整負荷、切換設備和線路、監(jiān)視主要設備的運行狀態(tài)、發(fā)生異常故障時及時處理等。根據電氣設備的作用不同，可將電氣設備分為一次設備和二次設備。通常把生產、變換、輸送、分配和

9、使用電能的設備稱為一次設備。主要包括：1、生產和轉換電能的設備，如發(fā)電機等。2、接通或斷開電路的開關設備，如斷路器、隔離開關、負荷開關，熔斷器、接觸器等。3、限制故障電流和防御過電壓的保護電器，如電抗器和避雷器等。4、載流導體，如裸導線和電纜等。5、接地裝置。把對一次設備和系統的運行進行測量、控制、監(jiān)視、和保護的設備稱為二次設備。它們包括：1、儀用互感器，如電壓互感器和電流互感器。2、測量表計，如電壓表、電流表、功率表和電能表等。3、繼電保護及自動裝置。4、直流電源設備。5、操作電器、信號設備及控制電纜。本次設計主要是變電站一次部分的設計，主要的設備也為一次設備，當然也有互感器等二次設備。本次

10、設計的主要設備有：電力變壓器、輸電線路和開關設備、控制裝置和互感器、避雷器和調相設備、另外和包括接地和屏蔽裝置、站內電源蓄電池、照明設備等其它各種設備。1.3 變電站的種類變電站是電力系統的中間環(huán)節(jié)，根據在電力系統的地位和作用，可分為以下幾類 樞紐變電站樞紐變電站位于電力系統的樞紐點，電壓等級一般為330kv以上，聯系多個電源，出線回路多，變電容量大，全站停電后將造成大面積停電或系統瓦解，樞紐變電站對電力系統的運行穩(wěn)定和可靠性起著重要作用。 中間變電站中間變電站位于系統主干環(huán)形線路或系統主要干線的接口處，電壓等級一般在330KV220KV匯集處，23個電源和若干干線路，高電壓側的穿越功率為主，

11、同時降壓向地區(qū)用戶供電，電站停電后，將引起區(qū)域電網的瓦解。 地區(qū)變電站地區(qū)變電站是一個地區(qū)和一個中小城市的主要變電站，電壓等級一般為220kv，全站停電后將造成該地區(qū)和城市供電的紊亂。 企業(yè)變電站企業(yè)變電站是大中型企業(yè)的專用變電站，電壓一般在35KV220KV，12回進線。 終端變電站終端變電站位于配電線路的終端，接近負荷處，高壓側10KV110KV引入，經降壓后向用戶供電。變電站就是輸電和配電的集結點，上述變電站分類的電影配置沒有硬性的規(guī)定，上面所提的電壓僅僅是具有代表性的。一座變電站的作用是要完成下列一個或更多的功能：（1）換接、連接或切斷系統的各部分。這有斷路器或開關來完成。（2）變壓。

12、用電力變壓器升壓或降壓。（3）無功功率補償；并聯電容器，并聯電抗器，靜態(tài)無功伏安（補償）系統以及同步調相機常被用來控制電壓。串連電容器常用來減小線路阻抗。除了完成這些功能，還可將變電站設計成使之成為能夠提供過電壓及過流保護，并具有可靠性、屏蔽、設備接地順序、變電站控制等功能。第2章 電力系統及變電站總體分析 2.1 電力系統分析電力系統及變電所的設計首先要對電力系統進行分析才能選擇正確的方案，及對變電所進行總體分析才能設計比較經濟、可靠的變電所方案。電力工業(yè)是國民經濟的一項基礎工業(yè)和國民經濟發(fā)展的先行工業(yè)，它是一種將煤、石油、天然氣、水能、核能、風能等一次能源轉換成電能這個二次能源的工業(yè)，它為

13、國民經濟的其他各部門快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平是反映國家經濟發(fā)展水平的重要標志。電力系統及變電所的設計首先要對電力系統進行分析及對變電所進行總體分析才能設計比較經濟、可靠的變電所方案。經過對電力系統的正確分析才能選擇變電站的正確設計方案，電力系統的分析應滿足以下幾點：1、變電站的設計應根據工程的510年發(fā)展規(guī)劃進行做到遠，近期結合。以近期為主，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，適當考慮擴建的可能。2、變電站的設計，必須以全出發(fā)，統籌兼顧。按照負荷性質，用電容量，工程特點和地區(qū)供電條件，綜合國情合理地確定設計方案。3、變電站的設計，必須堅持節(jié)約用地的原則。4、變電站設計除應執(zhí)行本規(guī)

14、范外，尚應符合現行的國家有關標準和規(guī)范的規(guī)定。2.2 負荷分析2.2.1 110kv負荷分析表2-1 110kv負荷分析用戶名稱最大負荷（KW）cos回路數重要負荷百分數（）煉鋼廠420000.952652.2.2 10kv負荷分析表2-2 10kv負荷分析序號用戶名稱最大負荷（KW）cos回路數重要負荷百分數1礦機廠18000.952622機械廠90023汽車廠210024電機廠240025煉油廠200026飼料廠6002根據負荷允許停電程度的不同，可以將負荷分為三個等級，即一級負荷、二級負荷、三級負荷。等級不同，對電力系統供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。如果停電，一級負荷將造成人身傷亡或引

15、起對周圍環(huán)境嚴重污染對工廠將造成經濟上的巨大損失，如重要的大型的設備損壞，重要產品或用重要原料生產的產品大量報廢，還可能引起社會秩序混亂或嚴重的政治影響。二級負荷會造成較大的經濟損失，如生產的主要設備損壞、產品大量報廢或減產；還可能引起社會秩序混亂或較嚴重的政治影響。三級負荷造成的損失不大或不會造成直接經濟損失。由此可知，供電的穩(wěn)定性直接影響經濟的發(fā)展，負荷等級不同，對供電的要求也不相同：對于一級負荷，必須有二個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電。對特別重要的一級負荷應該由二個獨立電源點供電。對于二級負荷，一般要有兩個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證全

16、部或大部分二級負荷供電。對于三級負荷，一般只需一個電源供電。由上表可知，在110KV及10KV負荷中，各車間的負荷比較大，若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現次品，機器損壞，甚至出現事故，嚴重時造成重大經濟損失和人員傷亡，為滿足公司的正常生產任務和對員工的生命財產的考慮，必須保證其供電可靠性。因此其都屬于一級負荷。第3章 主變壓器的選擇3.1. 主變壓器的選擇依據 主變容量的考慮原則 1 只裝一臺主變壓器的變電所主變壓器容量SN.T應滿足全部用電設備總計算負荷S30的需要 SN.TS302裝有兩臺主變壓器的變電所每臺變壓器的容量SN.T應同時滿足以下兩個條件.任一臺變壓器單獨運行時,易滿足總計算負荷S30

17、的大約60%70%的需要,即: S30=(0.60.7) S30.任一臺變壓器單獨運行時,應滿足全部一二級符合的需要即: S30 S30(+)3 車間變電所主變壓器的單臺容量選擇車間變電所主變壓器的單臺容量一般不宜大于1000KV.A，對裝設在二層以上的電力變壓器,應考慮其垂直與水平運輸對通道及樓板荷載的影響。如果采用干式變壓器時,其容量不易大于630KVA，對居住小區(qū)變電所內的油浸式變壓器單臺容量不易大于630KVA.適當考慮負荷的發(fā)展，應適當考慮今后510年電力負荷的增長,留有一定的余地,干式變壓器的過負荷能力較小,更宜留有較大的裕量。又參考電力工程電氣設計手冊中的第五章的規(guī)定：（1）主變

18、容量選擇一般應按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期幾年發(fā)展，對城郊變電所，主變容量應與城市規(guī)劃相結合。（2）根據變電所帶負荷性質和電網結構來確定主變容量，對有重要負荷的變電站應考慮一臺主變壓器停運時，其余主變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一、二級負荷；對一般性變電站，當一臺主變停運時，其余主變壓器應能保證全部負荷的60。(3)同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應從全網出發(fā)，推行系列化，標準化。（主要考慮備用品，備件及維修方便）。變電站主變壓器臺數和容量的最后確定,應結合主接線方案,經技術經濟比較擇優(yōu)而定。根據以上對主變壓器的分析.該變電站的負

19、荷大多為一二級負荷,主變壓器選為二臺主變。3.1.2 主變臺數的考慮原則選擇主變壓器臺數時應考慮下列原則應滿足用電負荷對供電可靠性的要求,對供有大量一二級負荷的變電所,應采用兩臺變壓器,以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時,另一臺變壓器對一二級負荷繼續(xù)供電.對只有二級負荷而無一級負荷的變電所,也可以只采一臺變壓器,但必須在低壓側敷設與其他變電所相連的聯絡線作為備用電源或另有自備電源。1. 對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而宜于采用經濟運行方式的變電所也可以考慮采用兩臺變壓器。2. 除上述兩種情況外,一般車間變電所宜采用一臺變壓器.但是負荷集中且容量相當大的變電所,雖為三級負荷,也可以采用兩臺變壓器。

20、3. 在確定變電所主要變壓器臺數時,應適當考慮負荷的發(fā)展留有一定的余地。3.2 變電所主變壓器形式與容量的確定 主變壓器容量確定的要求 1.主變壓器容量一般按變電站建成后510年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期1020年的負荷發(fā)展。 2.根據變電站所帶負荷的性質和電網結構來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應考慮當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在設計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級和二級負荷：對一般性變電站停運時，其余變壓器容量就能保證全部負荷的6070%。S總=60.6MVA由于上述條件所限制。故選兩臺63000KVA的主變壓器就可滿足負荷需求。 變壓器形式的選擇1

21、 變壓器相數的確定根據：若站址地勢開闊，不受運輸條件限制時，在330KV及其以下的發(fā)電廠和變電所中，均采用三相變壓器。2 變壓器繞組數量的選擇   在電力工程電氣設計手冊和相應規(guī)程中指出：在具有三種電壓的變電所中，如果通過主變壓器各繞組的功率達到該主變壓器容量的15%及以上，或低壓側雖無負荷，但在變電所內需裝設無功功率補償設備時，主變宜采用三繞組變壓器。結合本次設計的具體實際情況，都應選擇三繞組變壓器。3 繞組連接方式   在具有三種電壓的變電所中，如果通過主變各繞組的功率達到該變壓器容量的15以上，或在低壓側雖沒有負荷，但是在變電所的實際情況，由主變容

22、量選擇部分的計算數據，明顯滿足上述情況。故本市郊變電所主變選擇三繞組變壓器。 參考電力工程電氣設計手冊和相應規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統電壓一致，否則不能并列運行。電力系統中變壓器繞組采用的連接方式有Y和型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個繞組是型的，我國110KV及以上的電壓等級均為大電流接地系統，為取得中型點，所以都需要選擇的連接方式。，而6-10KV側采用型的連接方式。故本次220KV變電站主變應采用的繞組連接方式為：，。4.變電站主變壓器型式的選擇 具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側繞組的功率均達到該變壓器容量的15%以上或低壓側雖無負荷，但在變電站

23、內需裝設無功補償設備時，主變壓器采用三饒組。而有載調壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動所以選擇有載調壓方式，且規(guī)程上規(guī)定對電力系統一般要求10kV及以下變電站采用一級有載調壓變壓器。故本站主變壓器選用有載三圈變壓器。我國110kV及以上電壓變壓器繞組都采用Y0連接；35kV采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV以下電壓變壓器繞組都采用 連接。故市郊工業(yè)變電所主變應采用的繞組連接方式為：5 調壓方式的確定常用的調壓方式手動調壓和有載調壓。手動調壓用于調整范圍±2×2.5以內；有載調壓用于調整范圍可達30%，其結構復雜，價格較貴，常用于以下情況：（1）接于出力變化大的發(fā)電

24、廠的主要變壓器。（2）接于時而為送端，時而為受端，具有可逆工作的特點聯絡變壓器。（3）發(fā)電機經常在低功率因數下運行時。規(guī)程規(guī)定，在滿足電壓正常波動情況下可以采用手動調壓方式(手動調壓方式的變壓器便于維修)。對于200kv站以往設計由于任務書已經給出系統能保證本站220kv母線的電壓波動在+5-0之內，所以可以采用手動調壓方式。綜合以上分析，本設計中該市郊工業(yè)變電站的主變宜采用有載調壓方式。6 主變壓器的冷卻方式根據型號有：自然風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)等。按一般情況，220KV變電站宜選用自然風冷式。7 是否選用自耦變壓器選擇自耦變壓器有許多好處，但是自耦變適用于兩個電壓級中性點都直

25、接接地的系統中，而本站220KV與110KV是中性點直接接地系統，且其多用于220KV及以上變電所，發(fā)電機升壓及聯絡變壓器。它經小阻抗接地，短路電流大，造成設備選擇困難和對通信線路的危險干擾，且考慮到現場維護等問題，故不采用自耦變壓器。8 變壓器各側電壓的選擇作為電源側，為保證向線路末端供電的電壓質量，即保證在10%電壓損耗的情況下，線路末端的電壓應保證在額定值，所以，電源側的主變電壓按10%額定電壓選擇，而降壓變壓器作為末端可按照額定電壓選擇。所以，對于220KV的變電站，考慮到要選擇節(jié)能新型的，220KV側應該選230KV,110KV側選115KV,10KV側選10.5KV。9 全絕緣、半

26、絕緣、繞組材料等問題的解決在110KV及以上的中性點直接接地系統中，為了減小單相接地時的短路電流，有一部分變壓器的中性點采用不接地的方式，因而需要考慮中性點絕緣的保護問題。110KV側采用分級絕緣的經濟效益比較顯著，并且選用與中性點絕緣等級相當的避雷器加以保護。10KV側為中性點不直接接地系統中的變壓器，其中性點都采用全絕緣。3.3 主變選擇計算變電所總容量：主變容量: = 2120MVA 變壓器設備的型號為SFPS3-120000/220校驗可得：主變的冷卻方式是自然風冷式。第4章 電氣主接線的選擇4.1電氣主接線的基本要求和設計原則電氣主接線是指發(fā)電廠或變電站中的一次設備按照設計要求連接起

27、來表示生產/匯集和分配電能的電路,也稱為主電路.采用何種主接線形式,于電力系統原始資料,發(fā)電廠,變電站本身運行的可靠性,靈活性和經濟性的要求等密切相關,并且對電氣設備的選擇,配電裝置布置,繼電保護和控制方式的擬定都有較大的影響。在設計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經濟性之間。欲使主接線可靠、靈活，必然要選用高質量的設備和現化的自動裝置，從而導致投資費用的增加。因此，主接線的設計應在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經濟合理。變電所的主接線應根據變電所所在電網中的地位、出線回路數、設備特點及負荷性質等條件確定，并應滿足供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、節(jié)約投資和便于擴建等要求。發(fā)電廠和變電站的

28、主接線還必須滿足以下基本要求:1. 根據發(fā)電廠變電站在電力系統中的地位,作用和用戶性質,保證必要的供電可靠行和電能質量的要求;2. 應力求接線簡單,運行靈活和操作方便，保證運行,維護和檢修的安全和方便;3. 應盡量降低投資,節(jié)省運行費用;4. 滿足擴建的要求,實現分期過度.4.2 電氣主接線選擇標準（1）變電所在系統中的作用和地位。（2）分期與最終建設規(guī)模。（3）電壓等級及出線回路數。（4）接入系統的方式。（5）所址條件。4.3 主接線的方式選擇 主接線設計依據雙母線: 1.出線帶電抗器的6-10KV配電裝置。2.35-60KV出線超8過回。3.電源較大、負荷較大時。4.110-220KV出線

29、數為5回或5回以上時。單母線主要用在回路少且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中，單母線分段主要應用在發(fā)電廠和變電站6-10KV接線中。旁路:110KV出線在6回以上。220KV出線在4回以上。綜合以上資料，結合本變電站的實際情況，220KV側有3回出線，110KV側有2回出線，10KV側有12回出線。又由前面的變電站分析部分和負荷情況分析部分，該變電站在整個電力網絡中處于重要的地位，各側均不允許斷電。故可對各電壓等級側主接線設計方案作以下處理。4.3.2 各電源側主接線方案的確定 根據要求可以草擬以下兩種方案：表4-1 220KV側主接線方案 方案項目 方案I 雙母線接線方案II 單母線分段接線可

30、靠性重要用戶可從不同母線引出,保證不間斷供電，可靠；檢修斷路器，可以不停電檢修，供電可靠性高。用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,保證不間斷供電，可靠。靈活性當一回線路故障時,斷路器自動將故障母線隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電。當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電。經濟性接線簡單，增加了設備,投資較方案高。接線簡單,運行設備少，投資少，年運行費用少。由以上比較結果知，這兩種方案都有較好的可靠性和靈活性。由于本變電站在整個系統中占有較重要的地位，要求保證某些重要的用戶不可中斷供電，綜合考慮，220KV側

31、宜采用方案I。表4-2 110KV側主接線方案 方案項目 方案I雙母線接線方案II 單母線分段帶旁路接線可靠性重要用戶可從不同母線引出兩個回路, 保證不間斷供電，可靠；檢修出線斷路器，可以不停電檢修，供電可靠性高，適合高電壓母線接線。用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,可靠，適合用于屋外布置，可采用高壓斷路器，這樣可保證進出線檢修時不中斷供電靈活性當一回線路故障時,母線之間的斷路器自動將故障母線隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,并與旁路配合保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電，且擴建方便經濟性占地面積大，

32、多一母線增加了投資用電可靠占地面積小大，設備投資多 根據要求可以草擬以下兩種方案：對以下兩種方案進行比較：由以上比較結果知道，方案I與方案II均有較好的可靠性和靈活性，鑒于110KV側負荷要求，宜采用方案I的接線形式。根據要求可以草擬以下兩種方案：對以下兩種方案進行比較：表4-3 10KV 側主接線方案 方案項目 方案I單母線分段接線方案II 單母線分段帶旁路接線可靠性用斷路器把母線分段后,多重要負荷可從不同母線引出兩個回路, 保證不間斷供電，可靠；檢修出線斷路器，可以不停電檢修，供電可靠性高，適合多負荷母線接線。用斷路器把母線分段后,對重要用戶可從不同段引出兩個回路,可靠，適合用于屋外布置，

33、可采用高壓斷路器，這樣可保證進出線檢修時不中斷供電靈活性當一回線路故障時,母線之間的分段斷路器自動將故障母線隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電當一回線路故障時,分段斷路器自動將故障段隔離,并與旁路配合保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電，且擴建方便經濟性占地面積小，沒有旁路接線提高了經濟性占地面積小大，設備投資多 由以上比較結果知道，方案I與方案II均有較好的可靠性和靈活性，鑒于10KV側負荷要求，宜采用方案I的接線形式。4.4 主變中性點接線的方式設計 110-220KV側接地方式根據電力系統的實際情況，110-500KV系統為大電流接地系統，所以變電站主變的110-

34、220KV側的中性點應選擇中性點直接接地方式。 10KV側接地方式 610KV側為中性點不直接接地方式，即應該選用中性點不接地、經高阻接地或經消弧線圈接地方式。消弧線圈又分為完全補償和欠補償方式，為防止出現在滅接地電容電流出現時電弧諧振，一般選用過補償方式，具體采用那種接地方式，應經電容電流計算，對10KV系統若接地電容電流大于30A時，應選經消弧線圈接地方式。10KV側需要加裝消弧線圈時，由于主變的10KV側是接線，沒有中性點，故對10KV側需加接地變，將中性點引出用以接消弧線圈，接地變的容量應大于消弧線圈的容量，一般應該在6-10KV的每一段母線上安裝型號一樣，相同容量的接地變，考慮接地變

35、的低壓側可以獲取220KV電源兼作所用電，所以選用接地變后就不用再選用50KVA的所用變。顯然10KV側需要加消弧線圈，但由于主變的10KV側是接線，沒有中性點，故對10KV側需加接地變，將中性點引出以接消弧線圈，接地變的容量應大于消弧線圈的容量，查發(fā)電廠電氣部分設計計算資料可選用接地變型號為：KSJD-315/80/10.5,所用消弧線圈為：XDJ-300/10，變比為：10.5/0.4,正序阻抗電壓為：4%。4.5 無功補償 無功補償的意義無功補償是電力系統運行的基本需求，為了實現電力系統運行中的無功平衡，必須對各種電力負荷產生的無功進行補償，無功補償的方法有調相機補償、電容器組補償等多種

36、，其中最為有效和易于實施的是在靠近負荷點的地方進行就地無功補償。無功功率補償裝置的主要作用是：提高負載和系統的功率因數，減少設備的功率損耗，穩(wěn)定電壓，提高供電質量。在長距離輸電中，提高系統輸電穩(wěn)定性和輸電能力，平衡三相負載的有功和無功功率等。所以系統的無功補償可以采用分散補償的方式。因為電力系統的無功負荷主要是感性功率，所以具體無功補償就是在高壓電網的低壓側加并聯電容器，利用階梯式調節(jié)的容性無功補償感性無功。 無功補償容量選擇并聯電容器裝置設計技術規(guī)程第條規(guī)定“電容器裝置的總容量應根據電力系統無功規(guī)劃設計，調相調壓計算及技術經濟比較確定。對220KV可按照主變容量的37%考慮，35-110KV

37、變電站中的電容器總容量，按無功功率就地平衡的原則，可按主變容量的10-30考慮。一般取主變容量的15，分在10KV兩段母線上安裝。110KV變電站按照主變容量的10選擇。第5章 短路電流計算5.1 短路電流計算的目的 供電系統要求正常的不間斷對用電負荷供電，以保證生產和生活的正常進行。然而，由于各種原因也難免出現故障，而使系統的正常運行遭到破壞。電力系統中出現最多的故障形式是短路。所謂短路既是指載流導體相與相之間發(fā)生非正常接觸情況，在中性點直接接地的系統中還有各相與地之間的短路。同時論述了短路電流的計算及電氣設備的選擇與校驗。造成短路的主要原因，是電氣設備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是設備

38、長期運行，絕緣自然老化或由于設備本身質量低劣，絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿，或設備質量合格，絕緣合乎要求而被過電壓（包括雷電過電壓）擊穿，或者是設備絕緣受到外力損壞而造成短路。嚴重的短路要影響電力系統運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統解列。由此可見，短路的后果十分嚴重，因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進行短路電流的計算，以便正確的選擇電氣設備，使設備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不至損壞。 為了選擇切除短路故障的開關電器、整定短路保護的繼電保護裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須計算短路電流。5.2 短路電流的計算方法

39、為了使所選電器具有足夠的可靠性、經濟性、靈活性并在一定的時期內滿足電力系統發(fā)展的需要，應對不同點的短路電流進行校驗。對電力系統網絡的短路電流，我們可采用一種運算曲線來計算任意時刻的短路電流。所謂運算曲線，是按我國電力系統的統計得到汽輪發(fā)電機的參數，逐個計算在不同阻抗條件下，某時刻t的短路電流，然后取所有這些短路電流的平均值，作為運行曲線在某時刻t和計算電抗情況下的短路電流值。5.3 短路電流的計算結果短路點I"（KA）Itk/2（KA） Itk（KA） I（KA）Ish（KA）220KV母線2.85 1.5151.5351.5053087110KV母線8.63.12.923.8910

40、.0110KV母線37.8425.326.7328.3873.04具體計算過程詳見計算書第6章 電氣設備選擇6.1 電氣設備選擇正確選擇設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟的運行的重要條件。在進行設備選擇時，應根據工程實際情況，在保證安全可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥的采用新技術，并注意節(jié)約投資，具體選擇方法也就不完全一樣。但對它們的要求卻是基本相同的。電力系統中的各種電氣設備，其運行條件完全一樣，選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求是相同的。電氣設備要想能可靠地工作，必須按正常運行條件進行選擇，并且按短路條件校驗其熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。 電氣選擇的選擇.1 主要任務導體和絕緣子 導體的選擇主要

41、有：各電壓級的匯流母線、主變引下線、出線以及各電壓級的絕緣子等。.2 電氣設備 電氣設備包括各電壓級的出線斷路器、旁路斷路器、分段斷路器、以及相應的隔離開關、熔斷器等。用于保護和測量用的電流互感器，包括穿墻套管、開關柜的選擇及其一次接線的編號。6.2 選擇導體和電器的基本條件 按長期工作條件選擇參考導體和電器的選擇設計技術規(guī)定第條: 選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的最高運行電壓。 即： 其中， 一般按照選擇電氣設備的額定電壓對于導體： 對于電器： * 的計算方法（1）匯流主母線 220KV主母線：按實際功率分布進行計算 110KV主母線：按實際功率分布進行計算 10kV主母線：（2）

42、旁路母線回路（3）主變的引下線（4）出線 單回線： 雙回線：（5）母聯回路（6）分段回路 （K=0.50.8 ）（7）10KV并聯電容器回路 按經濟電流密度選擇導體參考導體和電器選擇設計技術規(guī)定第條： 載流導體應選擇鋁質材料。第條：除配電裝置的匯流母線外，較長導體的截面應按經濟密度選擇，導體的經濟電流密度可按照附錄四所列數值選取。當無合適規(guī)定導體時，導體面積可按經濟電流密度計算截面的相鄰下一檔選取。選取條件：經濟截面 J經濟電流密度注意：按此法選擇導體后，必須按長期發(fā)熱校驗。6.3 導體和電器的選取及校驗條件 導體的選擇.1 母線的選擇參考導體和電器選擇設計技術規(guī)定第2.1.3條：載流導體宜采

43、用鋁質材料，下列場所可選用銅質材料的硬導體。（1）：持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的發(fā)電機、變壓器出線端部或采用硬鋁導體穿墻套管有困難時；（2）：污穢對銅腐蝕較輕微而對鋁有較嚴重腐蝕的場所。第條：20KV以下回路的正常工作電流在4000A及以下時，宜采用矩形導體，在4000-8000A時，宜選用槽形導體。 110-220KV及以上高壓配電裝置，當采用硬導體時，宜選用鋁錳合金管形導體。.2 10KV出線電纜選擇（1）：依據發(fā)電廠電氣部分電力電纜應按下列條件選擇和校驗:a. 電纜芯線材料及型號b. 額定電壓c. 截面選擇d. 允許電壓降校驗e. 熱穩(wěn)定校驗f. 電纜的動穩(wěn)定由廠家保證，可不必校驗。

44、（2）電纜芯線材料及型號選擇電纜芯線有銅芯和鋁芯，國內工程一般選用鋁芯，電纜的型號應根據其用途，敷設方式和使用條件進行選擇，郊變10KV出線選用三相剛芯鋁絞線。（3）電壓選擇：電纜的額定電壓應大于等于所在電網的電壓。（4）截面選擇：電力電纜截面一般按長期發(fā)熱允許電流選擇，當電流的最大負荷利用小時數大于5000小時且長度超過20m時，應按經濟電流密度選擇。 電器選擇.1 斷路器選擇根據電力工程電氣設計手冊（電氣一次部分）第62節(jié)規(guī)定：35KV及以下，可選用少油、真空、多油斷路器等，應注意經濟性。35KV220KV可選用少油、SF6、空氣斷路器等。綜合考慮，盡量利用經過國家鑒定推薦使用的新產品，又

45、110-220KV為檢修方便，選用SF6斷路器，10KV側采用真空斷路器。.2 隔離開關的選擇種類和形式的選擇：隔離開關的型式很多，按安裝地點的不同可分為屋內式和屋外式。按絕緣支柱數目可分為單柱式和雙柱式。它對配電裝置的占地面積有很大影響，選型時應根據配電裝置的特點和使用要求以及經濟技術條件來確定。由于本設計中均采用手車式斷路器，故35KV、10KV側不用選隔離開關。.3 電壓互感器選擇電壓互感器是二次回路中測量和保護用的電壓源，通過它反映系統的運行狀況。它的作用是將一次高壓變?yōu)槎蝹鹊牡碗妷罕阌跍y量。依據電力工程設計手冊對電壓互感器配置的規(guī)定：（1） 電壓互感器的配置與數量和配置、主接線方式

46、有關，并應滿足測量、保護周期和自動裝置的要求。電壓互感器應能在運行方式改變時，保護裝置不得失壓，周期點的兩側都能提取到電壓。（2） 6220KV電壓等級的一組主母線的三相上應裝設電壓互感器，旁路上是否需要裝設壓互，應視各回出線外側裝設壓互的情況和需要確定。（3） 當需要監(jiān)視和檢測線路側有無電壓時，出線側的一相上應裝設壓互。根據導體和電器選擇技術規(guī)定SDGJ14-86：第條：電壓互感器應按下列技術條件選擇和校驗a. 一次回路電壓b. 二次電壓二次負荷a. 準確度等級b. 繼電保護及測量的要求第條：電壓互感器的型式應按下列使用條件選擇：c. 320KV屋內配電裝置宜采用油浸絕緣結構，也可采用樹脂澆

47、注絕緣結構的電磁式電壓互感器。d. 110KV及以上配電裝置，當容量和準確度等級滿足要求時，宜采用電容式電壓互感器。第條：用于中型點直接接地系統的電壓互感器，其第三繞組電壓應為100V，用于中性點非直接接地系統的電壓互感器，其第三繞組電壓應為100/3V。根據以上原則，可選擇電壓互感器。.4 電流互感器選擇目前電力系統中用的廣泛是電磁式電流互感器（用字母TA表示），它的原理和變壓器相似，他的特點：一次繞組串聯在電路中，并且很少，電流取決于被測試電路的負荷電流，而與二次側電流的大小無關；二次側的電流繞組阻抗很小，所以它在近于短路的狀態(tài)下運行。根據電力工程電氣設計手冊：a. 凡裝有斷路器的回路均應

48、裝設電流互感器。b. 發(fā)電機和變壓器的中性點、發(fā)電機和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等也應裝設電流互感器。c. 對直接接地系統，按三相配置；對非直接接地系統，依具體要求按兩相或三相裝配。.4 絕緣子和穿墻套管參考導體和電氣選擇設計技術規(guī)程 屋外支柱絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子。屋外支柱絕緣子需倒裝時，可用懸掛式支柱絕緣子。6.4 設備選擇結果顯示 導體選擇一覽表表6-1 導體選擇一覽表電壓級別主母線主變引下線負荷出線220KVLGJ-120LGJ300 /110KVLGJ-3302LGJ-300LGJ-24010KVLMY矩形母線(三條125×10)LMY矩形母線(三條125×

49、;10)2LGJ-400 斷路器和隔離開關選擇一覽表表6-2斷路器和隔離開關選擇一覽表設備項目斷路器隔離開關220KV出線SW6-220/1200GW6-220D/1000-50220KV主變引下線SW6-220/1200GW6-220D/1000-50110KV出線SW4-110/1000GW4-110D/1000-80110KV主變引下線SW4-110/1000GW4-110D/1000-8010KV出線SN-10/7000GN10-10T/7000-24010KV分段SN-10/7000GN10-10T/7000-24010KV主變引下線SN-10/7000GN10-10T/7000-2

50、40 電流互感器 220KV側：LCW2-220W（2*200-2*600/5） 110KV側：LCW-110W（2*50-2*600/5） 10 KV側：LAJ-10W（2000-7000/5）電壓互感器 220KV側：JCC2-220 110KV側：JCC2-110 10 KV側：JSJW-10 絕緣子和穿墻套管表6-3絕緣子和穿墻套管電壓級別設備類型220KV110KV10KV絕緣子ZSW-220/4ZSW-110/5ZN-10/8穿墻套管/ /CMLC2-10/3000第7章 防雷保護設計7.1 防雷保護分析按安裝方式的不同，將獨立避雷針和構架避雷針兩類。從經濟觀點出發(fā)，當然希望用希望

51、避雷針，以為它既能節(jié)約支座的鋼材，又能省去專門的接地裝置，但對絕緣水平不高的35KV以下的配電裝置來說，雷擊構架避雷針很容易導致絕緣逆閃落，這當然不能容許，獨立避雷針是指具有專門的支座和接地裝置的避雷針，其接地電阻一般不超過10。 我國規(guī)定： 110KV以上的配電裝置，一般將避雷針裝在構架上，但在土壤電阻率大于1000/M的地區(qū)，仍裝設獨立避雷針，以免發(fā)生反擊。 35KV及一下的配電裝置應采用獨立避雷針來保護。 60KV的配電裝置，在土壤電阻率大于500/M的地區(qū)宜采用獨立避雷針，在土壤電阻率小于500/M的土壤容許采用構架避雷針。 當獨立避雷針遭受雷擊時，雷電流將在避雷針電感L和接地電阻R上

52、造成壓降。避雷針支座上高度為H處的對地電壓（H為相鄰配電裝置構架的高度）接地裝置的對地電壓u式中 R獨立避雷針的沖擊接地電阻 L避雷針單位高度的等值電感如果空氣間隙的平均沖擊擊穿場強為E（KV/M），為了防止避雷針對構架發(fā)生反擊，其空氣間隙S應滿足下面要求： 與此相似，如果土壤的平均沖擊擊穿場強為E（KV/M），為了防止避雷針接地裝置與變電站接地網之間因土壤擊穿而連在一起，其地下距離S應滿足下面要求：我國的標準是取雷電流I的幅值 I=100KA 平波波前陡度 （）我國標準推用下面兩個公式校驗獨立避雷針的空間距離S和地中距離S： 在一般的情況下S不應小于5m，S不小于3m7.2 防雷計算 設避雷

53、針的高度為h(m),被保護的物體的高度為hx(m),則避雷針的有效高度為，在h高度上避雷針保護范圍的半徑r由下式計算： 當時， 當時， 式子中P是考慮避雷針高度影響的校正系數，稱為高度影響系數。當,時，；時按照120m 計算。從避雷針定點向下作45度斜線，此斜線旋轉形成的錐體，構成時的保護范圍，從地平面距避雷針1.5h處按照下步驟計算。兩針之間的保護范圍由通過1，2，o,三個點的圓弧畫出o點的高度按下式計算：式中的D為兩針之間的距離，p為校正系數，在o 截面上高度水平的最小保護寬度為，當時，取。為兩避雷針間的最小保護寬度。為了達到聯合保護效果，兩針間的距離之比不宜大于5。四根避雷針的設計在這里

54、不作介紹7.3 保護設置該變電站外形設計為矩形，長為54.7m，寬為54.85m。計算過程如下：設h=35m ，則 p=0.93故避雷針保護半徑 則AB兩針尖的保護范圍，O離地最低高度為： 因此可以保護建筑物，符合要求，防雷保護平面圖如附錄。結 論畢業(yè)設計是學生在校期間最后一個重要綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，是全面運用所學基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行設計的綜合性訓練。通過畢業(yè)設計，可以培養(yǎng)學生運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神，增強工程觀念，以便更好的適用工作的需要。在這個一個多月的畢業(yè)設計中給我留下深刻的印象，此次的畢業(yè)設計檢查了我三年所學的專業(yè)知識，初步的使我熟悉了國家能源開

55、發(fā)的方針、政策和有關技術規(guī)程、規(guī)定，導則等，樹立工程設計、工程計算、工程繪圖等相關設計任務。此次設計使我培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真和刻苦鉆研的工作作風。鞏固了三年我所學的基本理論和專業(yè)知識，能夠靈活運用，解決實際問題。本次設計的220KV變電站的的設計，主要是對電氣族接線及電氣設備的選擇和校驗。本次設計的變電站選用兩臺變壓器，在近期使用一臺，另一臺備用。電氣主接線是變電站電氣部分的主體，是保證出力、連續(xù)供電和電能質量的關鍵環(huán)節(jié)，它適應供電可靠、調度靈活、運行檢修方便切具有經濟性和擴建發(fā)展的可能性等基本要求。根據系統的負荷的要求和用戶的負荷的大小以及根據電力系統設計的原則，我的設計使用的是220KV與110KV側雙母線的接線，10