220kV智能變電站設(shè)計(jì)

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目錄

第一章原始資料分析3

1.1設(shè)計(jì)任務(wù)31.2原始資料3其次章主變壓器的選擇4

2.1概述42.2主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇52.3主變壓器容量的選擇52.4主變壓器型號(hào)的選擇62.5所用變壓器的選擇9第三章電氣主接線選擇10

3.1概述103.2主接線的選擇143.3所用電接線的選擇16第四章短路電流計(jì)算17

4.1短路計(jì)算的目的及假設(shè)174.2短路電流計(jì)算20第五章電氣設(shè)備與母線的選擇24

5.1概述24

5.1.1電氣設(shè)備選擇的一般規(guī)則245.1.2電氣選擇的條件255.210kV電壓等級(jí)電抗器的選擇265.3高壓斷路器和隔離開關(guān)的選擇28

5.3.1斷路器的選擇285.3.2隔離開關(guān)的選擇315.4互感器的選擇33

5.4.1電流互感器的選擇345.4.2電壓互感器的選擇34

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5.4.3互感器的選擇結(jié)果表375.5母線的選擇38

5.5.1裸導(dǎo)體的選擇及校驗(yàn)原則385.5.2220kV側(cè)母線的選擇405.5.3110kV側(cè)母線的選擇415.5.410kV硬母線選擇42

第六章配電裝置44

6.1概述44

6.1.1配電裝置特點(diǎn)446.1.2配電裝置的基本要求456.1.3配電裝置的最小安全凈距466.1.4配電裝置的設(shè)計(jì)原則及步驟486.2屋內(nèi)配電裝置49

6.2.1屋內(nèi)配電裝置的總體布置原則496.2.2屋內(nèi)配電裝置的布置506.3屋外配電裝置51第七章防雷保護(hù)52

7.1直擊雷防護(hù)527.3雷電過電壓的防護(hù)55第八章畢業(yè)小結(jié)55第九章

由于變電所最大負(fù)荷為180MVA，因此主變壓器容量為：

SN?（0.7～0.8）×180∕（2-1）=（126～144）(MVA)

在滿足可靠性的前提下，結(jié)合經(jīng)濟(jì)性，選擇容量為150MVA的主變壓器。

2.4主變壓器型號(hào)的選擇

2.4.1主變壓器相數(shù)的選擇

當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330kV以下的變電所均應(yīng)選擇三相變壓器。單相變壓器組，相對(duì)來講投資大，占地多，運(yùn)行損耗大，也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量。

本次設(shè)計(jì)的變電所，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運(yùn)輸?shù)臈l件限制，故本次設(shè)計(jì)的變電所選用三相變壓器。

2.4.2繞組數(shù)的選擇

在具有三種電壓等級(jí)的變電所，如通過主變壓器的各側(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)雖無負(fù)荷，但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備，主變宜采用三繞組變壓器。

一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對(duì)的兩臺(tái)雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級(jí)，該所選擇三繞組變壓器。

2.4.3主變調(diào)壓方式的選擇

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調(diào)壓方式分為兩種，不帶電切換，稱為無勵(lì)磁調(diào)壓，調(diào)整范圍尋常只有10%（±2×2.5%），另一種是帶負(fù)荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。

由于該變電所的電壓波動(dòng)較大，應(yīng)選擇有載調(diào)壓方式，才能滿足要求。

2.4.4連接組別的選擇和中性點(diǎn)接地方式的設(shè)計(jì)

變壓器繞組的連接方式必需和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接有星形“Y〞和三角形“D〞。在變電站中，一般考慮系統(tǒng)的同步并列以要求限制3次諧波對(duì)電源等因素。根據(jù)以上原則，主變一般是Y，D11常規(guī)接線。

根據(jù)原始資料，本站選用YNyn0d11連接組別。

在63kV及以下的系統(tǒng)，由于單相接地時(shí)，接地電流小，采用不接地的運(yùn)行方式較為適合。電壓為110kV系統(tǒng)，為了減少設(shè)備和線路的投資，大多不采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈的接地方式。目前我國220kV及以上都采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式。220kV、110kV接地設(shè)備有隔離開關(guān)、避雷器和保護(hù)間隙(在QF非全相運(yùn)行時(shí)，工頻電壓升高)，可選用避雷器額定電壓不低于變壓器最大工作相電壓的避雷器保護(hù)，也可用棒間隙保護(hù)。

綜上所述，本設(shè)計(jì)中的主變220kV、110kV中性點(diǎn)均采用直接接地的運(yùn)行方式。在本所中選用無隙的氧化鋅避雷器，防止雷電入侵波對(duì)中性點(diǎn)絕緣的危害。

2.4.5主變壓器冷卻方式的選擇

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主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻，強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻。

自然風(fēng)冷卻：一般只適用于小容量變壓器。

強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻，雖然散熱效率高，儉約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點(diǎn)。但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件，冷卻器的密封性能要求高，維護(hù)工作量較大。

本設(shè)計(jì)主變?yōu)榇笮妥儔浩?，發(fā)熱量大，散熱問題不可輕視，強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻效果較好，再根據(jù)變電站建在郊區(qū)，通風(fēng)條件好，可選用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。

2.4.6主變型號(hào)選擇

根據(jù)以上條件選擇，確定采用型號(hào)為SFPSZ7-150000/220的220kV三繞組有載調(diào)壓電力變壓器，其具體參數(shù)如下：

表2-1

型號(hào)額定容量kVA容量比（%）空載電流（%）損耗(kw)SFPSZ7-150000/2201500000100∕100∕500.8空載144短路4808

額定電壓(kV)高壓220±8×1.25%中壓121低壓11聯(lián)接組標(biāo)號(hào)阻抗電壓％YN，yn0，d11高－中12.6高－低22.0中－低7.6型號(hào)中各符號(hào)表示意義：從左至右為

S：三相F：風(fēng)冷卻P：強(qiáng)迫油循環(huán)S：三繞組Z：有載調(diào)壓7：性能水平號(hào)120000：額定容量220：電壓等級(jí)

2.5所用變壓器的選擇

2.5.1所用變壓器臺(tái)數(shù)的選擇

220kV變電站，有兩臺(tái)及以上主變壓器時(shí)，宜從主變壓器低壓側(cè)分別引接兩臺(tái)容量一致、互為備用、分裂運(yùn)行的所用工作變壓器，每臺(tái)工作變壓器按全所計(jì)算負(fù)荷選擇。根據(jù)本次設(shè)計(jì)的狀況，選用兩臺(tái)容量一致的站用變壓器。

2.5.2所用變壓器容量的選擇所用變壓器容量式中

P1K1P2St（kVA）的計(jì)算公式為：

St?K1P1?P2?P3

—所用動(dòng)力負(fù)荷換算系數(shù)，一般取0.85

P3、、—所用動(dòng)力、電熱、照明負(fù)荷之和，KW。

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由于本次設(shè)計(jì)的變電站總的所用最大負(fù)荷為250kVA，所以

St≥250kVA，

根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、可靠性、靈活性，又由于這次選擇關(guān)系到以后近20年的發(fā)展，一臺(tái)檢修的時(shí)候怕另一臺(tái)長時(shí)間高大負(fù)荷運(yùn)行比較危險(xiǎn)，因此選擇

St=400kVA的所用變壓器。2.5.3所用變壓器型號(hào)的選擇

根據(jù)以上分析計(jì)算，查表，本次設(shè)計(jì)所用變選用型號(hào)為S7—400∕10的

干式變壓器。

表2-2

額定電壓(kV)高壓低壓損耗（KW）空載短路空電（kVA）S7-400/40010100.4DYn110.481.861.04組載流阻電抗壓額定容型號(hào)連接（%）(%)

S：三相7：特別用途或特別結(jié)構(gòu)400：額定容量400kVA10：電壓等級(jí)10kV

第三章電氣主接線選擇

3.1概述

變電所的電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的重要組成部分。一個(gè)變電所的電

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氣主接線因各側(cè)所接的系統(tǒng)狀況不同，進(jìn)出線回路數(shù)不同，其接線方式也不同。

電氣主接線的設(shè)計(jì)與所在電力系統(tǒng)及所采用的設(shè)備密切相關(guān)。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展、新技術(shù)的采用、電氣設(shè)備的可靠性不斷提高，設(shè)計(jì)主接線的觀念也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)、不斷創(chuàng)新。

3.1.1電氣主接線的基本要求

1、可靠性：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對(duì)主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分派的首要要求。

主接線可靠性的具體要求：

（1）斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；

（2）斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)的回路數(shù)和停運(yùn)時(shí)間，并要求保證對(duì)重要用戶的供電；

（3）盡量避免變電所全部停運(yùn)的可靠性。

2、靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修、事故處理及擴(kuò)建時(shí)的靈活性。3、經(jīng)濟(jì)性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。（1）投資?。?）占地面積?。?）電能損失少。

電氣主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性是一個(gè)綜合概念，不能單獨(dú)強(qiáng)調(diào)其中的某一種特性，也不能忽略其中的某一種特性。但根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位和作用的不同，對(duì)變電所主接線的性能要求也不同的側(cè)重。

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3.1.2主接線選擇的主要原則

1.變電所主接線要與變電所在系統(tǒng)中的地位、作用相適應(yīng)。根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位，作用確定對(duì)主接線的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性的要求。

2.變電所主接線的選擇應(yīng)考慮電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求，還應(yīng)滿足電網(wǎng)出故障時(shí)應(yīng)處理的要求。

3.各種配臵接線的選擇，要考慮該配臵所在的變電所性質(zhì)，電壓等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)、采用的設(shè)備狀況，供電負(fù)荷的重要性和本地區(qū)的運(yùn)行習(xí)慣等因素。

4.近期接線與遠(yuǎn)景接線相結(jié)合，便利接線的過程。5.在確定變電所主接線時(shí)要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。

3.1.3主接線的類型單母線接線

優(yōu)點(diǎn)：接線簡單明了，設(shè)備少，操作便利，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝臵。

缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修，均需使整個(gè)配電裝臵停電。使用范圍：一般適應(yīng)一臺(tái)主變的以下狀況。①6～10kV配電裝臵的出線回路數(shù)不超過5回。②35～63kV配電裝臵的出線回路數(shù)不超過3回。③110kV～220kV配電裝臵的出線路數(shù)不超過2回。單母分段接線

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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，保證正常段母線不休止供電。

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。

適用范圍：

①6～10kV配電裝臵的出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)。②35～63kV配電裝臵的出線回路數(shù)為4～8回時(shí)。③110kV～220kV配電裝臵的出線路數(shù)為3～4回時(shí)。單母分段帶旁路母線

這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級(jí)為35～110kV的變電所較為實(shí)用，具有足夠的可靠性和靈活性。

雙母線接線

優(yōu)點(diǎn)：具有供電可靠，調(diào)度靈活，擴(kuò)建便利，便于試驗(yàn)。

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，也簡單造成誤操作。

適用范圍：

①6～10kV配電裝臵當(dāng)短路電流較大，出線需要裝設(shè)電抗器時(shí)。②35～63kV配電裝臵的出線回路數(shù)超過8回路時(shí)。③110kV～220kV配電裝臵的出線回路數(shù)為5回及以上時(shí)。

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5.雙母線分段帶旁路接線

優(yōu)點(diǎn)：出線回路數(shù)較多時(shí)，提高了雙母線工作的可靠性和靈活性缺點(diǎn)：占地面積大，增加投資

適用范圍：110kV出線在6回以上，220kV出線在4回以上時(shí)，宜采用帶專用旁路QF的旁路母線。但當(dāng)采用可靠性較高的SF6斷路器時(shí)可不設(shè)臵旁路母線。

3.2主接線的選擇

3.2.1220kV側(cè)

表3-1

方案方案Ⅰ雙母線接線項(xiàng)目母線檢修時(shí)，電源和出線可繼續(xù)工作，不會(huì)中斷對(duì)用戶可靠性供電。檢修任一母線QS，只需斷開這一回路。工作母線故障時(shí)，所有回路能迅速恢復(fù)工作母聯(lián)QF可以斷開運(yùn)行，一運(yùn)行調(diào)度靈活，但二次靈活性組母線工作，另一組母線備用。接線和繼電保護(hù)較繁雜也可以閉合母聯(lián)QF，雙母線同任一出現(xiàn)故障或檢修，均不致停電，其他任何QF故障或檢修都不會(huì)中斷供電。路方案Ⅱ雙母線接線帶旁14

時(shí)工作設(shè)備多，占地面積大，經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性較好，便于擴(kuò)建投資大由以上比較結(jié)果，經(jīng)過綜合判斷，定性分析，220k