220KV降压变电所设计Word文件下载.docx

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6、防雷保护；

三、成品要求：

1、说明书，计算书各一本；

2、图纸；

主接线图；

全所总平面布置图；

配电装置断面图；

防雷保护图；

继电保护规划图

5

3×

=%

=%ψ=

第二章变压器的选择

主变压器台数的确定

该变电站一、二类负荷占总负荷的70%以上，为保证供电可靠性，变电站装设两台主变压器

调压方式的确定

根据原始资料，变电站KV母线有穿越电流，电压变动较大，为了保证KV、10KV母线供电质量，应该选择有载调压变压器负荷计算：

根据设计任务书，该降压站分为三个电压等级，即电源侧kv，负荷侧分别为kv、10kv

kv侧：

最大负荷=MWΦ=S=/Φ=÷

=（）10KV侧：

最大负荷=50MWΦ=S10=10/Φ=50÷

=（）kv侧：

负荷同时率取K=

S=×

=×

=×

=（）

主变台数及额定容量的确定

变电所的一、二类负荷较大，为保证供电可靠性，考虑装设两台变压器，又考虑到变压器正常运行和事故时的过负荷能力，对两台变压器的变电所每一台额定容量按下式进行选择：

SN=×

=（）

6

主变型号的确定1、相数

依据设计原则和给定的电压等级，以及实际需要考虑选择三相变压器，容量比为//2、绕组的确定

依据设计要求，本所具有三个电压等级，可选用三绕组变压器或自耦变压器自藕变压器

自藕变压器与普通变压器不同的地方，主要是其一次绕组和二次绕组除了磁的联系外，还有电路上的联系，而普通变压器的一次绕组与二次绕组只有磁的联系，在电路上是彼此分开的三绕组变压器

三绕组变压器每个绕组通过的容量应达到额定容量的15%以上，否则绕组未能充分利用，下面验证通过主变各侧的功率是否达到主变容量的15%以上

①kv侧：

S/SN=[/（2×

）]×

%=%>

15%②kv侧：

S/SN=[/（2×

15%③10kv侧：

S10/SN=[/（2×

%

=%>

15%

因此本所将选用三绕组变压器，为保证kv及10kv系统电压质量，故两台主变均采用有载调压方式

所选变压器主要技术参数如下表

额定

型号

容量

高压中压低压

额定电压

连接组标号

损耗

空载电流

短路空载

高低

高中

中低

阻抗电压

10．5YN，

7-

0/

38．5d11

35

yn0

22～2412～14

7～9

主变选择：

7-/型变压器两台

7

第三章所用变的配置

变电所的所用变接线

变电所的所用电负荷，一般都比较小，其可靠性要求远不主变那样高，变电所的主要所用电负荷是变压器的冷却装置、蓄电池的充放电装置和硅整流设备、照明、油处理设备、检修工具等对装有高压空气断路器的变电所，还有压缩空气制备系统用电等这些负荷容量都不太大，因此变电所的所用电压只需/V一级，动力与照明采用混合供电

在中小型变电所中，大多只装一台所用变在大型枢纽变电所或装有同步调相机的变电所中，一般都装设两台所用变压器，分别接在母线的不同分段上V所用电母线采用闸刀分段对于容量不大的变电所，为了节省投资，所用变压器高压侧可用高压熔断器代替高压断路器

所用变压器台数及容量的选择

为了保证所用电安全、可靠供电，又考虑到经济问题，本所将设计两台所用变，相互备用

所用变单台容量的选择SN=%·

SΣ

=%×

SN取总容量的%所以单台所用变容量为SN=%×

经查找《电气设备实用手册》所用变型号确定为：

S9—/10变压器两台所选变压器主要技术参数如下表：

型号

额定容量

高压

低压

阻抗电

组标

压

号

10、

S9-/10

、6

Yyn0

空载

短路

电流

油

器身

量

×

×

总质

连接

空载

质量

外形尺寸

8

第四章主接线选择

电气主接线是发电厂、变电站电气设计的首要部分，也是构成电力系统的重要环节主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响因此，必须正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案

主接线设计要求

主接线的设计依据：

变电所在电力系统中的地位和作用；

变电所的分期和最终建设规模；

负荷大小和重要性；

系统设备容量大小；

系统专业对电器主接线提供的具体资料主接线设计的基本要求

可靠性：

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求主接线首先应满足这个要求可靠性的具体要求如下：

①断路器检修时，不宜影响对系统的供电

②断路器或母线发生故障以及母线计划检修时，应尽量减少回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷供电③尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性

超高压变电所在系统中的位置非常重要，因其供电量大，范围广，发生事故可能使系统稳定发生破坏，甚至电网瓦解，造成巨大是损失，为此，对这种情况的电气主接线提出可靠性的特殊要求

灵活性：

主接线必须满足调度灵活、操作方便的基本要求

①调度运行中可以灵活投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源及负荷，满足系统在事故、检修以及结束运行方式下的系统调度运行要求

②检修时，可以方便的停运断路器、母线及保护设备，进行安全检修而不至影响电力网的运行和对用户的供电

9

③扩建时，可以适应以初期接线过度到最终接线，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而不至互相干扰，并且使一次二次大部分的改建工作量减少

经济性：

主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下尽量做到投资省、占地面积少、电能损耗少主接线形式概述

有汇流母线的接线：

如单母线、单母线分段、双母线、双母线分段和增设旁路母线的接线

无汇流母线的接线：

包括单元接线、桥形接线和角形接线等主接线基本接线形式

6～kv高压配电装置的接线形式，决定于电压等级的高低及出线回路数的多少，有其大致的适用范围变压器-线路单元接线

变压器-线路

单元接线

内桥接线外侨接线

优点：

接线简单，设备少，操作简单

缺点：

线路故障或检修时，变压器必须停运；

变压器故障或检修时，线路必须停运适用范围：

适宜于一机、一变、一线的厂、所桥形接线

1）内桥接线：

连接桥断路器接在线路断路器的内侧

10

高压断路器数量少，四回路只需三台断路器，线路的投入和切除比较方便缺点：

①变压器的投入和切除较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路暂时停运②出线断路器检修时，线路需长时间停运③连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行

适用范围：

容量较小的发电厂、变电所，输电线路较长，故障几率较多而主变不能经常切除

2）外侨接线：

连接桥断路器接在线路断路器的外侧优点：

设备少，且变压器的投入和切除比较方便

①线路的投入和切除较复杂，需动作两台断路器且影响一台变压器暂时停运②变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运③连接桥断路器检修时，两个回路需解列运行

容量较小的变电所，且变压器切换较频繁或线路较短，故障几率较少的情况或系统有穿越功率流经时更宜

3）角形接线：

由于保证接线运行的可靠性，以采用3～5度角为宜

①投资少，断路器数等于回路数②在接线的任一段发生故障时，只需切除这一段及其相连接的元件，对系统影响较小③接线成闭合环形，运行时可靠、灵活④每回路都与两台断路器相连接，检修任一台断路器时都不致中断供电⑤占地面积小

在开环，闭环两种运行状态时，各支流通过的电流差别很大，使电器选择困难，并使继电保护复杂化，且不便于扩建

适用于能一次建成，最终进出线为3～5回的kv以及以上电压的配电装置，不宜用于有再扩建可能的变电所单母线接线

接线简单清晰，设备少，投资省，运行操作方便，且便于扩建缺点：

可靠性及灵活性差

35～63kv配电装置的出线回路数不超过3回时，10～kv配电装置的回路数不超过2回单母线分段接线

①断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电

11

源供电②当一段母线故障时，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电

单母线分段接线

缺点：

①当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间

停电②当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越③扩建时需要两个方面均衡扩建

35～63KV配电装置出线回路数为4～8回时；

～22kv配电装置出线回路数为3～4回双母线接线

供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于检修和试验

使用设备多，特别是隔离开关，配电装置复杂，投资较多，且操作复杂容易发生误操作

双母线接线

12

适用范围：

35～63kv配电装置当出线回路数超过8回时，或连接电源较多，负荷较大时；

10～kv配电装置当出线回路超过5回以上时，或当其在系统中居主要地位，出线回路数为4回及以上双母线分段接线

双母线分段接线

当kv进出线回路甚多，双母线需分段，分段原则为：

①当进出线回路数为10～14回时，在一组母线上用断路器分段；

②当进出线回路数在15条以上，两组母线均用断路器分段；

③为了限制某种运行方式下22kv母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段；

增设旁路母线的接线

由于6～10KV配电装置供电负荷小，供电距离短，且一般可在网络中取得备用电源，故一般不设旁路母线；

35～60KV配电装置，多为重要用户，为双回路供电，有机会停电检修断路器，所以一般也不设置旁路母线；

采用单母线分段式或双母线的～KV配电装置一般设置旁路母线，设置旁路母线后，每条出线或主变间隔均装设旁路隔离开关，这样一来，检修任何断路器都不会影响供电，将会大幅度提高供电可靠性优点：

可靠性和灵活性高，供电可靠

接线较为复杂，且操作复杂，投资较多

①出线回路多，断路器停电检修机会多；

②多数线路为向用户单供，不允许停电，及接线条件不允许断路器停电检修时

13

电气主接线方案的确定

结合原始资料所提供的数据，权衡各种接线方式的优缺点，最后确定该变电所主接线如下：

1、kv侧共有出线两回，分别与电力系统和一所火电厂相连，将采用单母线分段接线方式，相对双母线接线方式而言，它具有接线简单，操作方便，投资省等优点，结合本所实际情况，确定kv侧采用单母线分段接线方式

2、kv侧共有出线16回，最大综合负荷为MW，供电线路中包括市区变电所，为一类负荷，如采用双母线接线方式，只需将出线合理的安排在各段母线上，即可保证任一段母线及出线断路器的检修或故障时对用户继续供电，保证了供电可靠性因此kv侧采用双母线接线方式

3、10kv侧共有出线20回，综合最大负荷为50MW，供电线路为二类负荷，但考虑到供电可靠性，10KV侧将采用双母线接线方式

14

第五章短路电流计算

短路电流计算的目的

在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节，其计算的目的重要有以下几个方面：

在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，需要进行必要的短路电流计算

在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全可靠地工作，同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算

在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离

在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据设计接地装置时，需用短路电流短路电流计算的一般规定

验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定：

1、计算的基本情况

电力系统中所有电源均在额定负荷下运行

所有同步电机都具有自动调节激磁装置短路发生在短路电流为最大值的瞬间所有电源的电动势相位角相同

应考虑对短路电流有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻，对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑2、接线方式

计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式3、计算容量

按该设计规划容量计算4、短路种类

均按三相短路计算

15

5、短路计算点

在正常运行方式下，通过电气设备的短路电流为最大的地点为短路计算点短路电流计算1、系统图及各元件参数

kv

S1

电力系统XB==

7-/SN==/Uk%=×

--2SN==″d==

T1

2×

7-/UN=//UK%=13UK%=23UK%=8

S2

T2

T3

2、选择计算短路点

计算kv、kv、10kv母线最大、最小方式下的短路电流及短路容量，可满足选择设备和保护整定之用，在下图中，d1，d2，d3分别为对应于kv、kv、10kv母线三个短路点3、等值电路

F1

X″d1＊X″d2＊XT1＊

XL1＊

XL2＊

XT2-1＊

XT3-1＊

XT2-3＊

XT3-2＊

d1

XT3-3＊

d3

XT2-2＊

10kv

d2

16

、计算：

选SN=UB=

即平均电压：

kv～kvkv～kv10kv～系统S1的标幺值为：

XB=Sj=

2

Xd（B）＊=Xd1＊×

=

″

XT1＊=

UK1%S

B=×

=ST1N

XL1＊=XL×

SB

50×

15×

=2

XL2＊=XL×

计算主变电抗标幺值：

11

UK1%=[UK（1-2）%+Uk（1-3）%-Uk（2-3）%]=（13+23-8）=14

Uk2%=[UK（1-2）%+Uk（2-3）%-Uk（1-3）%]=（13+8-23）=-10

Uk3%=[UK（1-3）%+Uk（2-3）%-Uk（1-2）%]=（23+8-13）=9

22

XT2-1*=XT3-1*=

=ST3NUK2%S

B=0ST3N

UK3%S

=ST3N

XT2-2*=XT3-2*=

XT2-3*=XT3-3*=

17

d1点发生三相短路

X″d1＊

X″d2＊XT2＊

X3＊

X4＊

X3＊=XB+XL1＊=+=

X4＊=X″d（B）＊+XT1＊+XL2＊=++=

各等值电源对短路点的计算电抗为：

＊S1=X3*×

S1N

＊S2=X4*×

S2N3

t0

由查运算曲线I″＊S1=10s1t0由查运算曲线I″＊S2=s2

d1点总的次暂态短路电流为：

I″=I″＊S1+I″＊S2=I″＊S1×

S1N33

+I″＊S2×

S2N3

=10×

+×

得出：

冲击电流=2

I″=2×

4（s）t2、

由查运算曲线I″＊S120=I″＊S140=s1

18

由查运算曲线I″＊S220=I″＊S240=s2

=1+2=I″＊S120×

+I″＊S220×

=1+2=I″＊S140×

S1N3

+I″＊S240×

3

d2点发生三相短路对等值电路进行化简得：

F1X″d2＊XT2＊

X5＊

之后进行Y→△

S1F1

X6＊X7＊

19

X5＊=

==22

X6＊=X3X5

X3

=++=

X7＊=X4X5计算电抗：

＊S1=X6*×

=

＊S2=X7*×

由查运算曲线得：

I″＊S1=10s1

t0由查运算曲线得：

I″＊S2=s2

d2点的次暂态短路电流为：

I″=I″＊S1+I″＊S2=I″＊S1×

冲击电流：

=2

20

d3点发生三相短路对等值电路进行化简得：

X6＊

X7＊

XT2-1＊

XT3-1＊

X8＊

X9＊X10＊

X8＊=

X9＊=X6X8

X6

X10＊=X7X8

21

计算电抗为：

＊S1=X9*×

＊S2=X10*×

I″＊S1=s1

I″＊S2=s2点的次暂态短路电流为：

由查运算曲线I″＊S220=I″＊S240=s2=1+2=I″＊S120×

3

22

短路电流计算结果表

短路点d1d2d3

I″

23

第六章设备的选择和校验

设备选择的原则和规定

导体和设备的选择设计，应做到技术先进，经济合理，安全可靠，运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要一般原则

应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要应力求技术先进和经济合理选择导体时应尽量减少品种应按当地环境条件校核

扩建工程应尽量使新老电器型号一致

选用的新产品，均应有可靠的实验数据，并经正式鉴定合格有关规定1、技术条件

选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压过电流的情况下保持正常运行

长期工作条件

a、电压：

选用的电器允许的最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压，即>

Ug，当额定电压在KV及以下时为额定电压与设备最高电压受电设备或系统额定电压

kvkv10kv

供电设备额定电压

设备最高电压

b、电流：

选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即Ie≥Ig由于高压电器没有明显的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种方式下回路持续工作电流