220kV变电站初步设计.doc
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第一篇设计说明书
1设计有关内容
1.1原始资料
1.1.1拟建变电所的概况
（1）建所的目的：
由于某地区电力系统的发展和负荷的增长，拟建一个220kV变电所，向该地区用110kV和10kV电压供电。
（2）与系统接线情况（见图1—1）:
图1—1：
系统接线简图
（3）地区自然条件：
年最高气温：
40℃，年最低气温：
-5℃，年平均气温：
18℃。
（4）出线方向：
220kV向北，110kV向西，10kV向东南。
1.1.2负荷资料
（1）220kV线路5回，其中1回备用。
（2）110kV线路10回，其中2回备用（见表1—1）。
表1—1110kV侧负荷
项目
名称
最大负荷
（MW）
cosØ
回路数
线路长路
（架空）
备注
石化厂
40
0.9
2
50km
炼油厂
35
0.9
2
30km
甲县变
20
0.9
1
60km
需要考虑熔冰措施
乙县变
22
0.9
1
90km
续表1-1
项目
名称
最大负荷
（MW）
cosØ
回路数
线路长度（架空）
备注
丙县变
10
0.85
1
110km
丁县变
20
0.85
1
85km
注：
上述各负荷间的同时系数为0.85。
（3）10KV线路14回，其中2回备用（见表1—2）。
表1—210kV侧负荷表
项目
名称
最大负荷（MW）
cosØ
回路数
线路长度（架空）
备注
氮肥厂
3
0.85
1
5
机械厂
3
0.85
1
3
纺织厂
2.5
0.85
1
8
化工厂
3
0.85
1
6
造纸厂
2.5
0.85
1
4
水厂
5
0.9
2
7
建材厂
2.5
0.9
1
6
A变
3
0.9
1
10
B变
3
0.9
1
4
C变
3
0.9
1
8
D变
3
0.9
1
6
注：
上述各负荷间的同时系数为0.8；且110kV负荷与10kV负荷同时系数为0.85。
（4）所用负荷资料（见表1—3）。
表1—3所用负荷
名称
容量（kW）
台数
备注
主变风扇
0.15
2×66
连续经常
主充电机
20
1
连续不经常
浮充电机
14
1
连续经常
蓄电池进风
1.4
1
连续不经常
蓄电池排风
1.7
1
连续不经常
锅炉房水泵
1.7
2
连续经常
空压机
22
短时经常
载波率
1.7
连续经常
220KV配电装置电源
20
短时不经常
110KV配电装置电源
20
短时不经常
220KV断路器冬天加热
1
连续
110KV断路器冬天加热
1
连续
室外配电装置照明
20
连续
室内照明
10
连续
2变电所电气主接线初步设计
变电所电气主接线是根据电能输送和分配的要求表示主要电气设备相互之间的连接关系，以及本变电所与电力系统的电气连接关系。
因此，电气主接线是构成电力系统的重要环节，是电力系统设计和发电厂、变电站设计的主要部分。
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影响，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。
本章主要从电气主接线的方式及特点等方面分析，确定220kV、110kV、及10kV母线采用的主接线方式，确保该变电所满足可靠性、灵活性和经济性三大要求。
2.1变电所电气主接线设计的基本要求
在选择发电厂或变电所的电气主接线时,应注意其在系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件，并考虑下列基本要求：
2.1.1供电的可靠性
当个别设备发生事故或需要停电检修时不宜影响对系统供电；断路器、母线等故障，母线检修时尽量减少停运回路数和停运时间，并保证对一级负荷或大部分二级负荷的供电。
2.1.2运行上的安全性和灵活性
电气主接线要尽可能适应各种运行方式。
不但在正常运行时能很方便地投入或切换某些设备，而且在其中一部分电路检修时，应能尽量保证未检修的设备继续供电，同时又要保证检修工作的安全进行。
2.1.3接线简单操作方便
电气主接线要在各种倒闸操作中操作步骤最少。
过于复杂的接线，会使运行人员操作困难，容易造成误操作而发生事故。
电气设备增多，也增加了事故点，同时复杂的接线也给继电保护的选择带来很大困难。
2.1.4建设及运行的经济性
设计主接线除考虑技术条件外，还要考虑经济性，即基建投资和年运行费用、年电能损耗的多少，一般要对满足技术要求的几个方案，进行技术经济比较，然后从中选定。
2.1.5电气主接线应考虑将来远景发展扩建的可能性
2.2变电所电气主接线的设计原则
2.2.1变电所在电力系统中的地位和作用
电力系统中的变电所有系统枢纽变电所、地区重要变电所和一般变电所三种类型。
一般系统枢纽变电所汇集多个大电源，进行系统功率交换和以中压供电，为330—500kV；地区重要变电所，电压为220—330kV；一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110kV，但也有220kV。
2.2.2变电所的分期和最终建设规模
变电所根据5—10年电力系统发展规划进行设计。
一般装设两台（组）主变压器；当技术经济比较合理时，330—500kV枢纽变电所也可装设3—4台（组）变压器；终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器。
2.2.3负荷大小和重要性
（1）对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。
（2）对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。
（3）对于三级负荷一般只需一个电源供电。
2.3主接线的初步设计
2.3.1220kV的接线方式的确定
6～220kV高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。
按电压等级的高低和出线回路数的多少，有一个大致的适用范围。
根据《电力工程电气设计手册》中的明确说明：
220kV配电装置出线回路数为5回及以上时；或当220kV配电装置，在系统中居重要地位，出线回路数为4回及以上时，应选择双母线接线方式。
本变电所为重要的枢纽变电所，有三个电压等级即：
220kV、110kV及10kV。
220kV出线有5回，由于该变电所位于地区网络的枢纽点上，高压侧以交换或接受功率为主，供电给地区的中压侧和附近的低压侧负荷。
全所停电后，将引起地区电网瓦解，影响整个地区供电，所以，该变电所运行可靠性要求相当高。
根据以上分析，可供考虑的方案有双母线接线和双母带旁路接线方式。
技术比较：
如果采用双母线接线方式，则当母线出现故障时，须短时切换较多电源和负荷；当检修220kV出线断路器时，会造成出线的停电，从原始资料中可以看出，220kV侧为闭环运行。
任意一回出线的停电将会造成解裂而开环运行，这样，电流变化很大，设备选择难度大。
这会严重影响变电所运行的可靠性。
为此，必须采用增设旁路母线措施。
《设计手册》说明：
当110kV出线为7回线及以上，220kV出线为5回及以上时；或对于在系统中居重要地位的配电装置，110kV出线为6回及以上，220kV出线4回及以上时，一般装设专用旁路断路器。
综合以上分析，所以本变电所220kV侧采用双母带旁路母线接线形式，且装设专用旁路断路器。
2.3.2110kV的接线方式的确定
由负荷资料可知,110kV出线共10回,其中2回备用。
我们对所给数据进行计算,发现在110kV电压级上的负荷占变电所输出总负荷的大部分,说明要求设计的110kV接线方式非常重要,从110kV侧负荷资料中,可以看出其各回出线均比较重要。
如石化厂、炼油厂均由两回出线供电，属于一类负荷，是不允许停电的；甲、乙、丙、丁四个县变电站中也占有一部分一类、二类负荷，所以本变电所对110kV接线的可靠性要求也是相当高的。
为使其出线断路器检修时不停电，应采用单母线分段带旁路接线方式或双母线带旁路接线，以保证其供电的可靠性和灵活性。
技术比较：
（1）采用单母线带旁路接线方式，其优点是：
接线简单清晰，设备少，设备本身故障率小，投资小，年费用低，占地面积相对小一些。
其缺点：
当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，将导致一半容量停运；扩建时需向两个方向均衡扩建，而不能任意向一个方向扩建；运行方式相对简单，调度灵活性差。
（2）采用双母带旁路接线方式，其优点为：
通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电。
运行方式比较多，从而运行调度灵活。
扩建时可以向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。
其缺点：
投资高，设备数量多，年费用大。
经综合分析，决定采用双母线带旁路接线方式为最终方案，且装设专用旁路断路器。
2.3.310kV接线方式的确定
由负荷资料可知，10kV出线共有14回，其中2回备用。
在10kV出线上的负荷占变电所总负荷的比例较小，其中除了水厂是2回线路供电以外，其它均为一回出线供电，不属于一类负荷，要求其可靠性不是很高。
且电压较低，宜采用屋内配电装置，为节省建筑面积，降低造价，一般不设旁路母线。
故经济划算的接线方式初步拟定为单母接线和单母分段接线。
技术比较：
单母接线可靠性太低，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源；与之相接的所有电力装置，在整个检修期间均需停止工作。
此外，在出线断路器检修期间，必须停止该回路的工作。
而采用单母分段接线，可以提高供电可靠性和灵活性。
对重要用户（如水厂）可以从不同段引出两回出线，由两个电源供电。
当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电。
故采用单母分段接线形式。
3主变压器的选择
3.1主变压器台数的确定
3.1.1主变台数的确定原则
（1）对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。
（2）对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。
（3）对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的1～2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。
根据以上确定原则，分析本变电所的情况，可以看出220kV侧与系统构成环网，呈强联系方式，在一种电压等级下，主变应不少于2台。
因此，确定本变电所的主变台数为2台。
3.2主变压器容量的选择
3.2.1主变容量的确定原则
（1）主变压器容量一般按变电站建成后5—10年的规划负荷选择，并适当考虑到10—20年的负荷发展。
对于城郊变电站，主变压器容量应与城市规划相结合。
（2）根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。
对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%—80%。
（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。
（4）变压器最大负荷按下式确定：
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