一次降压变电所电气部分设计.docx

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一次降压变电所电气部分设计

第一篇说明书

第一章引言

随着工业时代的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。

变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。

降压变电所正朝着高效、模块、组合、通用、经济方向发展。

选择设计本课题，是对自己已学知识的整理和进一步的理解、认识、学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法并培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。

同时也是大学所学的有关理论知识，结合相关的参考资料，对所有知识的一次综合运用，把理论知识和实践相结合，根据国家电力行业相关规范，开拓新思维，总结和反映大学的收获，也起一个很好的见证。

220kV变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。

变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行，为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量。

变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

目前发达国家电力技术发展比较成熟，都已经走向输电超高压化，变电所值班无人化，继电保护智能化等。

而我国电力行业发展虽有了明显的进步，但与许多国家相比发展进度还比较迟缓，有许多的漏洞和问题。

我国现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理，占地多，投资大，损耗高，效率低，尤其是在一次开关和二次设备造型问题上，从发展的观点来看，将越来越不适应我国城市和农村发展的要求。

所以，这就需要我们新一代的接班人努力研究、开拓创新，将问题减少，使我国电力技术的发展走向世界的前列。

本次毕业设计需要解决主变压器选择、电气主接线的选择、短路计算、电气设备（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器）选择、配电装置的规划、继电保护和自动装置的规划和防雷保护的规划等主要工作。

整个设计过程中，应全面细致的考虑工程设计的可靠性、经济性、灵活性等诸多因素，最终完成本设计方案。

在设计过程中，我们应该注意变电所设计要求及国内外变电所设计所存在的问题和困难、与其它电力系统课程相关资料之间的联系。

通过合理的电气主接线设计、电气设备合理选择、整体布局的紧凑以及综合自动化技术涉及和应用，达到简单高效地监控和控制的目的，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，降低投资的目的。

第二章主变压器选择

在各级电压等级的变电所中，变压器是主要电气设备之一，担负着变换网络电压、进行电力传输的重要任务。

确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。

特别是我国当前的能源政策是开发与节约并重，近期以节约为主。

因此，在确保安全可靠供电的基础上，确定变压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。

在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器称为主变压器，用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器。

只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。

本章是对变电站主变压器的选择。

2.1主变压器选择的有关规定

主变的冷却方式，主变的一般冷却方式有：

自然冷却方式、强迫油循环风冷却方式、强迫油循环水冷却方式、强迫油循环导向冷却方式等。

大型变压器一般采用强迫油循环风冷却变压器。

和电力系统连接的主变压器一般不超过两台。

当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变压器。

变压器装设两台及以上主变压器时，每台容量的选择应按照其中任一台停用时，其余变压器容量至少能保证所供电的全部一级负荷或为变电所全部负荷的60—75%。

通常一次变电所为75%，二次变电所为60%。

变电所的主变压器一般采用三相变压器，因制造或运输条件限制及初期只装一台主变压器的220kV枢纽变电所中，一般采用单相变压器组，当装设一台单相变压器时，应没有备用相，当主变压器超过一台，且各台容量满足上述要求时，单相变压器组可不装设备用相。

变电所中的变压器在系统调压有要求时，一般采用带负荷调压变压器，如受设备制造限制时，可采用独立的调压变压器或预留位置。

变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，电力系统采用的绕组连接方式只有“Y”型和“△”型，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。

2.2主变压器选择的原则

2.2.1主变压器台数的确定

为保证供电的可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台主变压器，但一般不超过两台变压器。

当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保障供电时，可装设一台主变压器。

当变电所装设两台以及以上主变压器时，每台容量的选择应按照其中任意一台主变压器停运时，其余变压器容量至少能保证所供的一级负荷或为变电所全部负荷的60%～75%。

通常一次变电所采用75%，二次变电所采用60%。

2.2.2变压器型式的选用

变电所的主变压器一般采用三相变压器，如因制造和运输条件限制，在220kV的枢纽变电所中，一般采用单相变压器组。

当装设一组单相变压器时，应考虑装设备用相。

当主变压器超过一组，且各组容量满足全所负荷的75%要求时，可不装备用相。

变电所中的主变压器在系统中有调压要求时，一般采用有载调压变压器。

有载调压变压器可以带负载调压，有利于变压器的经济运行。

因此，在新设计的变电所中，大都采用这种型式的变压器。

与两个中性点直接接地系统连接的变压器，除低压负荷较大或与高中压间潮流不定的情况外，一般采用自耦变压器，但仍需作技术经济比较。

2.2.3主变容量的确定

根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。

凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的70%，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。

主变压器容量一般按变电所建成后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年的负荷发展。

同级电压的单台降压变压器的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。

在本次设计中，两台主变压器为相同容量。

变压器最大负荷按下式确定：

Pmax=K0∑P（2.1）

式中K0—负荷同时系数；

∑P--按负荷等级统计的综合用电负荷。

对于两台主变压器的变电所，其主变压器的额定容量可按下式确定：

（重要负荷占70%以下）

SN≥0.7Smax=0.7K0×1.05Smax（2.2）

第三章电气主接线的选择

变电所电气主接线是指变电所的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。

变电所的主接线是电力系统接线组中的一个重要组成部分。

主接线的确定对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响。

3.1电气主接线的设计原则

设计变电所电气主接线时,所遵循的总原则：

（1）符合设计任务书的要求；

（2）符合有关的方针、政策和技术规范、规程；（3）结合具体工程特点，设计出技术经济合理的主接线。

为此，应考虑下列情况：

3.1.1明确变电所在电力系统中的地位和作用

各类变电所在电力系统中的地位是不同的,所以对主接线的可靠性、灵活性和经济性等的要求也不同。

3.1.2确定变压器的运行方式

有重要负荷的变电所,应装设两台容量相同或不同的变压器。

负荷低时,可以切除一台,以减小空载损耗。

3.1.3合理的确定电压等级

变电所高压侧电压普遍采用一个等级,低压侧电压一般为1-2个等级,目前多为一个等级。

3.1.4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,终端或分支变电所如果只有一个电源时,也可只装设一台主变压器。

3.1.5开关电器的设置

在满足供电可靠性要求的条件下，变电所应根据自身的特点，尽量减少断路器的数目，特别是非重要用户的终端变电所，可适当采用熔断器或接地开关等简易开关电器，以达到提高经济性的目的。

3.1.6电气参数的确定

最小负荷为最大负荷的60%-70%，如果主要负荷是农业负荷,其值为20%-30%；按不同用户,确定最大负荷利用小时数。

3.2电气主接线的基本要求

3.2.1可靠性

供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，停电会对国民经济各部门带来巨大的损失，往往比少发电能的损失大几十倍，导致产品报废、设备损坏、人身伤亡等。

因此，主接线的接线形式必须保证供电可靠。

因事故被迫中断供电的机会越小，影响范围越小，停电时间越短，主接线的可靠程度就越高。

考虑变电所在电力系统中的地位和作用。

变电所是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统要求相适应。

变电所接入电力系统的方式。

现代化的变电所都接入电力系统运行。

其接入方式的选择与容量大小、电压等级、负荷性质以及地理位置和输送电能距离等因素有关。

变电所的运行方式及负荷性质。

电能生产的特点是发电、变电、输电、用电同一时刻完成。

而负荷类的性质按其重要性又有类之分。

当变电所设备利用率较高，年利用小时数在以上，主要供应类、类负荷用电时，必须采用供电较为可靠的接线形式。

设备的可靠程度直接影响着主接线的可靠性。

电气主接线是由电气设备相互连接而组成的，电气设备本身的质量及可靠程度直接影响着主接线的可靠性。

因此，主接线设计必须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。

随着电力工业的不断发展,大容量机组及新型设备投运、自动装置和先进技术的使用,都有利于提高主接线的可靠性,但不等于设备及其自动化元件使用得越多、越新、接线越复杂就越可靠。

相反，不必要的接线设备，使接线复杂、运行不便，将会导致主接线可靠性降低。

因此，电气主接线的可靠性是一次设备和二次设备在运行中可靠性的综合。

3.2.2灵活性

电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。

不仅正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或电气设备检修及故障时，也能适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。

同时设计主接线时应留有发展扩建的余地。

调度时，可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。

　　检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。

3.2.3经济性

在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。

欲使主接线可靠、灵活,必然要选高质量的设备和现代化的自动装置，从而导致投资的增加。

因此，主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。

投资省。

主接线应简单清楚，节省断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷针等一次设备。

是继电保护和二次回路不过于复杂避雷器等一次设备，节省二次设备和控制电缆；限制短路电流，以便于选择廉价的电气设备或轻型电器。

如能满足系统安全运行及继电保护要求，及以下终端或分支变电所可采用简易电器。

占地面积小。

主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。

电能损失少。

在变电所中，正常运行时,电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。

此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。

3.3本所主接线设计的方案

3.3.1220kV侧的接线方式的确定

本次设计220kV侧，进线只有4回，而本所的主变压器也只有2台，根据任务书的要求选择单母线接线。

单母线接线由线路、变压器回路和一组（汇流）母线所组成的电气主接线。

单母线接线的每一回路都通过一台断路器和一组母线隔离开关接到这组母线上，见图