220KV降压变电站电气部分设计.docx

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220KV降压变电站电气部分设计

第一篇说明书

电力工业是国民经济的重要部门之一，它是负责把自然界提供的能源转换为供人们直接使用的电能的产业。

它即为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供不可少的动力，又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。

电力是工业的先行。

电力工业的发展必须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。

我国具有极其丰富的能源。

这些优越的自然条件为我国电力工业的发展提供了良好的物质基础。

但是，旧中国的电力工业落后，无法将其利用。

不过，随着改革开放的深入发展，我国电力工业的发展很快。

到2000年，我国电力工业已跃升世界第2位，电力工业的发展为我国的国民经济的高速发展做出了巨大的贡献。

不仅如此，目前我国的电力工业已开始进入“大电网”、“大机组”、“超高压交、直流输电”等新技术发展的新阶段，一些世界水平的先进的高新技术，已在我国电力系统中得到了相应的应用。

但是，随着近年来我国国民经济的高速发展与人民生活用电的急剧增长，电力工业的发展仍不能满足整个社会发展的需要，未能很好起到先行的作用，仅以2004年夏季的供电负荷高峰期为例，全国预计总共缺电3000万KW左右，有24个省区都先后出现拉闸限电的情况，这样的局面预期还要过2～3年才可能得到较好的解决。

另外，由于我国人口众多，由此在按人口平均用电方面，迄今不仅仍远远落后于一些发达国家，即使在发展中国家中，也只处于中等水平，尚不及全世界平均人口用电量的一半。

因而，要实现在21世纪初全面建设小康社会的要求，我国的电力工业必须持续、稳步地大力发展，一方面是要大力加强电源建设，搞好“西电东送”，以确保电力先行，另一方面，要继续深化电力体制改革，实施厂网分开、竞价上网，并建立起符合社会主义市场经济法则的、规范的电力市场。

展望未来，我们坚信，在新的世纪，中国的电力工业必须持续、高速地发展，取得更加辉煌的成就。

第一章原始资料分析

变电站的类型

本次设计的为220kv降压变电站，建成后与110kv和220kv电网相连，并供给近区用户。

电力系统与本站的连接情况

（1）系统与变电站相连的电压等级有220kv、110kv、10kv，其中，

220kv出线5回，110kv出线8回，10kv出线12回。

（2）系统归算后的标幺值阻抗:

220kv为,110kv为。

电力负荷水平

（1）220kv侧有5回出线，功率因数和最大负荷利用小时为：

cosφ=,Tmax=3800小时/年。

（2）110KV侧有8回出线，有两回出线供给远方大型冶炼厂，功率因数和最大负荷利用小时为：

cosφ=,Tmax=4200小时/年。

（3）10kv侧有12回出线，总负荷为30000KVA，I、II类用户占60%，最大一回负荷为4500KVA，功率因数和最大负荷利用小时为：

cosφ=，Tmax=4500小时/年。

环境条件

（1）该地区最热月平均温度为28℃，年平均气温16℃，绝对最高温度为40℃，土壤温度为18℃。

（2）该变电站位于市郊荒土地上，地势平坦，交通便利，环境无污染。

第二章主变压器的选择

主变压器的选择原则

（1）相数

容量为300MW及以下机组单元接线的变压器和330kv及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。

因为单相变压器组相对投资大，占地多，运行损耗也较大。

同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。

（2）绕组数与结构

电力变压器按每相的绕组数分为双绕组、三绕组或更多绕组等型式；按电磁结构分为普通双绕组、三绕组、自耦式及低压绕组分

裂式等型式。

（3）绕组接线组别

变压器的三绕组接线组别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有星形“Y”和三角形“D”。

在发电厂和变电站中，一般考虑系统或机组的同步并列以及要求限制3次谐波对电源等因素。

根据以上原则，主变一般是Y，D11常规接线。

（4）调压方式

为了保证发电厂或变电站的供电质量，电压必须维持在允许范围内，通过主变的分接开关切换，改变变压器高压侧绕组匝数。

从而改变其变比，实现电压调整。

切换方式有两种：

一种是不带电切换，称为无激磁调压。

另一种是带负荷切换，称为有载调压。

（5）冷却方式

电力变压器的冷却方式随变压器型式和容量不同而异，一般有自然风冷却、强迫风冷却、强迫油循环水冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环导向冷却等。

主变压器的选择结果

根据上述原则，结合本次设计的实际主变压器选用两台三相三绕组有载调压强迫油循环水冷变压器，容量为120MVA，联接组标号为YN/yn0/d11.

主变压器参数列表：

型号

电压（KV）

阻抗电压（%）

空载电流（％）

高压

中压

低压

高-中

中-低

高-低

SSPSL1-

120000/220

220±2×%

121

第三章.电气主接线和所用电接线设计

变电所的电气主接线是电力系统接线的重要部分，它表明变电所内的变压器、各电压等级的线路、无功补偿设备以最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电所内各种电气设备之间的连接方式。

电气主接线的设计与所在电力系统及所采用的设备密切相关。

随着电力系统的不断发展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高，设计主接线的观念也应与时俱进、不断创新。

电气主接线的一般要求

（1）应按电源情况、负荷性质、容量大小及邻近变配电所联系等因素确定主接线型式。

力求简单可靠，维护方便，使用灵活，便于发展。

（2）架空进线避雷器设在靠近变压器的架空进线处；电缆进线的避雷器设在进线开关后的母线上。

（3）一段母线设一组电压互感器。

当分段的单母线在正常运行时不为分段，亦可仅设一组电压互感器

（4）设在母线上的电压互感器及避雷器可合用一组隔离开关。

（5）在所以进出线回路上按指示计量、继电保护的要求装设电流互感器。

（6）单电源的主接线，可以仅在断路器靠电源侧、装设隔离开关或隔离触头。

（7）在电源进线上应装设带电指示装置。

若采用真空断路器时，为防止操作过电压，应在供电变压器的10~35KV线路上装设阻容吸收器或氧化锌避雷器。

另外，对电气主接线还要求可靠性、灵活性、经济性，这三者是一个综合概念，不能单独强调其中的某一种特性，也不能忽略其中的某一种特性。

但根据变电所在系统中的地位和作用的不同，对变电所主接线的性能要求也不同的侧重。

主接线选择的主要原则

（1）变电所主接线要与变电所在系统中的地位、作用相适应。

根据变电所在系统中的地位，作用确定对主接线的可靠性、灵活性和经济性的要求。

（2）变电所主接线的选择应考虑电网安全稳定运行的要求，还应满足电网出现故障时应处理的要求。

（3）各种配置接线的选择，要考虑该配置所在的变电所性质，电压等级、进出线回路数、采用的设备情况、供电负荷的重要性和

本地区的运行习惯等因素。

（4）近期接线与远景接线相结合，方便接线的过程。

（5）在确定变电所主接线时要进行技术经济比较。

主接线方案的比较

（一）单母线接线

（1）优点：

接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。

（2）缺点：

不够灵活可靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电。

（3）使用范围：

一般适应一台主变的以下情况。

A、6—10KV配电装置的出线回路数不超过5回。

B、35—63KV配电装置的出线回路数不超过3回。

C、110—220KV配电装置的出线路数不超过2回。

（二）单母线分段接线

（1）优点：

母线分段后，对主要用户可从不同段供电，保证供电的可靠性，另外，当一段母线发生故障，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。

（2）缺点：

当母线故障时，该段母线的回路都要停电，同时扩建时需向两个方向均衡扩建。

（3）适用范围：

A、6－10KV配电装置的出线回路数为6回及以上时。

B、35－63KV配电装置的出线回路数为4～8回时。

C、110-220KV配电装置的出线路数为3～4回时。

（三）双母线接线

（1）优点：

具有供电可靠，调度灵活，扩建方便，便于试验。

（2）缺点：

增加一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，从而增加投资，也容易造成误操作。

（3）适用范围：

A、6—10KV配电装置当短路电流较大，出线需要装设电抗器时

B、35—63KV配电装置的出线回路数超过8回路时。

C、110—220KV配电装置的出线回路数为5回及以上时。

变电站电气主接线的确定

220KV侧

根据要求可以草拟以下两种方案：

方案项目

方案I双母接线

方案II双母带旁母接线

可

母线检修时，电源和出线可继续工作，

可靠性很高，检修出线断路

靠

不会中断对用户供电。

检修任一母线隔

器时，可不中断对用户供电。

性

离开关时，只需断开这一回路。

工作母

线故障时，所有回路能迅速恢复工作。

灵活性

母联断路器可以断开运行，一组母线工作，一组母线备用。

也可以闭合母联断路器运行，双母同时工作。

旁路断路器代替各回路倒闸操作复杂，容易产生误操作，酿成事故，保护及二次侧回路接线复杂。

经

经济性较好，便于扩建。

增加了设备，增加了投资。

济

性

由以上比较结果知，这两种方案都有较好的可靠性和灵活性。

但由于新技术、新设备及系统的发展。

电力系统接线的可靠性有了较大的提高，SF6断路器的广泛使用，运行可靠性大幅提高。

目前规程已规定，采用SF6断路器的主接线不宜设旁路设施。

综合考虑，220KV侧宜采用方案I。

3.4.2110KV侧

根据要求和接线的特点，草拟双母和双母带旁路这两种接线。

和220KV侧原理相同，经分析认为双母接线更适合。

3.4.310KV侧

根据要求可以草拟以下两种方案：

方案

项目

方案I单母分段

方案II单母分段带旁母接

可

靠

性

用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段引出两个回路,保证不间断供电，可靠；检修出线断路器，可以不停电检修，供电可靠性高。

用旁路母线和旁路断路器后，检修任一接入旁路的进、出线的断路器时，该回路不停电。

灵

当一回线路故障时,分段断路器

当一回线路故障时,分段断路器

活

自动将故障段隔离,保证正常段

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

母线不间断供电,不致使重要用

性

户停电。

户停电。

经

接线简单,运行设备少，投资少，

增加了设备,投资较方案I高。

济

年运行费用少。

性

通过比较，最后选择第（I）方案，即采用单母分段接线的电气主接线形式。

因为带旁路操作复杂，且重要用户可以用双回路，可以保证对重要用户的供电可靠性。

所以采用I接线。

3.4.4综上分析可以得出，待建变电站的电气主接线形式为：

220KV电压采用双母线接线的主接线形式，110KV电压级采用双母线接线的主接线形式，10KV电压级采用单母线分段主接线形式。

电气主接线图如下所示：

所用电接线设计

变电站的主要所用电负荷是变压器冷却装置，直流系统中的充放电装置和晶闸管整流设备，照明、检修及供水和消防系统，小型变电站，大多只装1台站用变压器，从变电站低