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摘要:本文主要简述了220KV变电站的设计。通过任务书所给的环境条件，设计出符合地理环境和供电要求的变电站。本次设计内容主要分为一次侧电气部分设计和二次侧电气部分设计。一次侧电气部分的设计主要包括负荷计算，短路电流计算，电气设备选型及布置等；二次侧设计包括对一次设备的监测、保护、控制的设计。同时要绘出电气主接线图。所设计的变电站要尽可能的满足其经济性和可靠性。关键词：220KV变电站、变压器、短路电流1目录第一章设计任务书3第二章原始资料分析5第三章主接线选择及主变压器选择方案6第四章短路电流的计算12第五章电气设备及配电装置选择13第六章配电装置布置说明15第二篇设计计算书第七章短路电流的计算16第八章电气设备的选择22第九章参考文献232第一章任务书题目：220kV降压变电所设计设计时间：2015年7月7日－7月18日一．原始资料：1．变电所性质：地方性降压变电所220kV/10kV，位于有色金属矿区，同时为附近城市供电。2．所址条件：所区地势属半山区，海拔300m，交通比较便利，最高气温+35℃，最低温度-35℃，年平均温度+5℃，最大风速20m/s，覆冰厚度5mm，地震烈度6级，土壤电阻率400Ω.m，雷电日小于25日，周围环境较好，不受污染的影响，冻土深度1.0m，主导风向夏东风，冬北风。3．负荷资料：1）220kV侧共2回线与系统相连。2）10kV侧共12回架空出线，同时率0.85，cosф=0.85。200MW负荷名称最大负荷(MW)线路长度（km）回路数附注矿山甲25502有重要负荷矿山乙24602有重要负荷炭素厂15252有重要负荷矿山机械厂10301重型机械厂12401变电所甲20252有重要负荷变电所乙30202有重要负荷4．系统情况：200km80km4*TS854/156-4020km4*SSPSL-120/220KV4*QFN-100-24*SSPSL-120/220KV变电站二．设计任务1．变电站总体分析，选择变压器的台数、容量、型号、参数。2．电气主接线设计。3．计算短路电流，选择电气设备。三．成品要求1．电力系统课程设计书（附计算书、电气主接线图）1份附：1、要求选择的电器设备包括：3（1）220kV配电装置中的主母线、高压断路器、高压隔离开关、电压互感器、电流互感器等；（2）10kV配电装置中的主母线、高压断路器、高压隔离开关、电压互感器、电流互感器、高压熔断器、导线等；2、参考资料：（1）《电力系统分析》，吴俊勇等主编，北京，清华大学出版社，2014，ISBN：978-7-302-36660-7（2）《发电厂电气部分》，姚春球主编，北京，中国电力出版社，2013，ISBN:978-7-5123-4102-9。（3）《电力工程电气设备手册》，弋东方主编;电力工业部西北电力设计院;1998，ISBN:7-80125-507-0注意：◆要求每个同学独立完成设计任务，提交“电力系统课程设计书”。◆说明书的格式要求规范，即封面+任务书+摘要+目录+正文（分章节来写）+参考资料+主接线图。◆电力系统课程设计书应分为设计书和计算书两个部分，其中设计书为电气设计的论证分析及全部结果，尽可能用图表说明问题；计算书是给出设计中数据的全部计算过程。4第二章原始资料分析设计依据：1）220kV降压变电所设计任务书。2）变电所设计规程。2.1变电所性质、系统情况与负荷分析2.1.1变电所性质本变电所为地区性降压变电所，地方性降压变电所，位于有色金属矿区，同时为附近城市供电。其中火电系统有4台氢内冷2极汽轮发电机QFN-100-2经4台三相三绕组强迫循环油浸水冷铝导线SSPSL-120/220变压器组成;水电系统由4台同步水轮机TS854/156-40经4台三相三绕组强迫循环油浸水冷铝导线SSPSL-120/220变压器组成。该变电所有两回进线，向10KV地方负荷供电。2.1.2负荷性质220KV侧：共2回线与系统相连。10KV侧：共12回架空出线，同时率0.85，cosф=0.85。2.2环境分析所处地势为半山区，海拔300m，交通比较方便，可以考虑选择廉价、较笨重的设备。周围环境条件较好，不受污染的影响，故可采用屋外配电装置，考虑到土地的经济性，地表裂度等因素，屋外配电装置拟采用半高型装置。所区海拔低于1000m，电气设备绝缘可不考虑修正。本所所在地区主导风向夏季为东风，冬季为北风，所以变电所间隔及母线布置应为东西或西北走向，最大风速20m/s小于35m/s，因此对屋外配电装置可不考虑风速对布置形式的影响。地区最高温度+30℃，最低气温-35℃，可以考虑在冬季时对变压器油加热，防止变压器等设备被冻坏。地震裂度小于6级，无需特殊设计。雷电日小于25日，对防雷也无需特殊考虑。冻土深度1m，接地装置必须深入0.6m以下，才能可靠接地。5第三章主接线方案的拟定及主变压器的确定3.1主接线选择：主接线的确定对变电所本身运行的可靠性、灵活性、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的影响。根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并在满足运行可靠性，简单灵活，操作方便和节约投资等要求，有扩建的还应在布置上为过渡到最终接线准备条件。3.1.1、主接线的设计原则1、考虑变电所在电力系统中的地位和作用。2、考虑近期和远期的发展规模。3、考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。4、考虑主变台数对主接线的影响。5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。3.1.2主接线设计的基本要求①可靠性。所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。评价主接线可靠性的标志是：a、断路器检修时是否影响供电；b、线路、断路器、母线故障和检修时，停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；c、变电所全部停电的可能性；d、有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在99.9%以上。②灵活性。a、调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求；b、检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响对用户的供电；c、扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备的改造量最小。③经济性：投资省、占地面积小、能量损失小。63.1.3变电所设计技术规程中规定：1.当能满足运行要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路变压器或桥形接线等。当能满足电力系统继电保护的要求时，也可采用线路分支接线，如有扩建的要求，在布置上应为过渡到最终接线准备条件。2.110～22KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当主线不超过4回时，一般采用分段单母接线。枢纽变电所中，当110～220KV出线在4回及以上，一般采用双母线接线。3.35～60KV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线大于2回时，一般采用单母分段或单母线接线。主线回数较多、连接电源较多、负荷大或污秽环境中的屋外配电装置，可采用双母线接线。6KV和10KV配电装置中一般采用单母分段或单母线接线。4.配电装置中的旁路设施或旁路断路器应按下列条件设置：110～220KV配电装置中，除断路器允许停电检修外一般设置旁路设施。当有旁路母线时，应首选以分段断路器或旁路断路器构成的母联兼旁路接线。当220KV出线为5回以上或110KV出线为7回以上时，一般装设专用旁路断路器。在枢纽变电所中，当220KV出线为4回以上或110KV出线为6回以上时，也可装设专用旁路断路器。主变压器的110～220KV侧宜接入旁路母线。接在母线上的阀型避雷器和电压互感器一般合用一组隔离开关。接在变压器引线上阀型避雷器回路中，一般不装隔离开关。如果采用接地开关，对电力系统稳定不应造成影响，线路上有分支变电所的终端变电所应和分支变电所同时装设快分离开关。接地开关和相应的快分离开关之间应用闭锁装置。3.1.2各电压等级的接线：1.本所特点：属地区降压变电所。供电负荷为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类负荷。220KV侧为本所唯一的电源进线。2.220KV电压等级根据规程可知，由于出线为两回，所以采用桥形接线，又因为有较大的穿越功率，所以采用外桥式接线（如图3-1）。7图3-1优点：桥形接线简单清晰，没有母线，用三台断路器带四个回路工作，所以断路器使用数量较少，可节省投资，也易于发展过渡为单母分段或双母线型接线。缺点：工作可靠性和灵活性不够高，根据我国多年运行经验，桥形接线一般可用于条件适合的中小型发电厂和变电所，或为最终接线为单母线分段或双母线接线的工程初期接线方式。3.10KV电压等级根据规程，110KV配电装置中，6KV和10KV配电装置中一般采用单母分段或单母线接线，6KV和10KV配电设置出线回路6回以上使用单母分段接线方式。本变电所10KV侧有12回出线连接负荷，通过比较单母分段与单母线接线的优缺点，采用单母分段接线方式。优点：1，两母线段可以分裂运行，也可以并列运行；2，重要用户可用双回路接于不同母线段，保证不间断供电；3，任意母线或隔离开关检修，只停该段，其余段可继续供电，减少了停电范围。缺点：1，分段的单母线增加了分段部分的投资和占地面积；2，某段母线故障或检修时，仍有停电情况；3，某回路断路器检修时，该回路停电；4，扩建时需向两端均衡扩建。适用范围：1,110-220KV配电装置，出线回路数为3-4回；2,35-65KV配电装置，出线回路为4-8回；3,6-10KV配电装置，出线回路为6回及以上83.2主变压器的选择3.2.1变电所主要变压器台数的选择变压所一般装2台主要变压器，以免一台变压器检修或故障时中断供电，故本所主变压器台数应为2台。3.2.2主变压器容量的选择1.所选主变容量和应大于最大综合计算负荷，即：2SN≥SMAXSMAX=（25+24+15+10+12+20+30）*0.85/0.85=136MVA故SN≥68MVA2.当所选两台主变有一台停运时，另一台主变应满足70%最大综合计算负荷，以及满足全部I类负荷和大部分Ⅱ类负荷,220KV以及上电压等级变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应能满足全部I类负荷和大部分Ⅱ类负荷,即：SN≥0.7SMAX,SN≥SⅠ+SⅡ在本设计中，10KV侧回路数为2的属于Ⅰ、Ⅱ类负荷SN≥95.2MVASN≥∑SⅠⅡ=（25+24+15+20+30）/0.85=134MVA由于变压器容量没有80MVA且满足本题条件的，故取SN=180MVA3.2.3主变压器型式的选择91.相数的选择330kV及以下的发电厂和变电所中，一般都选用三相式变压器。因为1台三相式较同容量的3台单相式投资小、占地少、损耗小，同时配电装置结构简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件（如桥梁负重、隧道尺寸等）限制时，可选用2台容量较小的三相变压器，在技术经济合理时，也可选用单项变压器。综上，选择三相变压器。2.绕组的选择1、当最大机组容量为125MW及以下，而且变压器各绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15%以及上时（否则绕组利用率太低），应优先考虑采用三绕组变压器。因为两台双绕组变压器才能起到联系三种电压等级的作用，而1台三绕组变压器的价格、所用的控制电器及辅助设备比2太双绕组变压器少，运行维护也较方便。但一个电厂中的三绕组变压器一般不超过2台。当送电方向主要由低压侧送向中、高压侧，或由低、中压侧送向高压侧时，优先采用自耦变压器。2、当最大机组容量为125MW及以下，但变压器某绕组的通过容量小于变压器额定容量的15%时，可采用发电机~双绕组变压器单元和双绕组联络变亚器。3、在有三种电压的变电所中，如变压器各绕组的通过容量均达到变压器额定容量的15%以及上；或低压侧虽无负荷，但需要在该侧装设无功补偿设备时，宜采用三绕组变压器。当变压器需要与110kV及以上的两个中性点直接接地系统相连时，可优先