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220KV降压变电所的设计摘要：随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素。为保证正常的供配电要求，各地都在兴建一系列的供配电装置。本文针对220kV降压变电所的特点，阐述了220kV降压变电所的设计思路、设计步骤，并进行了相关的计算和校验。文中介绍的220kV降压变电所的设计方法、思路及新技术的应用可以作为相关设计的理论指导。关键词：降压变电所；设计方法；供配电第一章：原始资料变电所规模及性质：大型城市变电站（终端站）电压等级：220KV/110KV/35KV线路回数：220KV本期2回交联电缆（发展1回）；110KV本期4回电缆线路（发展2回）；35KV30回电缆线路，一次性配齐设计依据：规程（包括《变电所（或发电厂）设计技术规程》、《继电保护和自动装置设计技术规程》、《电气测量仪表装置设计技术规程》等），《电力工程设计手册》，《电力工业常用设备用册》，《发电厂电气部分》等教材设计流程：首先,确定了解变电站的功能,进出线回数,变压器台数,交换功率大小,然后确定母线型式,最后配置保护,自动装置.第二章变电所电气主接线的确定电气主接线是电力系统的重要组成部分，它的设计形式直接关系全所电气设备的选择和配电装置的布置。它的设计应以设计任务书为依据，以国家有关经济建设方针、政策及有关技术规范为准则，结合工程具体特点来确定，要求安全可靠、稳定灵活、方便经济。2.1主变压器容量和台数的选择2.1.1主变压器的台数：待设计变电站为大型的城市变电站，负荷较重（本期最大负荷150+210=360MVA,远期最大负荷240+210=450MVA），又因是城市变电站，负荷较为重要，且为终端变电站，要求电压质量是可以调节的，现在市场上生产的变压器的容量，选择2台变压器不能满足负荷的要求，我选择4台相同容量的变压器。2.1.2主变压器容量：根据运行经验，变压器的容量应保证在有一台检修的情况下，其他变压器能带全部负荷的70%，按远期最大负荷算，即3台主变的容量应满足70%的负荷需求，因此本设计的主变每台应带负荷为：[（240+210）×70%]/3=105（MVA），所以我们选择的主变容量为120MVA变压器。2.1.3主变型式：本设计220KV降压到110KV和35KV两个电压等级，因此采用三绕组变压器。2.1.4调压方式：根据地区及负荷的要求，变压器选择有载调压方式。根据以上原则，查阅有关资料，选择的主变压器技术数据如下：型号SFPSZ7-120000/220容量120MVA容量比120/120/120额定电压高压220±8×1.25%中压121低压38.5联结组标号YN，yn0,d11损耗空载144KW负载480KW空载电流0.9%阻抗电压高-中14%高-低24%中-低9%2.2电气主接线方案的拟定2.2.1方案Ⅰ：（见图2-1）图2-1分析：因本220KV变电所不仅供本地区的负荷，还降压到110KV向另一终端变电所转供大量的负荷，所以方案Ⅰ在220KV高压侧采用“双母线带旁路接线”，它具有供电可靠、检修方便、调度灵活及便于扩建等优点。110KV侧采用“双母线接线”。35KV侧采用“单母线分段带旁路接线”，便于分段检修母线及各出线断路器。当一段母线发生故障时，自动装置将分段断路器跳开，保证正常母线不间断供电，两段母线同时故障的机率极小，可以不予考虑。2.2.2方案Ⅱ：（见图2-2）图2-2分析：考虑220KV本期只有两条进线及本所只有两台主变压器，所以方案Ⅱ在220KV高压侧采用“单母线分段接线”，采用“单母线分段接线”虽然使用断路器数量少、布置简单、占地少、造价低，但在变压器故障时需停相应线路，且隔离开关又作为操作电器，所以可靠性差。110KV侧采用“单母线分段接线”，四条出线从不同分段上引接以提高供电可靠性，此种接法的优点表现在简单清晰，设备少，投资小，运行操作方便，便于分段检修母线。当一段母线发生故障时，自动装置将分段断路器跳开，保证正常母线不间断供电，两段母线同时故障的机率极小，可以不予考虑。当一条出线断路器故障或检修试验时，不会对另一终端变电所造成停电。35KV侧采用“单母线分段带旁路接线”，此接线的优缺点已在前文中叙述，不再赘述。2.2.3方案Ⅲ：（见图2-3）图2-3分析：方案Ⅲ在220KV高压侧采用“单母线分段接线”。110KV侧采用“双母线接线”，它具有供电可靠、检修方便、调度灵活及便于扩建等优点，但当母线系统故障时，需短时切除四条出线，使另一终端变电所全停。35KV侧采用“单母线带旁路接线”，虽然对断路器检修试验等均有好处，但当母线故障时，会造成10KV用户断电，可靠性差，故不宜采用。2.2.4方案Ⅳ：（见图2-4）分析：本方案在220KV侧采用“单母线接线”，虽简单清晰，设备少，投资小，图2-4但当母线出现故障时，会造成全所停电及另一终端站的停电。供电可靠性不好。110KV侧采用“双母线分段接线”，它同时具备双母线和单母线分段的特点，具有很高的可靠性和灵活性，但由于高压断路器及配电装置投资较大，只适合于6–10KV电压等级。35KV侧采用“双母线接线”它具有供电可靠、检修方便、调度灵活及便于扩建等优点，但当出线断路器检修或故障时，无法将负荷及时送出，会造成重要用户的长时停电，故不宜采用。2.2.5方案Ⅴ：（见图2-5）分析：方案Ⅴ的220KV侧采用“单母线接线”，此接法的优点表现在简单清晰，设备少，投资小，但当母线出现故障时，会造成全所停电及另一终端站的停电。110KV侧采用“双母线带旁路接线”，具有十分好的可靠性及灵活性，但使用设备多，投资大。35KV侧采用“单母线接线”，此接法的优点表现在简单清晰，设备少，投资小，但当母线出现故障或短路器检修试验时会造成10KV重要用户的长时间的停电。图2-5由以上的分析，初步选定方案Ⅰ和方案Ⅴ为本设计的主接线方案，经详细的比较后再选定最终方案。2.3最佳方案的确定我国《变电所设计技术规程》规定：“变电所的主接线应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，并且应满足运行可靠，简单灵活，操作方便和节约投资等要求”。现就方案Ⅰ和方案Ⅴ的可靠性、灵活性和经济性进行详细地比较，筛选出最佳方案。供电可靠性的比较：方案Ⅰ的220KV高压侧采用“双母线带旁路接线”，当一段母线出现故障时，及时将运行方式改变到另一母线上运行，只能短时造成全所停电及另一终端站的停电。而方案Ⅴ的220KV侧采用“单母线接线”，当母线出现故障时，就会造成全所及另一终端站的长时间的停电。110KV侧接线方式的可靠性基本相同，不需比较。35KV侧方案Ⅰ采用“单母线分段带旁路接线”，当一段母线发生故障时，保护装置将分段断路器跳开，保证正常母线不间断供电，不会造成35KV的用户全部停电，且故障段的重要用户可经过旁路母线带出。方案Ⅴ中35KV侧采用“单母线接线”，当母线出现故障或出线短路器故障时会造成35KV重要用户的长时间的停电。两方案的可靠性相比较，方案Ⅰ的可靠性远比方案Ⅴ的可靠性强。灵活性的比较：220KV侧：方案Ⅰ可选择任一段母线运行，随时检修任一组断路器及母线上的设备，方案Ⅴ的接线就只能一种方式运行。110KV侧：两方案都具有很高的灵活性，虽然方案Ⅴ的灵活性要高一些，即每条出线断路器的检修、试验都可随时进行，但是四条出线向另一终端站送电，没有必要选择此种灵活性。35KV侧：两方案运行调度灵活，四台主变可以单独并列运行，也可全部并列运行。但是主变解列运行时方案Ⅰ的负荷可分别由四台中的两台主变带出，方案Ⅴ的负荷只能由其中两台主变带出，另两台主变空载。经济性的比较：在主接线设计时，主要矛盾往往发生可靠性与经济性之间，因此在满足供电可靠，运行灵活方便的基础上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。方案Ⅰ比方案Ⅴ220KV、35KV设备多。但110KV设备方案Ⅰ比方案Ⅴ少一些。二者相比，方案Ⅰ比方案Ⅴ投入的资金要多一些。虽然方案Ⅰ比方案Ⅴ投入资金多，但从可靠性和灵活性综合的看，方案Ⅰ显然优于方案Ⅴ的设计。因此本设计最终确定的方案为设计方案Ⅰ。2.4所用电源的引接2.4.1所用电源引接的原则负荷的种类本变电所的所用电负荷主要是：变压器强迫油循环冷却装置的油泵、风扇；蓄电池充电设备；油处理设备；采暖通风；照明及供水泵用电等。负荷的重要性因本所两台主变压器为强迫油循环冷却的变压器，要求所用变分别接在两个不同的电源上，以保证在变电所所内停电时，仍能使所用电得到不间断的供电。2.4.2所用变的供电电压及型号、容量所用电属于低压用户，本站属大型的220KV变电站，其供电电压为380V三相四线制，用电容量都较110KV大，因此将供电电压选为35KV。选择SL7-500/35，低压0.4KV,容量500KVA变压器两台。2.4.3供电方式供电可靠性是所用电的首要保证，在本供电系统中所用电应为0级用户。结合其供电电压及其容量，可将一台所用变压器引接于35KVⅠ段母线上，另一台所用变压器引接于35KVⅡ段母线上。两所用电源采用明备用方式，并且装设备用电源自动投入装置来保证其可靠性。第三章短路电流的计算3.1短路电流计算的目的及规定3.1.1短路电流计算的目的：在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。在选择电气设备时，为保证在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，需要进行全面的短路电流计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定值；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。3.1.2短路电流计算的一般规定：1.电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；2.短路种类：一般以三相短路计算；3.接线方式应是可能发生最大短路电流的正常方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。4.短路电流计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点。5.计算容量：应按工程设计规划容量计算，并考虑系统发展规划。3.2短路电流的计算取基准容量为：Sj=100MVA，基准电压为Uj=Up又依公式：Ij=Sj/√3Uj；Xj=Uj2/Sj，计算出基准值如下表所示：（Sj=100MVA）Uj（KV）23011537Ij（KA）0.2510.5021.56Xj（Ω）52913213.73.2.1计算变压器电抗：UK1%=1/2[UK（1-2）%+UK（3-1）%-UK（2-3）%]=1/2[14+24-9]=14.5UK2%=1/2[UK（1-2）%+UK（2-3）%-UK（3-1）%]=1/2[14+9-24]=-1≈0UK3%=1/2[UK（3-1）%+UK（2-3）%-UK（1-2）%]=1/2[9+24-14]=9.5XT1*=(UK1%/100)×(Sj/Se)=14.5/120=0.1208XT2*=(UK2%/100)×(Sj/Se)=0XT3*=(UK3%/100)×(Sj/Se)=9.5/120=0.0793.2.2系统电抗（根据原始资料）：近期：Xmax1*=0.1334；Xmax0*=0.1753；Xmin1*=0.1245;Xmin0*=0.2319;远期：Xmax1*=0.1139；Xmax0*=0.1488；3.2.3系统计算电路图及等值网络图如图3-1、图3-2和图3-3图3-2图3-33.2.4短路计算点的选择选择如图3-2中的d1、d2、d3各点。3.2.5短路电流计算1、d1点短路时：Up=230kv流经进线回路的短路电流的计算：I”*=I*∝=1/X1*=1.0/0.1139=8.78每个回路的三相短路电流为：I”=（I”**Ij）/4=（8.78*0.251）/4=1.1KA两相短路电流分别为：0.866*1.1=0.95KA冲击电流为：ich=2.55I”=2.55×1.1=2.805（KA）短路容量为：S=√3UjI”=1.732×230×1.1=438.2（MVA）Ich=1.51*I”=1.51×1.1=1.66（KA）2、d2点