220KV降压变电所

电力系统课程设计变电所电气初步设计1220kV降压变电站电气部分初步设计设计说明书一、待设变电所在电力系统中的地位、作用等分析（一）电力系统规划设计的主要内容在作电力系统规划设计时，首先应对规划地区的近期与远景负荷进行调查研确定出电力负荷的树枝及发展水平，以作为系统规划、变电所布局、电源选点等的依据。根据已确定的电力系统负荷及发展水平，来进行电力、电量的平衡与电源的规划等工作。通常采用的步骤是：1.根据电力负荷发展的需要及电力系统中现有发电厂可供电的能力，进行初步电力平衡，计算出规划年限内需要增加发电设备的总容量。2.根据国家能源政策与规划地区动力资源的情况，以及负荷特点与发布情况，进行调查研究，提出几种电源布点方案；再经技术经济比较，选择一个相对合理的电源布点方案。3.国家推荐的电源规模和布点方案，再进行电力、电量平行，确定出规划地区各电厂的建设规模与进度。（二）待建变电所的规划设计待建变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷，220KV有7回线路；110KV送出2回线路；在低压侧10KV有12回线路。可知，该所为枢纽变电所。另外变电所的所址，地势平坦，交通方便。二、主变压器台数、类型、容量分析及确定、过负荷能力校验（一）主变压器容量和台数的确定原则主变压器的容量、台数，除依据输送容量等原始数据外，还应考虑电力系统5-10年的发展规划。如果容量选得过大，不仅增加投资，而且也增加了运行时电能损耗；若容量选得过小，将满足不了变电所负荷增长的需要，技术上不合理，经济上也不合算。1.变电所猪变压器容量的确定原则电力系统课程设计变电所电气初步设计2按变电所建成后5-10年规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。对重要变电所，应考虑一台主变压器停运，其余变压器在计及过负荷能力及允许时间内，满足I类、II类负荷的供电；对一般性变电所，一台主变压器停运，其余变压器应能满足全部时间供电负荷的70%-80%。2.主变压器台数的确定原则与系统有强联系的大、中型发电厂和枢纽变电所，在一种电压等级下，主变压器应不小于2台。与系统联系较弱的中、小型电厂和低压侧电压为6-10KV的变电所或与系统联系只是备用性质时，可知装1台主变压器。对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器。（二）主变压器的选择根据《电力工程电气设计手册》的要求，并结合变电所的具体情况和可靠性的要求，选用两台统一型号的无励磁调压三绕组自耦变压器。变压器的最大负荷为PM=K0∑P(2-1)式中K0——同时率对具有两台主变的变电所，其中一台主变额容量大于等于70%的全部负荷或全部重要负荷。两者中，取最大值作为确定主变的容量依据。考虑到变压器每天的负荷不是均衡的，计及欠负荷期间节省的使用寿命，可用于在过负荷期间中消耗，故可先选较小容量的主变作过负荷能力计算，以节省主变投资。Se=0.7COSPM(2-2)由式(2-1)、式(2-2)及表1-1和表1-2可得：PM=0.9*(42000+1800+900+2100+2400+2000+600)KW=46620KWSe=0.7*46620/0.95KW=34352KW经计算，一台主变压器应接的负荷为34352KW，先选用两台31500KVA的变压器进行正常过负荷能力校验。考虑到今后的发展，故选用两台OSFP7—60000/220三绕组变压器。电力系统课程设计变电所电气初步设计3三、220KV、110KV、10KV侧主接线接线方式的确定（一）电气主接线的设计原则和要求1.电气主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。（1)接线方式：对于变电所的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110kV～220kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电所中，当110～220kV出线在4回及以上时，一般采用双母接线。在大容量变电所中，为了限制6～10kV出线上的短路电流，一般可采用下列措施：①变压器分列运行；②在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器；③采用低压侧为分裂绕组的变压器。④出线上装设电抗器。根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。（2）设计主接线的基本要求在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。(1)可靠性：供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题：①可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结。设计时应予遵循。②主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要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。③可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电所在系统中的地位和作用。通常定性分析和衡量主接线可靠性时，均从以下几方面考虑：电力系统课程设计变电所电气初步设计4①断路器检修时，能否不影响供电。②线路、断路器或母线故障时，以及母线检修时，停运出线回路数的多少和停电时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电。③变电所全部停运的可能性。(2)灵活性：主接线的灵活性要求有以下几方面。①调度灵活，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。②检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。③扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。(3)经济性：在满足技术要求的前提下，做到经济合理。①投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电所中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变压器，以质量可靠的简易电器代替高压断路器。②占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。③电能损耗少：在变电所中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。2.主接线的设计步骤电气主接线的具体设计步骤如下：(1)分析原始资料①本工程情况变电所类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。②电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（5～10年），变电所在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。③负荷情况负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。④环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对电力系统课程设计变电所电气初步设计5主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。⑤设备制造情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。(2)拟定主接线方案根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定出若干个主接线方案。因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。(3)短路电流计算对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。(4)主要电器选择包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。(5)绘制电气主接线图将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。（二）中性点直接接地系统接地点的选择在中性点直接接地系统中，变压器的接地台数及接地点的选择应根据继电保护和通信干扰等方面的要求确定，但在编制远景短路电流计算阻抗图时，可按以下原则考虑：（1）凡是自耦变压器，其中性点应直接接地或经小阻抗接地。（2）凡是中、低压侧有电源的升压站和降压变电站至少有一台变压器直接接地。（3）选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成为中性点不接地系统。双母线接有两台及以上主变压器时，可考虑两台主变压器中性点接地。（4）终端变电所的变压器中性点一般不接地。（5）变压器中性点接地的数量应使电网所有短路点的零序电抗与正序电抗之比x0/x1小于3，以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器的灭弧电压，x0/x1应大于1-1.5，以使单相接地短路电流不超过三相短路电流。（6）所有普通变压器的中性点都应该经隔离开关接地，以便于运行调度灵活选择地点。当变压器中性点可能断开运行时，若该变压器中性点绝缘不是按线电压设计，应在中性点装避雷器保护。（三）本变电所电气主接线设计电力系统课程设计变电所电气初步设计61.主接线的基本形式和特点由母线的主接线形式包括单母线和双母线接线。单母线又分为单母线无分段、单母线有分段、单母线分段带旁路母线等形式；双母线又分为双母线无分段、双母线分段、带旁路母线的双母线和二分之三接线等形式。无母线的主接线主要有单元接线、扩大单元接线、桥式接线和多角形接线等。出于安全、可靠及继电保护、通信干扰等因素考虑，本设计采用中性点直接接地系统。2.主接线设计方案按SDJ2—88《220kV～500kV变电所设计技术规程》规定：220kV配电装置出现回路数为4回及以上时，宜采用双母线及其他接线。故设计中考虑了两个方案。方案1采用双母线接线，该接线变压器接在不同母线上，负荷分配均匀，调度灵活方便，运行可靠性高，任一条母线或母线上的设备检修，不需要停掉线路，但出线间隔内任一设备检修，此线路需停电。方案2采用单母线带旁路母线，该线路简单清晰，投资略小，出线及主变间隔断路器检修，不需停电，但母线检修或故障时，220KV配电装置全停。3.方案的经济比较在电力系统的规划设计时，必须根据国家现行的有关方针政策和国民经济发展计划，对电源布局和网络建设提出若干方案，然后对它们进行全面额技术经济比较。通常的步骤是先在可能的初步方案中筛选出几个技术上优越而又比较经济的方案，然后再进行经济计算。由此确定出最佳方案。比较时应考虑以下几个原则：（1）符合国家有关政策的要求。（2）便于过渡并能适应远景的发展。（3）技术条件好，运行灵活可靠，管理方便。（4）投资及年运行费用低，并且有分期投资的可能性。（5）国家短缺的原材料消耗少。（6）建设工期短。经以上综合考虑、评定，可知方案2是一个既优越又比较经济的方案。4.主接线设计本工程220KV断路器采用SF6断路器。其检修周期长，可靠性高，故不设旁路母线。由于有两回线路，一回线路停运时，仍满足N-1原则，本设计采用双母线接线。电力系统课程设计变电所电气初步设计7对110KV侧的接线方式，出线仅为2回，按照规程要求，宜采用桥式接线。以双回路向炼钢厂供电。考虑到主变不会经常投切，和对线路操作和检修的方便性，采用内桥式接线。对10KV侧的接线方式，按照规程要求，采用单母线分段接线，对重要回路，均以双回路供电，保证供电的可靠性。考虑到减小配电装置的占地和占用空间，消除火灾、爆炸的隐患及环境保护的要求，主接线不采用带旁路的接线，且断路器选用性能比少油断路器更好的真空断路器。综上所述,本