220kv降压变电所电气一次部分设计

220kv降压变电所电⽓⼀次部分设计

1设计任务及原始资料

根据电⼒系统规划需新建⼀座220KV区域变电所。该所建成后与110KV和220KV电⽹相连，并供给近区⽤户供电。

1. 设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢⼚供电，在变电所附近还有区域负荷。

2. 确定本变电所的电压等级为220/110/10KV，220KV是本变电所的电源电压，110KV和10KV是⼆次电压。

3. 待建变电所的电源，由双回220KV线路送到本变电所；在中压侧110KV母线，送出2回线路；在低压侧10KV母线，送出12回线路；在本所220KV母线有三回输出线路，送向负荷。该变电所的所址，地势平坦，交通⽅便。4. 110KV和10KV⽤户负荷统计资料见表1-1和表1-2。最⼤负荷利⽤⼩时

T

max

=5500h，同时率取0.9，线路损耗取5%。

表1-1 110KV⽤户负荷统计资料

⽤户名

称最⼤负荷（KW）cos回路数重要负荷百分数（%）

炼钢⼚42000 0.95 2 65

表1-2 10KV ⽤户负荷统计资料

⽤户名称 最⼤负荷（KW ）cos 回路数 重要负荷百分数（%）

矿机⼚ 机械⼚ 汽车⼚ 电机⼚ 炼油⼚ 饲料⼚1800 900 2100 2400 2000 600

0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95

2 2 2 2 2 2

62 62 62 62 62 62

5. 待建变电所与电⼒系统的连接情况如图 1-1所⽰。

1.2 变电所的设计内容

1. 选择本变电所主变的台数、容量和类型。

2. 设计本变电所的电⽓主接线，选出数个电⽓主接线⽅案进⾏技术经济综合⽐较，确定⼀个较佳⽅案。

3. 进⾏必要的短路电流计算。

4. 选择和校验所需的电⽓设备。

5. 设计和校验母线系统。

1.3 设计成果

1. 编制设计说明书。2. 编制设计计算书。

3. 绘图若⼲张。

（1）绘制变电所电⽓主接线图。

（2）绘制220kV或110kV⾼压配电装置平⾯布置图。

（3）绘制220kV或110kV⾼压配电装置断⾯图（进线或出线）。

（4）所有图纸均要求打印[A3]

摘要

电⼒⼯业是国民经济发展中最重要的基础能源产业，是国民经济的第⼀基础产业，是关系国计民⽣的基础产业，是世界各国经济发展战略中的优先发展重点。作为⼀种先进的⽣产⼒和基础产业，电⼒⾏业对促进国民经济的发展和社会进步起到了重要作⽤。与社会经济和社会发展有着⼗分密切的关系，它不仅是关系国家经济安全的战略⼤问题，⽽且与⼈们的⽇常⽣活、社会稳定密切相关。

本次设计的是220KV降压变电所电⽓⼀次部分设计。⾸先对原始资料进⾏分析，选择主变压器，在此基础上进⾏主接线设计，再进⾏短路计算，选择设备。

关键字：变电站；短路计算；设备选择；继电保护

绪论

电⼒事业的⽇益发展紧系着国计民⽣。它的发展⽔平和电⽓的程度，是衡量⼀个国家的国民经济发展⽔平及其社会现代化⽔平⾼低的⼀个重要标志。

党的⼗六⼤提出了全⾯建设⼩康社会的宏伟⽬标，从⼀定意义上讲，实现这个宏伟⽬标，需要强有⼒的电⼒⽀撑，需要安全可靠的电⼒供应，需要优质⾼效的电⼒服务。

本课程设计是在完成本专业所有课程后进⾏的综合能⼒考核。通过对原始资料的分析、主接线的选择及⽐较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、线路图的绘制以及避雷器针⾼度的选择等步骤、最终确定了220kV变电站所需的主要电器设备、主接线图⽅案。通过本次课程设计，达到了巩固“发电⼚电⽓部分”课程的理论知识，掌握变电站电⽓部分的基本⽅法，体验和巩固我们所学的专业基础和专业知识的⽔平和能⼒，培养我们运⽤所学知识去分析和解决与本专业相关的实际问题，培养我们独⽴分析和解决问题的能⼒的⽬的。务求使我们更加熟悉电⽓主接线，电⼒系统的潮流及短路计算以及各种电⼒⼿册及其电⼒专业⼯具书的使⽤，掌握变电站电⽓部分的知识，并在设计中增新、拓宽。提⾼专业知识，拓宽、提⾼专业知识，完善知识结构，开发创造型思维，提⾼专业技术⽔平和管理，增强计算机应⽤能⼒，成为⼀专多能的⾼层次复合型⼈才。1 电⽓主接线设计

1.1 主接线设计要求

主接线是变电站电⽓设计的⾸要部分，它是由⾼压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电⼒系统的重要环节。主接线的确定对电⼒系统整体及变电站本⾝运⾏的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电⽓设备选择、配电装置、继电保护和控制⽅式的拟定有较⼤影响。因此，必须正确处理好各⽅⾯的关系。

我国《变电站设计技术规程》SDJ-79规定：变电站的主接线应根据变电站在

2

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，并且满⾜运⾏可靠，简单灵活、操作⽅便和节约投资等要求，便于扩建。

可靠性：安全可靠是电⼒⽣产的⾸要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，⽽且也是电⼒⽣产和分配的⾸要要求。

主接线可靠性的具体要求：1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；

2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对⼀级负荷全部和⼤部分⼆级负荷的供电；3）尽量避免变电站全部停运的可靠性。灵活性：主接线应满⾜在调度、检修及扩建时的灵活性。1）为了调度的⽬的，可以灵活地操作，投⼊或切除某些变压器及线路，调配电源和负荷能够满⾜系统在事故运⾏⽅式，检修⽅式以及特殊运⾏⽅式下的调度要求；2）为了检修的⽬的：可以⽅便地停运断路器，母线及继电保护设备，进⾏安全检修，⽽不致影响电⼒⽹的运⾏或停⽌对⽤户的供电；3）为了扩建的⽬的：可以容易地从初期过渡到其最终接线，使在扩建过渡时，⽆论在⼀次和⼆次设备装置等所需的改造为最⼩。

经济性：主接线在满⾜可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。1）投资省：主接线应简单清晰，以节约⼀次设备的投资；要能使控制保护不过复杂，以利于运⾏并节约⼆次设备的投资；要能限制短路电流，以便选择价格合理的电⽓设备或轻型电器；2）占地⾯积⼩：主接线要为配电装置布置创造条件，以节约⽤地和节省构架、导线、绝缘⼦及安装费⽤。在不受运输条件许可，都采⽤三相变压器，以简化布置。3）电能损失少：经济合理地选择主变压器的型式、容量和数量，避免两次变压⽽增加电能损失。

1.2 主接线的基本接线⽅式

电⽓主接线是根据电⼒系统和变电站具体条件确定的，它以电源和出线为主体，在进出线路多时（⼀般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运⾏⽅便，有利于安装和扩建。⽽本所各电压等级进出线均超过四回，并且考虑到220kV侧会有功率穿越，所以采⽤有母线连接。根据规划，可以发现本站将是地区性枢纽变电站，担负起保障整个地区负荷供给的重要任务，因此主接线考虑下列⼏种选择：1、⼀个半断路器（3/2）接线

两个元件引线⽤三台断路器接往两组母上组成⼀个半断路器，它具有较⾼的供电可靠性和运⾏灵活性，任⼀母线故障或检修均不致停电，但是它使⽤的设备较多，占地⾯积较⼤，增加了⼆次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资⼤。2、双母接线

它具有供电可靠、调度灵活、扩建⽅便等优点，⽽且，检修另⼀母线时，不会停⽌对⽤户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。对于，110K～220KV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，⽽断路器检修时间较长，停电影响较⼤，⼀般规程规定，110～220kV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，（110kV）或5回（220kV）时，⼀般应装设专⽤旁路母线。3、双母线分段接线

双母线分段，可以分段运⾏，系统构成⽅式的⾃由度⼤，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对⼤容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线⽅式是常⽤传统技术的⼀种延伸，因此在继电保护⽅式和操作运⾏⽅⾯都不会发⽣问题。⽽较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地⾯积较⼤，⼀般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。

为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对⽤户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。当110KV出线为7回及以上，220KV出线在4回以下时，可⽤母联断路器兼旁路断⽤这样节省了断路器及配电装置间隔。1.3 主接线的⽅案确定

结合原始资料所提供的数据，和权衡上⾯各种接线⽅式的优缺点，将各电压等级使⽤的主接线⽅式列出：(1) 220KV线路5回进线（2回和系统，2回和电⼚，⼀回备⽤），且为降压变电所，有穿越功率，考虑到220 KV线路的重要性，为保证其运⾏的稳定性，适⽤的接线⽅式只有双母线接线。单母线和⾓形接线可靠性不合理！(2) 110KV有4回出线（备⽤1回），适⽤的接线形式为单母分段接线、单母分段带旁路接线（因进线数不⾜5回，装设旁路断路器兼作分段断路器）、双母线接线、⾓形接线。(3) 10KV有12回出线，带电抗器限制短路电流，适⽤的接线形式为双母接线和双母线分段接线,单母线分段。

据此，拟定下⾯3种主接线⽅案：

⽅案I如图1.1，220KV采⽤双母线接线，110KV采⽤双母线接线，10KV采⽤单母线分段接线。图1.1 220KV/110KV双母,10KV单母分段

⽅案II如图1.2 220KV采⽤双母线接线，110KV单母线带旁路母线线接线，10KV采⽤单母线分段接线。

图1.2 220KV双母,110KV双母分段,10KV单母分段

⽅案III如图1.3 220KV采⽤双母线接线，110KV采⽤单母线分段带旁路接线，10KV采⽤双母线接线。

图1.3 220KV/10KV双母，110KV 双母分段3种⽅案均采⽤三相三绕组变压器，对3种⽅案进⾏技术⽐较如下表：

表1-1主接线⽅案⽐较表

可靠性灵活性经济性和实⽤性1.220KV 110kv 接线简单，设备本⾝故障率少；操作简单

2.故障时，能尽快恢复供电。1.220KV 运⾏⽅式

相对简单，灵活性⼀

般；2.基本上能保证母

线或母线隔离开关

检修时，尽量减少停

运出线回路数和停

电时间，并能保证对

全部I类及全部或⼤

部分II类⽤户的供

电1.10Kv端12条回路不会

彼此影响，能减⼩母线

故障或检修时的停电范

围！2.该接线⽅式整体操作

较简单，投资性价⽐⾼！1.可靠性较⾼；特别是110kv电压等级

2.220KV 10KV 端基本可以保证期正常运⾏1.各电压级接线⽅

式灵活性有所提⾼；2.220KV和110KV 电

压级接线易于扩建

和实现⾃动化，⽅便

变压器的切换。