220kv降压变电站电气部分初步设计

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谢谢！！第一部分设计说明书1变电所概述及主变压器的选择1.1变电所的概述及其地位待建变电所在城市近郊，其设计目的是向开发区的炼钢厂供电，还向附近的地区负荷供电。

该变电所的所址靠近负荷中心，有利于电能的传输。

该变电所的设计还与附近工矿企业的规划相协调，便于架空线路和电缆线路的引入。

本变电所所处的地理位置优越，地势平坦、交通条件便利有利于大型设备的运输和安装。

本变电所所处的自然条件适宜，无特殊气象条件的要求。

其海拔≤400m年最高温度在400C左右，最低温度在-150C。

这些为电气设备的选择提供了良好的条件。

待建变电所为220KV降压变电所，该变电所设计要求有三个电压等级分别220/110/6KV。

该变电所高压侧220KV母线有3回出线向负荷供电；中压侧110KV母线送出2回线路向附近炼钢厂供电；在低压6KV母线送出10回线路向地区负荷供电。

因此，根据变电所的电压等级和出线回数结合变电所的分类标准，可知该所在系统中有较高的地位，可以确定本变电所为地区变电所。

1.2主变压器的选择1.2.1 主变压器的容量和台数的选择根据<<220～500KV变电所设计规范>>要求对主变压器进行合理的选择。

[3]（1）主变压器的容量和台数应根据变电所建成后5～10年的规划负荷选择。

对于城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。

（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所应考虑当一台主变压器停运时，应保证用户的一级和二级负荷。

1.2.2调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关切换的分接头，从而改变变压器的变比来实现的。

切换方式有两种：不带负荷切换称为无励磁调压，调整范围通常在±5%以内；另一种是带负荷切换，称为有载调压调整范围可达30%。

设置有载调压的原则：（1）对于220KV及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大的变化的情况下采用有载调压。

（2）对于110KV及以下的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。

1.2.3 自藕变压器的选择（1）用作联络变压器时，其高中压侧功率交换很大，而且方向不定其第三绕组一般备用。

由于正常运行高中压侧的功率交换要求高，中压绕组间的阻抗小所以采用降压型自藕变压器。

（2）用作降压变压器时，220KV及以上的变电站中主变压器一般选择自藕变压器。

（3）在电力系统中采用自藕变压器后，自藕变压器的中性点必须直接接地，或经小阻抗接地。

以免高压网络发生单相接地时，自藕变压器中压绕组出现过电压。

根据以上原则结合本变电所设计任务书的要求，对本变电所的主变进行选择。

由于设计任务书已明确给出了要求采用两台型号完全相同的三相自藕变压器，其调压方式为有载调压，容量给出为31500KVA。

因此，本次设计就省去了负荷的计算，使对变压器容量选择的工作量有所减少。

根据《电力变压器手册》查得选用OSFPSZ-31500/220型号的自藕变压器。

自藕变压器参数2主接线方案确定2.1电气主接线的设计原则和要求按《220～500KV变电所设计技术规程》SDJ2-88规定变电所的主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件的总数等条件确定。

并综合考虑供电的可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约、扩建方便等要求。

2.1.1可靠性[3]（1）断路器停电检修时，对供电的影响程度。

（2）进线或出线回路故障，断路器拒动时停电范围和停电时间。

（3）线路、断路器、母线故障和检修时，停运的回数以及能否保证对重要用户的供电。

2.1.2 灵活性（1）满足接线过度的灵活性。

一般变电所都是分期建设的，从初期接线到最终接线的形成，中间要经过多次扩建主接线的设计要考虑接线过度过程中停电范围最小。

设备的搬迁最少或不进行设备搬迁。

（2）满足处理事故的灵活性。

变电所内部或系统发生故障后，能迅速地隔离故障部分，尽快恢复供电的方便性和灵活性，保证电网的安全稳定。

2.1.3 经济性主接线设计时，在满足可靠性和灵活性的前提下尽量投资省、占地面积少、电能损耗少。

2.2主接线方案的综合比较2.2.1 220KV 侧主接线比较按SDJ2-88<<220～500KV变电所设计技术规程>>规定[3]220KV配电装置当出线回数在4回以上的一般采用双母线接线。

本次设计考虑了两种方案：方案I采用双母线接线；方案II采用双母线单分段接线。

在本次设计中220KV断路器采用六氟化硫断路器，其检修周期长可靠性高。

切出线回数少，一回线路停运时另一回路继续供电仍能满足要求。

综合考虑经济性、可靠性与技术性后，本设计220KV侧采用双母线接线。

2.2.2 110KV 侧主接线比较110KV出线仅两回接线，按规程要求一般采用桥型接线。

本设计方案：I采用内桥接线；方案：II采用单母线接线。

由于在110KV 侧主接线中的断路器采用了可靠性较好的空气断路器，其运行可靠检修周期长可以显著提高了主接线的可靠性。

结合以上的比较综合考虑各种因素后，在本次设计中采用内桥接线方式。

2.2.3 6KV侧主接线比较6KV侧出线有10回，方案：I采用单母线分段；方案：II采用单母线带旁路母线。

按照规程对重要回路均采用双电源供电，考虑到6KV采用室内配电装置。

为了减少配电装置的占地、消除火灾、爆炸等隐患及环境保护的要求。

主接线一般不采用带旁路母线的接线方式。

单母分段可以提高供电的可靠性和灵活性，对用户可以从不同段引出馈电线路。

由两个电源供电，当一段母线发生故障时分段断路器动作将故障段切除。

保证正常段母线不间断供电，提高了可靠性。

与方案II相比较其投资节约、扩建方便。

故本次设计采用单母分段接线。

通过对上述两方案综合的比较后，最终确定在本次设计中的电气主接线采用方案：I 的接线方式（如图2-1、2-2）。

3短路电流的计算3.1短路电流计算的目的(1)为了保证电力系统的安全运行，在选择电气设备时都要用可能流经设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定效验，以保证设备在运行中能够经受住突发短路电流引起的发热和电动力的巨大冲击。

(2)用于选择继电保护装置和整定计算。

(3)电网接线和发电厂、变电所电气主接线的比较、选择。

(4)为确定送电线路对附近通信线路电磁危害的影响。

3.1.1计算的假定条件[6](1)短路为金属性短路，即不计短路点过度电阻的影响。

(2)不计变压器励磁电流，不计磁路饱和。

(3)正常工作时三相系统对称运行。

(4)认为在短路过程中发电机供出的电流全部流向短路点，而所有负荷支路则认为已断开。

3.2利用运算曲线计算的步骤（1）画出以标幺值电抗表示的等值电路图，网络中的负荷看成断开的。

（2）进行等值网络化简，简化成各个电源与短路点之间只经过一个电抗直接相连。

（3）将“转移电抗”换算成以各自的电源总容量为基准的另一中标幺值，既为“计算电抗”Xca。

（4）根据Xca在运算曲线上查出电源在不同时刻供给短路电流的标幺值，分别是0s，0.2s，和短路电流稳定后的大小。

（5）再把所查得的标幺值分别乘以各自的电流基准值，即得到短路电流的有名值。

（6）然后把各个电源供给的短路电流的有名值相加，就会得到流过该点的短路电流之和。

（7）最后用短路电流之和乘以冲击系数2.7（发电机端短路时）或2.55（高压电网和非发电机端短路时）即得三相短路冲击电流。

注：计算过程见附录计算书。

3.3短路点的选取及短路计算的结果根据电气主接线的接线形式和设计变电所的电压等级，可选取三个短路点为K1、K2、K3。

这三个短路点位于220/110/6KV各电压等级的母线上，短路点位置确定的原则就是力求使流过所选设备的短路电流最大。

如图3-1所示：图3-1短路计算的结果如下表4电气设备的选择4.1概述电气设备合理选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作的要求，以保证系统的安全、可靠、经济的运行。

按正常运行情况选择设备，按短路情况校验设备，同时兼顾今后的发展，选用性能价格比高运行经验丰富、技术成熟的设备。

尽量减少设备的类型，以减少备品、备件也有利与运行和检修。

4.1.1 电气设备选择的一般原则和基本要求 (1)基本要求:设备选择包括选型和确定技术参数。

设备的选型和技术参数应能保证变电站的安全运行和供电的可靠性，并留有一定的裕度，应尽量选用轻型设备和常用产品。

在同一变电站中，应尽量减少设备和材料的种类。

电气设备要能可靠工作，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其短路的热稳定和动稳定。

(2)最大长期工作电流的确定 (3)周围空气温度的确定 (4)计算时间的确定:[7]①开断计算时间k t 为主保护动作时间pr t 和断路器固有分闸时间in t 之和，即k t =pr t +in t 。

②热稳定校验时间r t 为保护时间b t 和断路器的开断时间kd t 之和，即r t =b t +kd t 。

无时限的主保护时间p t 取0.05s 。

kd T =in t +a t ，in t 查有关手册求取，一般取0.06s ；a t 为燃弧时间，一般取0.02s ～0.04s 。

4.2 断路器和隔离开关的选择4.2.1断路器和隔离开关的选择步骤：（1）种类和形式的选择（2）额定电压的选择（3）额定电流的选择（4）热稳定校验（5）动稳定校验220KV 断路器的选择结果220KV隔离开关选择结果110KV断路器的选择结果110KV隔离开关选择结果6KV进线断路器的选择结果6KV 进线隔离开关选择结果6KV 侧出线配电装置的选择根据屋内配电装置的可选用JYN2-6-07改进型手车式开关柜[8]。

由于任务书中没有给出线路负荷，对于线路的出线设备的选择采用平均分配变压器负荷来确定线路电流。

6KV 侧出线断路器选择结果比较6KV 母联短路器的选择根据《发电厂电气部分》[7]中的要求，母联断路器按其总容量的50%~80%来确定。

所以母联断路器的最大电流按总容量的55%确定。

其隔离及联络选用JYN2-6-12改进型。

4.3汇流母线的选择4.3.1 母线选择的原则[7] (1) 选择母线的材料：常用的母线材料有铜,铝和铝合金三种，用铜作母线虽有诸多优点，但铜的价格高，且我国铜的储量有限，因此，一般用铝或铝合金作为母线材料。

(2) 选择母线结构：母线的结构和截面形状决定于母线的工作特点：升高电压（汇流）母线，以前大都采用软导线作母线，现在35～500KV 均可采用管形硬母线。

(3)选择母线的布置形式矩形或槽形母线的散热及机械强度还与母线的布置方式有关。

(4)选择母线的截面积按最大长期工作电流选择；按经济电流密度选择。