220KV降压变电站电气部分典型设计理论研究

220KV降压变电站电气部分典型设计理论研究黄晶辉（上海长兴供电公司 上海 201913）摘 要： 针对城市工业园区的用电负荷，论述220KV 降压变电站电气设计（一次部分）的过程。

通过对变电站的主接线设计，站用电接线设计，主要电气设备型号及参数的确定，运行方式分析，防雷及继电保护装置的设计，从理论上较为详细地阐述电力系统中变电站的典型设计模式。

关键词： 负荷；容量；接线方式；断路器；保护装置中图分类号：TM72 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0710088－021 设计依据和参数4 电气主要接线选择1）待建变电站在城市近郊，向开发区的炼钢厂及铝厂供电，在变电本工程220kV 断路器采用SF 6断路器。

其检修周期长，可靠性高，故可所附近还有地区负荷。

不设旁路母线。

由于有两回线路，一回线路停运时，仍能满足N-1原则，2）确定本变电站的电压等级为220kV/110kV/10kV ，220kV 是本变电站本设计采的电源电压，110kV 和10kV 是二次电压。

3）待设计变电站的电源，由对侧220kV 变电站双回线路及另一系统双回线路送到本变电站；在中压侧110kV 母线，送出2回线路至炼钢厂，2回线路至铝厂；在低压侧10kV 母线，送出11回线路至地区负荷。

4）该变电站的站址，地势平坦，交通方便。

5）该地区年最高气温42℃，最热月平均最高气温40℃。

2 用户负荷统计资料最大负荷利用小时数T=5600h ，同时率取0.9，线路损耗取6%。

3 主变压器容量、台数及形式的选择根据《电力工程电气设计手册》的要求，并结合本变电所的具体情况以及考虑到变压器的损坏与维修不影响到变电站的正常工作，所以使用2台相同的变压器安装在变电所内。

主变容量的选择：根据资料可以知道各厂的最大负荷以及COS φ系数以及重要百分数，可得：S 总=119250，COS φ=P/S=112800/119250=0.95因为0.95＞0.85，所以无需采用补偿方式用来提高COS φ。

算上各厂的重要负载百分数可得；S 大=79231kVA为避免发生故障，在选择容量时一台应达到大于或等于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，Se=0.7*119250=83475得出的容量后，还需要考虑到变电所的所用电，照明与插座等一些容量后查得：考虑到今后的发展，故选用两台OSFPSZ7-90000/220三绕组有载调压变压器。

用双母线接线。

对以110kV 侧的接线方式，出线为四回路，需要供至铝厂及炼钢厂，容量较大，需要使用母线连接，为了提高可靠性，虽然成本较大，当考虑到若大的厂房不容断电，故使用双母线接线。

对10kV 侧的接线方式，按照规程要求，采用单母线分段接线，对重要的回路，均以双回线路供电，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。

5 电气设备的选择5.1 断路器的选择计算高压断路器应根据断路器安装地点、环境和使用技术条件等要求选择其种类及型式，由于真空断路器、SF 6断路器比少油断路器可靠性更好，维护工作量更少，灭弧性能更高，目前得到普遍推广，故35～220KV 一般采用SF 6断路器，10KV 采用真空断路器。

本设计任务中考虑到检修、维护方便，220KV 及110KV 均选同型产品。

5.2 10kV系统电气设备选择5.2.1 断路器及开关选择：10kV 侧各断路器采用同一种型号1）按额定电压选：U N ≥U W.N =10kV ，则U N =10kV 。

2）按长期允许工作电流选：即I N ≥I w.max =967.94（A ）。

3）断路器按额开断电流选：I br.n ≥I ’’=29.96（KA ）。

4）按装置环境选户内型，根据以上条件，选择型号为：ZN 12-10/1600。

5.2.2 10kV 母线的选择已知Iw.max=967.94（A ），最热月平均最高温度：26℃。

母线的安装采用单条平放，根据安装条件及查手册，选择6310铝母线平放。

5.2.3 10kV 绝缘子及穿墙套管选择1）10kV 绝缘子选择：根据工作地点和装置地点，可选用ZC-10支持绝缘子。

2）10kV 穿墙套管选择：额定电压U N ≧U w .n 取=10KV （因为U w .n =10KV ）。

额定电流I N ≧I w .max 取I N =2000A （因为I w max =967.94A ）。

由于环境温度小于40度，无需对温度进行修正，初选型号为CLD-10。

5.2.4 10kV 电流互感器的选择额定电压U N ≧U w .n ，取U N =10KV （因为U w .n =10KV ）。

额定电流I N ≧I w .max ，对于主变，取I N1=1500A （因为I w .max =1056.14A ）。

故选取I N1=700（A ）.根据以上已知，10KV 主变侧选择为LDZJ1-10；额定电流比为600-2）110KV 线路保护装设一套。

即：主保护和后备保护使用一个装置。

1500/5；级次组合为0.5/D 级；1秒热稳定倍数为50；动稳定倍数为90。

配置的保护有多段式相间短路保护、相电流速断保护。

主保护采用具有阶10KV 线路选择为LDZJ1-10；额定电流比为600-1500/5；级次组合为梯时限特性的距离保护和零序电流作为主保护。

本所110KV 线路负荷为变0.5/3级；1秒热稳定倍数为50；动稳定倍数为90。

电所，所以有可能负荷侧变电所还有其它电源，所以110KV 选用一侧检无5.3 110kV系统电气设备选择压，另一侧检同步重合闸方式。

选择依据和计算方式参照10KV 系统，此处不再详述。

3）10KV 线路。

相间短路保护：采用两段式电流保护，即电流速断和5.3.1 断路器及开关选择过电流保护，前者瞬时动作，后者带时限动作。

电流速断受运行方式的影110kV 侧断路器及隔离开关采用同一种型号。

响，如在最小运行方式下保护范围小于线路全长的（15-20）%，则不采断路器采用SW 7-110，隔离开关采用GW 4-110/1250。

用，而采用限时电流速断。

5.3.2 110kV 电流互感器的选择10kV 侧为小接地电流系统，单相接地后允许继续运行1-2小时，绝缘110KV 主变侧选择为LCWD-110；额定电流比为（2×50）-（2×600）监察装置动作于信号。

/5；级次组合为D1/D2/0.5级；1秒热稳定倍数为75；动稳定倍数为150。

10kV 单元的出线开关均装设自动重合闸，重合方式为三相。

110KV 线路选择为LDZJ1-10；额定电流比为（2×50）-（2×600）对10kV 出线相应装设自动按频减负荷装置（可切为跳闸和信号）。

/5；级次组合为D1/D2/0.5级；1秒热稳定倍数为75；动稳定倍数为150。

7 防雷保护5.3.3 110kV 电压互感器的选择本工程采用220kV 、110kV 配电装置构架上设避雷针；10kV 配电装置设选用JCC-110。

独立避雷针进行直接雷保护。

5.4 220kV系统电气设备选择为了防止反击，主变构架上不设置避雷针。

5.4.1 断路器及开关选择避雷器的选择，考虑到氧化锌避雷器的非线性伏安特性优越于碳化硅220kV 侧断路器及隔离开关采用同一种型号，断路器采用SW 6-220，隔避雷器（磁吹避雷器），所以本工程220kV 和110kV 系统中，采用氧化锌避离开关采用GW 4-220/1250。

雷器。

5.4.2 220kV 电流互感器的选择避雷器选择情况见表：220KV 主变侧选择为LCW-220；额定电流比为4×300/5；级次组合为D/D/D/0.5级；1秒热稳定倍数为60；动稳定倍数为60。

5.4.3 220kV 电压互感器的选择选用JCC-220。

6 继电保护规划设计6.1 变电站主变保护的配置本设计中主变保护配置如下：8 结束语1）瓦斯保护：根据规程，容量为800kVA 及以上的油浸式变压器，均本文只是从理论上简单叙述了220KV 变电站电气部分典型设计的全过应装设瓦斯保护。

本所主变容量设计为120000kVA ，故应装设瓦斯保护。

程，在实际设计中还应充分考虑各种不确定因素，如政府规划、周边居2）纵差动保护：根据规程，对6.3MVA 并列运行的变压器、10MVA 单独民、自然环境等对变电站设计的影响。

运行的变压器，应装设纵差动保护。

本所两台主变容量均为120MVA ，所以装设纵差动保护。

3）过电流保护：过电流保护装设在三卷变压器的主电源侧和主负荷参考文献：侧。

[1]刘介才主编，《工厂供电》.[2]能源部西北电力设计院编，《电力工程设计手册1、2册》，水利水电4）主变零序保护：在主变110kV 中性点引出线的CT 上装设零序电流保出版社.护。

[3]李火元，《电力系统继电保护与自动装置（第二版）》，中国电力出5）过负荷保护：由于主变容量比为100/100/50，故过负荷分别装设版社，2006.01.于220kV 和110kV 侧的一相电流上。

[4]《高压配电装置设计技术规程》，水利水电出版社.6）温度保护：反映变压器油温，延时动作于信号。

[5]《电气设备设计计算手册》，国防工业出版社.6.2 220KV、110KV、10KV线路保护部分[6]余健明、同相前、苏文成编，《供电技术》，西安理工大学.1）220KV 线路保护装设两套即：一套主保护、一套后备保护。

配置的保护有多段式相间短路保护、相电流速断保护。

线路主保护根据线路的情况，要求全线任何地点的任何故障均能瞬时有选择性切除，所以220KV 线作者简介：路主保护采用全线瞬时动作的纵联差动保护作为主保护。

黄晶辉（1981-），助理工程师，现从事工程管理技经方面的工作。

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