220KV变电所电气部分的初步设计

220KV变电所电气部分的初步设计摘要变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，拟在某区域新建一座220KV变电站。

本设计主要介绍了220kv区域变电站电气一次部分的设计内容和设计方法。

设计的内容有220kv区域变电站的电气主接线选择，主变压器，站用变压器的选择，母线，断路器和隔离刀闸的选择，互感器的配置，220kv,110kv,10kv线路的选择和短路电流的计算,设计中还对主要高压电气设备进行了选择与计算，如断路器，隔离开关，电压互感器，电流互感器等，此外还进行了防雷保护的设计，电气总平面布置及配电装置的选择，继电保护的设备等，提高了整个变电站的安全性。

关键词：变电站；主接线；变压器;继电保护目录1绪论 (1)1.1选题的目的和意义 (1)1.2国内外研究现状及发展趋势 (1)1.3 变电站的设计任务 (1)2主变压器的选择 (3)2.1概述 (3)2.2主变压器台数的确定 (3)2.3主变压器型式的选择 (3)2.4主变压器容量的选择 (4)2.5主变型号选择 (5)2.6无功补偿 (5)2.6.1无功补偿的必要性 (5)2.6.2无功补偿的方式 (6)3 电气主接线的方案设计 (7)3.1电气主接线概述 (7)3.2电气主接线的方案选择 (7)3.2.1主接线方式介绍 (7)3.2.2主接线的方案选择 (8)4 所用电系统设计 (10)4.1 所用电系统设计的原则和要求 (10)3.2所用变压器容量、台数选择 (10)3.3 新建变电所所用电接线 (11)5 短路电流的计算 (12)5.1 概述 (12)5.2短路电流计算的目的和内容 (12)5.3短路电流的计算 (13)5.3.1变压器参数的计算 (13)5.3.2短路电流的计算 (14)5.3.3回路最大持续工作电流的计算 (16)6电气设备的选择 (18)6.1概述 (18)6.2断路器的选择 (19)6.3隔离开关的选择 (21)6.4电流互感器的选择 (23)6.5电压互感器的选择 (25)6.6母线的选择 (27)6.7电力电缆的选择 (29)6.8限流电抗器的选择 (31)7继电保护配置 (32)7.1概述 (32)7.2主变压器保护 (32)7.3线路及母线保护 (33)8防雷保护的配置 (34)8.1概述 (34)8.2避雷器的选择 (35)8.3避雷针的选择 (36)9电气设备布置 (39)9.1电气设备总平面布置要求 (39)9.2新建变电所总平面布置 (39)总结 (40)致谢 (41)参考文献 (42)附录1：电气设备清单 (43)附录2：变电所主接线图 (46)附录3：电气设备布置平面图 (47)1绪论1.1选题的目的和意义变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。

近年来国民经济持续快速增长，用户的用电量持续的攀升，电网结构日趋复杂，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、电网运行可靠性的要求越来越高。

近年来国民经济持续快速增长, 为解决该地区用电的日益增长，提高电网供电能力和可靠性，加强220kV主网构架，提高供电质量，满足日益增长的用电需求,从而拟建220kV变电站。

1.2国内外研究现状及发展趋势我国电力系统的变电站大致分为四大类：升压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。

我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。

现阶段，全面做好“十二五”发展规划，加快电网重点工程建设，进一步加强企业经营管理，推进“三集五大”体系建设，加大科技创新和管理创新力度，继续加强“三个建设”。

电力布局由注重就地平衡向全国乃至更大范围优化统筹转变，电力结构由过度依赖煤电向提高非化石能源发电比重转变，推进集约化发展和标准化建设，充分发挥国家电网在电力市场化、能源清洁化、经济低碳化、生活方式现代化中的基础性作用；实现供配电输送无缝隙，无错误。

结合我国电力现状，为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能。

通过网络及杂志我们可以发现，近年来一些发达国家的能源不是很丰富，进而导致电力资源不是充足。

为了满足国内的需求，减少在网路中的损耗，这些发达国家已经形成了完善的变电设计理论。

比较完善的变电站设计理论，是真正的做到了节约型，集约型，高效型。

发达国家通过改善优化变电站结构，降低变电站的功率损耗，尽可能地提高变电站的可靠性，尽可能地使变电站的灵活性提高，尽可能地提高经济性。

在当今的技术环境中, 随着新技术、高质量电气产品广泛应用, 在某些条件下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更安全。

如今在110KV～500KV各个电压等级中广泛采用SF6全封闭组合电器。

GIS将断路器、隔离开关、接地刀闸、电流互感器、电压互感器、避雷器等设备封闭组合在一起，使用SF6作为绝缘介质，占地面积小，可靠性是常规电器的10倍。

故障率小，检修周期长。

因此，即使进出线回路数比较多，也可以不考虑检修而引起的停电，故无需设置旁路母线，减少了母线倒闸操作，使得变电站的电气主接线更简单明了。

1.3 变电站的设计任务一、设计的原始数据资料：1、工程建设规模：1）主变压器：2X120MVA。

2）电压等级：220/110/35kV。

2、各级电压出线回路数：1）220kV：电源进线2回（本站距离系统电源80公里），110KV：出线12回,10kV 出线6回（化工厂3回、3回备用），3、电源与环境条件假设220kV系统电源为无穷大电源，当地平均温度25C°,最高气温35 C°，最低气温零下15 C°。

二、设计任务：该设计包括以下任务：首先根据变电所各电压等级的需要进行电气主接线设计，包括主变型号选择，各电压等级主接线方案确定，所用电电源引接，所用变压器选择。

然后计算各电压等级计算短路电流，其中包括短路点选择，短路电流计算方法确定，短路电流计算，限制短路电流方法，变电站最大运行方式确定等。

根据计算出来的短路电流选择电气设备（断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、熔断器、避雷器、绝缘子、母线等）。

最后根据选出的主要电气设备完成配电装置的布置并列出所需要设备的清单。

2主变压器的选择2.1概述变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统5～10年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。

如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，运行和检修不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。

因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。

在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。

2.2主变压器台数的确定（1）对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电站以装设两台主变压器为宜。

（2）对地区性孤立的一次变电站或大型工业专用变电站，在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。

（3）对于规划只装设两台主变压器的变电站，其变压器基础宜按大于变压器容量的1～2级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。

根据以上确定原则和原始资料，分析本变电所的情况，确定本变电所的主变台数为2台。

2.3主变压器型式的选择1.相数的选择主变采用三相或单相,主要考虑变压器的制造条件,可靠性要求及运输条件等因素。

当不受运输条件限制时，在330kV及以下的变电所，均应选用三相变压器。

2.绕组数量的确定在具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器宜采用三绕组变压器。

根据设计要求，主变压器选用三绕组变压器。

3.绕组接线方式的确定变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。

电力系统采用的绕组连接方式只有Y和△，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。

我国110kV 及以上电压，变压器绕组都采用Y n 连接，35kV 亦可采用Y 连接，其中性点多通过消弧线圈接地。

35kV 以下电压，变压器绕组都采用△连接。

从以上原则可以看出，本变电所的主变压器连接方式可选择为 Y N /y n0/d 11。

4.调压方式的选择对于220kV 及以上的降压变压器，仅在电网电压可能有较大变化情况下，采用有载调压方式，一般不宜采用。

当电力系统运行确有需要时，在降压变电所亦可装设单独的调压变压器或串联变压器。

根据设计要求，本变电所采用有载调压方式。

2.4 主变压器容量的选择（1）主变压器容量一般按变电站建成后5—10年的规划负荷选择，并适当考虑到10—20年的负荷发展。

对于城郊变电站，主变压器容量应与城市规划相结合。

（2）根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。

对于有重要负荷的变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%—80%。

（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。

（4）变压器最大负荷按下式确定：P M ≥K 0∑P （3—1） 其中：K 0 为负荷同时系数；∑P 为按负荷等级统计的综合用电负荷。

（5）总负荷计算（近期）)(114∑=MVA Sn ;∑=⨯=≥)(9711485.0MVA Sn K Sn ; （6）主变压器的容量选择一台主变，则选MVA MVA S n 97120>=综上所述，选择一台变压器，每台为MVA S n 120=满足要求。

由《设计计算书》可知本变电所的最终综合用电负荷容量为：S=245.58MVA(考虑10年的负荷规划)考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力，对装两台变压器的变电所，每台变压器额定容量一般按下式选择：Sn=0.6S （3—2） 这样，当一台变压器停用时，可保证对60%的负荷供电，考虑到变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对84%的负荷供电。

从原始资料分析，本变电所110kV 电压等级的负荷中有1个县城变电站，这其中有相当比例的二类、三类负荷；10kV 电压等级负荷也同样如此。

而本变电所重要的一类负荷只有化工厂，且所占比例不是很大，采用S=0.6S，完全能够保证本所的重要负荷。