220kv变电所电气一次部分初步设计
220kv变电站电气一次部分初步设计
编号毕业设计报告设计题目：220KV变电站电气一次部分初步设计姓名专业名称班级指导老师姓名：（）（单位）报告提交日期：答辩日期：答辩委员会主席：评阅人：（日期）二0一0年四月毕业设计（论文）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。
本设计讨论的是220KV变电站电气部分的设计。
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，然后进行防雷接地以及保护、配电装置设计。
关键字：变电站；短路计算；设备选择。
目录1 引言 (3)2 原始资料的分析 (4)2.1原始资料 (4)2..2原始资料分析 (5)3 变电站电气主接线的确定 (6)3.1电气主接线的概述 (6)3.2计算220kV侧的短路 (10)3.3变压器的选择 (14)4所用电设计 (17)4.1所用变选择 (17)4.2所用电接线图 (17)5 短路电流计算 (19)5.1 作出系统的简化等值电路图 (19)5.2 系统的参数计算 (19)5.3 短路点的选择 (20)5.4 计算短路电流 (20)6 电气设备的选择 (31)6.1 变压器变压器的选择 (31)6.2 电抗器的选择 (31)6.3 主要电气设备的选择 (31)7 继电保护与自动装置 (48)8 防雷保护与接地 (51)8.1防雷保护 (51)8.2 避雷针防雷保护计算 (52)8.3 接地装置 (57)致谢 (58)参考文献 (59)心得 (60)第1章引言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。
220KV变电所电气部分的初步设计1
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 (22)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 (30)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 (32)8防雷保护的配置 (34)8.1概述 (34)8.2避雷器的选择 (34)8.3避雷针的选择 (36)9电气设备布置 (38)9.1电气设备总平面布置要求 (38)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。
220kV变电所电气部分一次系统设计说明书
东北电力大学毕业设计论文220kV变电所电气部分一次系统设计设计说明书专业：2002级电力系统及其自动化姓名：学校：东北电力大学目录1 220kV变电所设计任务书…………………………………2 220kV变电所设计说明书…………………………………2.1原始资料分析…………………………………………2.2主接线方案的确定及主变压器的选择………………2.3短路电流的计算…………………………2.4电气设备的选择………………………………………2.5配电装置的布置……………………………………2.6防雷保护规划…………………………………………2.7主接线上继电器保护及自动装置规划………………3 设计计算书…………………………………………3.1短路电流的计算………………………………………3.2电气设备的校验………………………………………3.3防雷保护计算…………………………………………1 变电所设计任务书1.1 设计原始资料1.1.1 变电所性质：系统枢纽变电所，与水火两大电力系统联系。
1.1.2 地理位置：本变电所建于机械化工区，直接以110kV线路供地区工业用户负荷为主。
1.1.3 自然条件：所区地势较平坦，海拔800米，交通方便，有铁路、公路经过本所附近。
最高气温＋38℃，最低气温－30℃。
年平均温度＋10℃，最大风速20m/s 。
覆冰厚度5mm，地震裂度＜6级。
土壤电阻率＜500Ω·m雷电日30周围环境较清洁，化工厂对本所影响不大。
冻土深度1.5m，主导风向夏南，冬西北。
1.1.4 负荷资料：220kV侧共4回线与电力系统联接。
110kV侧共12回架空出线，最大综合负荷256MW，cosφ= 0.85。
10kV侧装设TT-30-6型同期调相机两台。
1.1.5 与电力系统连接情况2 设计说明书2.1 原始资料分析2.1.1设计依据：1）220kV区域变电所设计任务书。
2）变电所设计规程。
2.1.2 变电所在系统中的作用及负荷分析2.1.2.1 变电所分析本所最大综合负荷为：110kV侧：256MW，COSφ=0.85。
220KV变电站电气一次部分初步设计及防雷保护ppt课件
出线回路数多，I、II级
12
双母线接线分段 负荷所占比重较大，要求
可靠性较高。
变压器的选择
根据原始材料可知，我们需设计的变电站是220kV降压变电站，它是以220kV的 为主功率，把功率通过主变压器输送到110kV及35kV的的母线上，如果主变压器出现 了问题，必定影响下一级的变电所和整个电网的稳点运行，所以必须选择安全合理 的台数和型号。
主接线设计原则：可靠性，灵活性，经济性和可发展性。
电压等级 出线回路数
主接线方式
选择原因
220kV段
4
双母线接线
与单母线相比，投资有所 增加，但可靠性和灵活性
大为提高。
110kV段 35kV段
带旁路母线的双母线接 出线回路数较多，I、II
6
线
级负荷所占比重大，要求
（设专用旁路断路器） 可靠性高，灵活性好。
设计内容
本变电站设计可以满足该地区的供电需求，在设计过程中需要考 虑到该地区的发展，并且可以满足长远发展的原则。
本设计包括以下部分： 1.电气主接线的设计 2.主变压器的选择 3.短路电流计算 4.电气设备的选择 5.防雷保护及配置 6.站用电负荷和站用变压器选择 7.变电站相关图纸绘制
电气主接线的设计
该变电站220kV母线有4回输出线路，2回与系统A相连，线路长度 为80km，2回与系统B相连，线路长度为60km，系统容量：220KV侧A、B两 个系统的容量分别为280MVA和320MVA。；在中压侧110KV母线，送出6回线 路，最大负荷为45MW，功率因数为0.9,，负荷同时率为0.85，I、II级负 荷占80%；35kV侧主要供给石油及重工，母线送出回路为12回，最大负荷 为5000KW，功率因数为0.9,，负荷同时率为0.85，I、II级负荷占70%。
220kV降压变电站电气一次部分初步设计
中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表学生姓名：学号：专业：电气工程及其自动化毕业设计（论文）题目：220kV降压变电站电气一次部分初步设计中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表学生姓名：学号：专业：电气工程及其自动化毕业设计（论文）题目：220kV降压变电站电气一次部分初步设计论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的本科毕业论文《220kV降压变电站电气一次部分初步设计》，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。
论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。
对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。
本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范，没有侵权行为，并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。
论文作者（签字）：日期：2014 年9 月15 日摘要随着我国国民经济的快速增长，电能已成为影响我国经济发展的重要因素，变电所联系发电厂和电能用户，起着变换和分配电能的重要作用。
本次设计是220kV降压变电所电气初步设计，该变电所是一个重要的地区性降压变电所，变电所所址情况良好，交通便利，处于地区网络枢纽点上，具有220kV、110kV及10kV三个电压等级，220kV侧以接受功率为主，110kV和10kV主要用于用电以及变电站近区负荷。
设计内容主要包括220kV降压变电所的主变压器的容量、台数和形式的选择，待设计变电所所含有的电气主接线的选择以及220kV、110kV、10kV侧线路短路电流的计算，并对母线、断路器和隔离开关进行选型，对互感器进行配置，对电气设备的热稳定和动稳定进行校验。
此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。
关键词： 1、降压变电所 2、设计方法 3、变压器选择目录前言.............................. 错误!未定义书签。
220变电站电气一次部分初步设计——毕业设计
220变电站电气一次部分初步设计——毕业设计引言。
第2章电气主接线的设计2.1 主接线概述………………..。
2.2 主接线设计原则。
2.3 主接线选择根据原始资料的分析现列出两种主接线方案。
方案一：220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。
220kV出线6回（其中备用2回），而双母接线使用范围是110～220KV出线数为5回及以上时。
满足主接线的要求。
且具备供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。
110kV出线10回（其中备用2回），110kV侧有两回出线供给远方大型冶炼厂，其容量为80000kVA，其他作为一些地区变电所进线，其他地区变电所进线总负荷为100MVA。
根据条件选择双母接线方式。
10kV出线12回（其中备用2回），10kV侧总负荷为35000kVA，Ⅰ、Ⅱ类用户占60%，最大一回出线负荷为2500kVA，最大负荷与最小负荷之比为0.65。
选择单母分段接线方式[9]。
方案主接线图如下：图2-1主接线方案一方案二：方案进行综合比较：220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。
220kV出线6回（其中备用2回），而由于本回路为重要负荷停电对其影响很大，因而选用双母带旁路接线方式。
双母线带旁路母线，用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作，使该回路不致停电。
这样多装了价高的断路器和隔离开关，增加了投资，然而这对于接于旁路母线的线路回数较多，并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。
主接线如下图：图2-2 主接线方案二现对两种方案比较如下[10]：表2-1 主接线方案比较表方案项目方案一：220KV侧双母接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。
方案二、220KV侧双母带旁路接线，110KV侧双母接线、10KV侧单母分段接线。
可靠性1.220KV接线简单，设备本身故障率少；2.220KV故障时，1.可靠性较高；2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障停电时间较长。
220KV变电站电气部分初步设计方案
c.要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。
d.如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端或分支变电所可采用简易电器。
（2）占地面积小
主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。
（3）电能损失小
经济合理的选择主变压器的种类、容量和数量，要避免因两次变压而增加电能损失。
3.3.2 第二种方案主接线图（如图3.2）：
3.2第二种方案主接线图
一次侧（220KV侧）采用双母线接线形式
二次侧（0KV侧）采用双母线接线形式图
此种方案的特点：
双母线接线形式的特点上面已经介绍。
双母线带旁路接线：
除了具有双母线接线的优点外，双母线带旁路接线还具有许多其它的优点：
当进出线检修时，可由专用旁路断路器代替，通过旁路母线供电。但当设置了专用旁路断路器后，设备的投资和配电装置的占地面积都有所增加。
3.变电所的主变压器一般采用三相变压器，因制造或运输条件限制及初期只装一台主变压器的220KV枢纽变电所中，一般采用相变压器组，当装设一组单相变压器时，应设有备用相，当主变压器超过一台，且各台容量满足上述要求时，单相变压器组可不装设备用相。
4.变电所中的变压器在系统调压有要求时，一般采用带负荷调压变压器，如受设备制造限制时，可采用独立的调压变压器预留位置。
3.3.1第一种方案主接线图（如图3.1）：
图3.1第一种方案主接线图
此种方案的特点：
一次侧（220KV侧）采用单母分段接线形式
优点：单母分段按可进行分段检修，对于重要负荷可以从不同段引出两个回路，使重要负荷有两个电源供电，在这种情况下，当一段母线发生故障时，由于分段断路器在继电保护装置的作用下能自动将故障切除，因而保证了正常段母线不间断供电和不致使重要负荷停电。
220KV变电站电气一次部分初步设计说明书
220KV变电站电气一次部分初步设计说明书第一章电气主接线设计1.1主接线设计要求电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备以规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单相接线图。
主接线代表了变电站高电压、大电流的电器部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。
它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。
因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合考虑各个方面的影响因素，最终得到实际工程确认的最终方案。
电气主接线设计的基本要求，概况地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面。
1.可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。
主接线可靠性的基本要求通常包括以下几个方面。
(1)断路器检修时，不宜影响对系统供电。
(2)线路、断路器或母线故障时，以及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。
(3)尽量避免变电站全部停电的可能性。
(4)大型机组突然停运时，不应危及电力系统稳定运行。
2.灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。
灵活性包括以下几个方面。
(1)操作的方便性。
电气主接线应该在服从可靠性的基本要求条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便于运行人员掌握，不至在操作过程中出差错。
(2)调度的方便性。
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。
(3)扩建的方便性。
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。
3.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，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量、选用价廉的电器或轻型电器，以便降低投资。
220KV变电站初步设计方案
220KV变电站初步设计方案第1章概述1.1 概述随着社会的发展，电能被日益广泛的应用于工农业生产以及人民的日常生活中。
电能可以方便的转化为期他形式的能源，例：机械能、热能、光能、磁能等，并且电能的输送和分配易于实现，可以输送到需要它的人和工作场所和生活场所。
电能的应用规模也很灵活以电能作为动力，可以促进工农业的机械化和自动化。
保证产品质量大幅度提高劳动生产率。
同时提高电气化程度以电能代替其它形式的能源，是节约能源消耗的一个重要的途径电力工业电能的生产、输送、分配和消费与其它工业的区别在于：（一）、与国民经济各部门的关系非常密切。
（二）、电力系统从一种运行方式过度到另一种运行方式的过度，过程非常短促。
（三）、电能的生产、输送、分配和消费实际上同时完成的不能大量储存。
变电站是联系发电厂和电力用户的重要纽带，是将电能从产品变成商品的中间环节。
它担负着电能转换和电能重新分配的重要任务。
对国家经济的发展有着极其重要的作用。
本次所设计变电站担负着向开发区的炼钢厂供电及变电所附近的地区负荷供电，承担着该市的输变电任务。
根据《电力系统技术规程》中的有关部分，特别是：第1.0.2 条：系统设计应在国家计划经济的指导下，在审议后的中期、长期电力规划的基础上，从电力系统整体出发，进一步研究提出系统设计的具体方案；应合理利用能源，合理布局电源和网络，使发、输、变电及无功建设配套协调，并为系统的继电保护设计，系统自动装置设计及下一级电压的系统等创造条件。
设计方案应技术先进、过度方便、运行灵活、切实可行，以经济、可靠、质量合格和充足的电能来满足国民经济各部门与人民生活不断增长的需要。
第1.0.6 条：系统设计的设计水平可为今后第五年至第十年的某一年，并应对过度年进行研究（五年内逐年研究），远景水平可为第十年至第十五年的某一年，且宜与国民经济计划的年份相一致。
系统设计经审查后，二至三年进行编制，但有重大变化时，应及时修改。
220kv变电站电气一次部分初步设计 论文--本科毕业设计
华北电力大学毕业设计（论文）220KV变电站电气一次部分初步设计摘要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。
变电站对电力的生产和分配起到了举足轻重的作用，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，作为电能输送与控制的枢纽，设计是否合理，不仅直接影响了基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。
本设计主要介绍了220KV变电站电气部分的设计。
首先对原始资料进行分析，设计主接线形式，选择主变压器的台数及容量，综合比较各种接线方式的特点、优缺点，根据技术要求选择两种较其它方案可靠的主接线方案；再对两种方案进行全面的技术、经济比较，确定最优的主接线方案；然后进行短路电流计算，为设计中需要的高压电气设备的选择、整定、校验等方面做准备；继而进行主要电气设备的选择与校验，最后进行配电装臵设计，防雷保护设计。
关键词：变电站、主变压器、短路计算、设备选择、配电装臵。
目录摘要 (I)前言 (1)第一章电气主接线设计 (2)1.1 主接线设计要求 (2)1.2 主接线接线方式概述 (3)1.3 主接线设计 (6)第二章主变压器选择 (10)2.1 主变压器的选择原则 (10)2.2 主变压器台数的选择 (10)2.3 主变压器容量的选择 (10)2.4 主变压器型式的选择 (11)2.5 绕组数量和连接形式的选择 (11)2.6 主变压器选择结果 (12)第三章方案最终确定 (13)3.1 主接线初步确定 (13)3.2 主接线方案的最终确定 (13)第四章短路电流计算 (15)4.1 概述 (15)4.2 短路电流计算目的 (15)4.3 短路电流计算基本假设 (15)4.4 各元件电抗标么值计算 (16)4.5 短路电流计算过程 (16)4.5.1 220KV侧短路计算 (17)4.5.2 110KV侧短路计算 (18)4.5.3 10KV侧短路计算 (18)第五章主要电气设备选择与校验 (22)5.1 概述 (22)5.2 各回路持续工作电流计算 (23)5.3 断路器和隔离开关的选择与校验 (24)5.3.1 电抗器的选择与校验 (25)5.3.2 断路器的选择与校验 (26)5.3.3 隔离开关的选择与校验 (28)5.4 电流互感器选择与校验 (29)5.4.1 电流互感器的选择 (30)5.4.2 电流互感器的校验 (31)5.5 电压互感器选择 (32)5.6 导体的选择与校验 (33)5.6.1 导体的选择 (35)5.6.2 导体的校验 (36)5.7 避雷器的选择与校验 (38)5.7.1 避雷器的选择 (39)5.7.2 避雷器的校验 (39)第六章电气总平面布臵及配电装臵的选择 (41)6.1 概述 (41)6.1.1 配电装臵特点 (41)6.1.2 配电装臵类型及应用 (41)6.2 配电装臵的确定 (42)6.3 电气总平面布臵 (42)6.3.1 电气总平面布臵的要求 (42)6.3.2 电气总平面布臵 (43)第七章防雷装臵保护 (44)7.1 防雷保护的必要性 (44)7.2 变电站防雷保护内容 (44)7.3 避雷针的配臵 (44)7.3.1 避雷针的配臵原则 (44)7.3.2 避雷针位臵的确定 (44)7.4 避雷针保护范围计算 (45)7.4.1 避雷针定位及定距 (45)7.4.2 单根避雷针的保护范围计算 (46)7.4.3 多根避雷针的保护范围计算 (46)第八章结束语 (48)致谢 (49)参考文献 (50)附录 (51)前言本次毕业设计的主要内容是变电站电气部分设计，是电气工程及自动化专业的学生在校期间的最后一次综合性训练，它将从思维、理论以及动手能力方面给予我们严格的要求，使我们的综合能力有一个整体的提高。
220KV变电所电气一次部分设计
参数 三相三绕组，油浸式有载调压
180/100/100MVA 220±8×1.25%/115/10.5kV
YN，yn0，d11 Uk1-2%＝13，Uk1-3%＝23，Uk2-3%＝8
自然油循环风冷（ONAN/ONAF）
短路电流计算
在电气系统设计中，最为重要的一个阶段就是进行短路电流计算，进行计算的目的有以下几个方面： (1) 在选择电气主接线的时候，需要通过计算比较选择合理的接线方式需要用到短路电流计算。 (2) 在选择电气设备的时候，需要保证设备在工作中（正常运行和故障运行）都要满足安全性，可靠性。 还要考虑到经济性。此时需要用到短路电流计算。 (3) 设计屋外高压配电设施时，需要通过短路计算得出相对的安全距离。 (4) 在选择继电保护方式时，需要以短路电流计算后的结果为依据。 (5) 接地装置的设计，也需用短路电流。
S1=180MVA其中高中、高低、中低阻抗电压（%）分别为13，23，8。 计算得各绕组的电抗标幺值为：
. UK1% 1 (UK (1 2)% UK (3 1)% UK (2 3)%) 1 (13 23 8) 14
2
2
UK 2% 1 (UK (1 2)% UK (2 3)% UK (3 1)%) 1 (13 8 23) 1
2
2
UK 3% 1 (UK (2 3)% UK (3 1)% UK (1 2)%) 1 (8 23 13) 9
220kV地区变电所电气一次初步设计
毕业设计(论文)题目220kV地区变电所电气一次初步设计系别电力工程系专业班级电气工程及其自动化09k5班学生姓名曾嶒指导教师陈英慧二○一三年六月220kV地区变电所电气一次初步设计摘要电力生产过程有别于其他工业生产过程的一个重要特点，就是它的生产、输送、变换、分配、消费的几个环节是在同一个时间内同步瞬间完成。
电力生产过程要求供需严格动态平衡，一旦失去平衡生产过程就要受到破坏，甚至造成系统瓦解，无法维持正常生产。
随着经济的快速发展，全国乃至全世界凸现缺电局面，如何进一步优化调度，加强电力资源的优化配置，最大限度满足电力需求成为人们探讨的问题之一。
又随着计算机技术、通信技术、信息技术惊人的发展，变电站综合自动化技术进一步优化，整个电网运行的安全性和经济效益得到大幅提升。
这项技术将引起电力行业有关部门的重视，成为变电站设计核心技术之一。
本次220kV变电站的设计包括一次和二次部分，通过任务书给出的变电所的原始资料：变电站类型、电压等级、负荷情况、出线情况、系统情况以及环境条件等，结合相关参考资料完成本次设计。
具体内容包括：主变压器容量和型号的选择应根据电力系统5～10年的发展规划进行选择，变电所主接线根据变电所在电力系统中的作用和回路数进行选择，短路电流计算是根据设计的主接线图，画出等值网络进行计算，根据计算得出的短路电流来选择电气设备，屋内外配电装置根据出线回路的电压进行选择，根据避雷装置设计原则进行防雷装置的选择。
关键词：变电站；电力设施；电气设备A DESIGN OF ELETRIC SYSTEMFOR 220kVSTEP-DOWNTRANSFORMER SUBSTATIONAbstractThe produce of electric power is different from other industrial produce,whose process of product,transfer,change, distribute and consume is completed at the same time.The produce of electric power must keep balance,or it can’t function normally or even be destroyed.As the development of economy, the problem of being shot of electricity is becoming more and more serious.It’s a big problem how to optimize the disposition of electric resource and meet the electric power requirement.With the development of computer technology,communication technology and information technology,the comprehensive automation system technology develop faster and faster.The security and economic profits of the whole electric power network are greatly improved.The technology will be attached importance by electrical department and become key point of the transformer substation design.This paper is design the 220KV transformer substation which include two parts of electrical devides. Through the design assignment of the original material of substation: substation type, voltage grade, load conditions, qualification, system and environment conditions etc, combining with reference materials at the completion design. The includes: the main transformer capacity and models of choice sho uld be based on 5 ~ 10 years of power system's development planning, according to the role of the substation in the power system and the number of the circuits, we choose the main electrical wiring, According to the design of the main of the wiring diagram, draw the equivalent network to calculate short-circuit current. According to the short circuit current to choose electric equipments, According to qualify the voltage circuit choose the house power distribution equipment and outside distribution device, according to avoid thunder device design principle in lightning protection device of choice.Keywords: transformer substation;power facilities;electric equipment目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 1原始数据. (1)2主变压器的选择 (2)2.1 主变压器台数的选择 (2)2.2 主变压器容量的选择 (2)2.3 主变压器形式的选择 (2)2.3.1 相数 (2)2.3.2 绕组数与结构 (2)2.3.3 绕组连接组号 (3)2.3.4 调压方式 (3)2.3.5 冷却方法 (3)2.4 主变压器的确定 (3)3电气主接线的设计 (5)3.1 主接线的接线形式 (5)3.2 主接线的比较选择 (7)4短路电流计算 (14)4.1 短路计算的目的 (14)4.2 短路电流计算的一般规定 (14)4.2.1 计算的基本情况 (14)4.2.2 接线方式 (14)4.2.3 计算容量 (14)4.2.4 短路种类 (14)4.2.5 短路计算点 (15)4.3 短路电流的计算步骤 (15)4.4 短路电流的计算 (15)5电气设备的选择 (19)5.1 选择设计的一般规定 (19)5.1.1 一般原则 (19)5.1.2 一般条件 (19)5.2 断路器的选择和校验 (20)5.2.1 断路器种类和型式的选择 (20)5.2.2 断路器的选择计算 (21)5.3 隔离开关的选择 (23)5.3.1 隔离开关的选择标准 (23)5.3.2 隔离开关的选择和校验 (24)5.4 电流互感器的选择 (26)5.4.1 电流互感器的特点 (26)5.4.2 电流互感器的选择标准 (26)5.4.3 电流互感器的选择和校验 (27)5.5 电压互感器的选择 (29)5.5.1 电压互感器的特点 (29)5.5.2 电压互感器的选择标准 (30)5.5.3 电压互感器的选择计算 (30)5.6 裸导体的选择 (32)5.6.1 裸导体的选择条件和校验 (32)5.6.2 母线的选择计算 (33)5.7 支柱绝缘子及穿墙套管的选择 (36)5.7.1 支柱绝缘子的选择标准 (36)5.7.2 支柱绝缘子选择计算 (36)5.7.3 穿墙套管的选择 (36)6最佳方案的确定 (38)6.1 综合投资 (38)6.1.1 综合投资概述 (38)6.1.2. 综合投资的计算 (38)6.2 年运行费用 (39)6.2.1 年运行费用概述 (39)6.2.2 年运行费用的计算 (39)6.3 经济比较 (40)7电气总平面设计及配电装置的选择 (42)7.1 概述 (42)7.1.1 对配电装置的基本要求 (42)7.1.2 配电装置的类型 (42)7.1.3 配电装置的应用 (43)7.2 高压配电装置的选择 (43)7.3 电气总平面布置 (46)8避雷器及避雷针的选择 (48)8.1 雷电过电压的形成与危害 (48)8.2 电气设备的防雷保护 (48)8.3 避雷针的配置原则 (49)8.4 避雷器的配置原则 (49)8.5 避雷器的选择 (49)8.6 避雷针的选择 (51)8.7 保护全面积的校验 (52)9接地网的设计 (53)9.1 概述 (53)9.2 接地体的设计 (53)9.3 典型接地体的接地电阻计算 (53)9.4 接地网设计计算 (54)参考文献 (56)致谢 (57)1原始数据1．变电站类型：220kV地区变电所2．电压等级：220 / 110 / 10 kV3．负荷情况：110 kV侧：最大120MW，最小90MW，T= 5300小时，cosϕ= 0.85max10 kV侧：最大45MW，最小20MW，T= 5200小时，cosϕ= 0.85max4．出线情况：220kV：2回，110kV：4回，10kV：10回（电缆）5．系统情况：⑴系统经双回线（LGJ--240/25km）给变电所供电⑵系统220kV母线电压满足常调压要求，⑶系统220kV母线短路电流标幺值为30（S= 100 MV A）B⑷110kV和10kV对端无电源6．环境条件：⑴最高温度40 ℃，最低温度-25 ℃，年平均温度20 ℃⑵土壤电阻率ρ< 400欧米⑶当地雷暴日35日/年2主变压器的选择2.1 主变压器台数的选择为保证供电可靠性，避免一台变压器故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台主变压器。
220KV变电站初步设计
本次毕业设计是对220KV变电站的初步设计，主要是对变电站电气一次部分的初步设计。
设计的主要内容如下：确定此变电站主变压器的台数、容量，电气主接线的方式，短路电流的计算，各级线路所需电气设备的选择以及一些简单的防雷设计。
关键词：变电站设计；短路计算；电气设备；防雷变电站对电力的生产和分配起到了举足轻重的作用，学习和了解变电站的结构和运行对电力资源的可持续发展垫下了基础。
随着经济的快速发展，我国电力需求迅速增长，由于产业结构调整和居民生活水平的提高，第三产业和居民生活用电比重上升，制冷制热负荷大幅度增加，使得电网规模不断扩大，高电压、大机组、长距离输电、电网互联的趋势，使电网结构越来越复杂。
常规变电站的二次部分主要由四大类装置组成：继电保护、故障录波、就地监控和远动。
电能有许多的有点，是运用相当广泛的清洁能源，随着电力工业和国民经济的可持续发展,电力已成为国民经济建设中不可缺少的动力，并广泛应用于一切生产和日常生活方面。
本次设计的题目是：220 KV变电站初步设计。
设计变电所在城市近郊，向开发区的炼钢厂供电，在变电所附近还有地区负荷。
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。
待设计变电所的电源，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，主要供给炼钢厂（一类负荷），最大负荷为42000KW,其中重要负荷占65%，COSФ=0.95；在低压侧10KV母线，送出12回线路，主要给部分工厂和民用（主要为二三类负荷），最大负荷为9800KW，其中重要负荷占62%；在本所220KV母线有三回输出线路。
最大负荷利用小时数hT5500max ，同时率取0.9，线路损耗取5%。
该变电所的所址，地势平坦，交通方便。
主要设计内容为：1.选择本变电所主变的台数、容量和类型2. 设计本变电所电气主接线3.进行必要的短路电流计算4.选择所需的电气设备5.选择所用电接线方式和所用变压器6.进行防雷的简单设计。
220kV变电站一次部分初步设计开题报告
毕业设计开题报告课题名称220KV变电站电气一次部分初步设计及防雷保护院系机电与自动化学院专业班电气工程及其自动化1306班姓名潘建雄评分指导教师张雅晶武昌首义学院毕业设计开题报告撰写要求1.开题报告的主要内容1)课题设计的目的和意义；2）主要参考文献综述;3）课题设计的主要内容；4）设计方案；5）实施计划。
6)主要参考文献:不少于5篇，其中外文文献不少于1篇。
2．撰写开题报告时,所选课题的课题名称不得多于25个汉字，课题研究份量要适当，研究内容中必须有自己的见解和观点。
3.开题报告的字数不少于3000字(艺术类专业不少于2000字），其中，主要参考文献综述字数不得少于1000字，开题报告的格式按学校《本科毕业设计/论文撰写规范》的要求撰写.4。
指导教师和责任单位必须审查签字。
5．开题报告单独装订，本附件为封面，后续表格请从网上下载并用A4纸打印后填写。
6。
此开题报告适用于全校各专业，部分特殊专业需要变更的，由所在院（系）在此基础上提出调整方案,报学校审批后执行。
武昌首义学院本科生毕业设计开题报告4.1 220kV 电压等级接线方案由于220kV 侧出线数为4回，系统A 、B 的容量较大,要求供电可靠性高，双母线接线与单母线接线相比，投资有所增加,但可靠性和灵活性大为提高，宜采用双母线接线,如图4-1.图4—1 双母线接线规程规定,采用母线分段或双母线的110—220kV 的配电装置，在满足下列条件时可以不设旁路母线：当系统允许停电检修时，如为双回路供电或负荷点可又线路其他电源供电；当线路允许断路器停电检修；配电装置为屋内型为节约配电面积可不设旁路母线而用简易隔离开关代替.4.2 110kV 电压等级接线方案由于110KV 侧送出6回线路,I 、II 级负荷所占比重大，电压等级高，输送功率较大,停电影响较大,要求供电可靠性高，宜采用带有专用旁路断路器的旁路母线双母线接线，如图4—2。
图4—2 双母线带旁路母线接线1L 2L 电源1电源21QF 2QS 3QS 1QSCQF PWⅡPQF 4QS（此表由学生填写，指导教师、答辩小组、系（教研室)、院系签署意见)。
220kV变电所电气部分一次部分设计
仅供个人参考目录目录 (1)220kV 区域变电所的设计 ....................................................................................... ....................1 变电所的原始资料 .....................................................................................................................1.1 变电所的性质 .........................................................................................................................1.2 地理位置 .................................................................................................................................1.3 自然条件................................................................................................................................1.4 出线情况... ............................ ...............................................................................................1.5 系统情况..................................................................................................................................1.6 负荷资料..................................................................................................................................1.7 无功补偿要求..........................................................................................................................2 变电所的设计 .............................................................................................................................2.1 主变压器容量，台数及形式的选择.......................................................................................2.1.1 概述 .....................................................................................................................................2.1.2 主变压器台数的选择...........................................................................................................2.1.3 主变压器容量的选择...........................................................................................................2.1.4 主变压器型式的选择........................................................................................................... 主变压器相数的选择.......................................................................................................绕组数的选择...................................................................................................................主变调压方式的选择.......................................................................................................连接组别的选择...............................................................................................................容量比的选择...................................................................................................................主变压器冷却方式的选择...............................................................................................2.1.5 主变压器容量的确定计算...................................................................................................2.1.6 所用变压器容量的选择.......................................................................................................2.1.7 所用变压器容量的选择计算.......................................................................................... ...2.2 电气主接线的选择................................................................................................................ .2.2.1 概述 ....................................................................................................................................2.2.2 主接线的方式选择........................................................................................................... .. 单母线接线................................................................................................................... ..单母线分段................................................................................................................ .....单母线分段带旁路...................................................................................................... ...桥式接线....................................................................................................................... ..3/2 断路器接线..............................................................................................................双母线接线................................................................................................................... ..双母线分段接线.......................................................................................................... ...选择设计方案................................................................................................................ .220kV区域变电所的设计摘要：随着科学技术的发展，作为现代工业发展的基础和先行者——电力工业，也随之有了很大的发展。
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摘要本次毕业设计首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷的发展趋势。
从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了220KV、110KV以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器的台数，容量及类型，同时也确定了站用变压器的容量及型号。
最后，根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果，对高压断路器，隔离开关，母线，，电压互感器，电流互感器进行了选型，从而完成了220KV电气一次部分的设计。
电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分，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发电厂、变电所本身的运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关。
并且对电气设备选择、配电装置配置、继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。
电能的使用已经渗透到社会、经济、生活的各个领域。
关键词：变电站电气主接线一次部分电气设备目录摘要 (I)设计任务书..................................................................................................................................... I V 设计课程设计指导书. (V)第一章电气主接线设计 (8)1.1电气主接线选择原则依据 (8)1.2常用电气主接线 (9)单母线接线 (9)单母线分段接线 (9)双母线接线 (9)双母线分段接线 (10)1.3 220 kV 、110 kV、10 kV电气主接线的确定 (11)1.4 所用电接线 (13)1.4.1所用电压等级的确定 (13)1.4.2 所用电接线基本要求 (13)1.4.3所用电接线形式 (13)第二章负荷计算及变压器选择 (15)2.1主变负荷、厂用负荷的计算 (15)2.2 主变压器台数、容量和型式的确定 (15)2.2.1主变压器台数的选择 (15)2.2.2主变压器容量的选择 (16)2.2.3变压器型式的选择 (16)2.2.4调压方式的选择 (17)2.2.5 冷却方式的选择 (17)2.3所用变台数、容量和型式的确定 (18)第三章最大持续工作电流及短路计算 (20)3.1 各回路最大持续工作电流 (20)3.2 短路电流计算点的确定和短路电流计算结果 (21)3.2.1 短路计算的目的及假设条件 (22)3.2.2短路电流计算的一般规定 (23)3.2.3短路计算基本假设 (23)3.2.4 短路电流计算的步骤 (24)第四章主要电气设备选择 (25)4.1高压断路器的选择说明 (25)4.2 隔离开关的选择说明 (26)4.3 母线的选择说明 (27)4.4 互感器的配置说明 (28)4.4.1电流互感器的选择 (29)4.4.2电压互感器的选择 (31)第五章短路电流计算书 (33)5.1系统最大运行方式接线及等值电路 (33)5.2 220kv母线（d1点）短路计算 (35)5.3 110KV母线（d2点）短路计算 (37)5.4 10KV母线（d3点）短路计算 (39)5.5 短路点短路电流表 (42)表5.2 短路点短路电流表 (42)第六章电气设备选择计算 (43)6.1 高压断路器的选择计算 (43)6.1.1 220KV侧断路器 (43)6.1.2 110KV侧断路器 (44)6.2 隔离开关的选择计算 (46)6.2.1 220KV侧隔离开关 (46)6.2.2 110K侧隔离开关 (47)6.3 母线的选择计算 (48)6.3.1 220KV侧母线的选择 (48)6.3.2 110KV侧母线的选择 (50)6.3.3 10KV侧母线接线选择 (51)总结 (52)参考文献 (53)附图 (54)设计任务书设计题目：220kV变电所电气一次部分初步设计设计内容：根据所给定的设计资料，设计一个220kV变电所的电气一次部分，包括：1.确定电气主接线；2.确定主变压器的台数、容量和型式；3.确定所用电接线、所用变压器的台数、容量和型式；4.确定各电压级的配电装置型式；5.确定电压互感器和电流互感器的配置；6.选择各电压级各主要电气设备。
设计要求：1.编写技术设计说明书，包括：a)主接线和所用电接线设计；b)负荷计算说明及主变压器和所用变压器的台数、容量和型式的确定；c)各回路最大持续工作电流及有关短路电流计算说明和计算结果表；d)主要电气设备选择说明及结果表。
2.编写技术设计计算书，包括：a)负荷计算及变压器容量选择；b)短路电流计算书；c)主要电气设备选择计算书。
3.绘制图纸，包括：电气主接线简图参考资料：1.《发电厂电气部分》熊信银2.《发电厂变电所课程设计指导书》3.《发电厂变电所电气接线和布置》4.《电力工程设计手册》（1、3册）5.《电力工程电气设计手册》（电气一次部分）6.《电力工程电气设备手册》（电气一次部分）设计课程设计指导书一、设计题目：220KV变电所电气一次部分初步设计二、设计资料：1）建所目的由于某地区电力系统的发展和负荷增长，拟建一座220kV变电所，向该地区用110kV3）地区自然条件年最高气温40 ℃年最低气温－5 ℃年平均气温18 ℃4）出线方向220kV 向北110kV 向西10kV 向东南三、负荷资料1）220kV线路3 回，另预留1 回备用。
架空线路型号选用LGJQ-300。
2）110kV线路8回，其中2回留作备用。
架空。
110kV线路负荷资料3）10kV线路12回，另有2回备用。
架空。
10kV线路负荷资料上表中各负荷间的同时系数为0.85。
4）110kV各负荷与10kV 各负荷间的同时系数为0．9。
第一章电气主接线设计1.1电气主接线选择原则依据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。
变电所主接线选择的主要原则。
1.应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，也可在地区线路上采用分支接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。
2.在具有两台主变压器的变电所中，当35～220kV线路为双回时，若无特殊要求，该电压等级的主接线均采用桥形接线。
3.在35、60kV配电装置中，当线路为三回变电所的高压侧接线及以上时，一般采用单母线分段接线。
若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。
4.在110、220kV配电装置中，当线路为3～4回时，一般采用单母分段接线；若为枢纽变电所，线路在4回及以上的，一般采用双母接线。
5.如果断路器不允许停电检修，则应增加相应的旁路设施，其原则基本同前。
6.变电所主变压器的110、220kV侧断路器常接入旁路母线。
7.当采用六氟化硫等可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。
8.在6~10kV配电装置中，线路回路数不超过5回时，一般采用单母线接线方式，线路在6回及以上时，一般采用单母分段接线，当短路电流较大、出线回路多、功率较大等情况时，可采用双母线接线方式。
9.我国330、500kV变电所的主接线，根据目前设备的制造运行水平，采用的接线方式有：一个半断路器接线，双母线多分段带旁路母线接线，多角形接线等。
1.2常用电气主接线单母线接线优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。
缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。
适用范围：6-10KV配电装置的出线回路数不超过5回；35-63KV配电装置出线回路数不超过3回；110-220KV配电装置的出线回路数不超过2回。
单母线分段接线优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。
当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。
当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。
扩建时需向两个方向均衡扩建。
适用范围：6-10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；35KV配电装置出线回路数为4-8回时；110-220KV配电装置出线回路数为3-4回时。
双母线接线优点：1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。
2）调度灵活。
各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。
3）扩建方便。
向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。
4）便于试验。
当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。
缺点：1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。
2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。
为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。
适用范围：6-10KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV 配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110-220KV 配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110-220KV配电装置在系统中占重要地位，出线回路数为4回及以上时。
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优点。
但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。
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。
内桥形接线优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。
缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。
适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。
外桥形接线优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。