220kV变电站主接线设计

220kV变电站主接线设计摘要本毕业设计以220kV枢纽变电站的设计为例，论述了电力系统工程中变电站一次部分电气设计的全过程。

本文介绍了电力系统、变电站的一些基础知识，分析了变电站常用的主接线类型、变压器的选择方法、隔离开关和断路器的选择与校验方法、母线和输电线路的选择方法。

本文通过假定一些参数模拟设计了220kV枢纽变电站的主接线，对变电站的变压器进行了数学建模，并选择出了合适的变压器、断路器、隔离开关、母线及导线，较为详细地完成了电力系统中变电站一次侧的设计。

前言随着社会的不断发展人民对电力供应的要求越来越高，特别是供电稳定性，可靠性和持续性，然而电网的稳定性可靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置一个典型的变电站要求，电力设备运行可靠操作灵活经济合理扩建方便，处于这几个方面的考虑，本毕业论文一220KV变电站为例，论述了电力系统工程中变电站部分电气设计的全过程。

变电站电气主接线设计是根据变电站的最高电压等级和变电站的性质，选择出一种与变电站在系统中的地位和作用相适应的接线方式，变电站的电气主接线是电力系统接线的重要部分，它表明变电站内的变压器，备电压等级的线路，设备以最优化的接线方式与电力系统连接，同时也表明在变电站内各种电气设备之间的连接方式。

目录摘要前言1本论01.1研究的背景与意义01.1.1研究背景01.1.2研究意义01.2国内外相关研究综述11.2.1国外研究现状11.2.2国内研究现状11.3本文的研究内容与基本框架31.4本文的研究方法与创新32同城化的概念、条件以及机制研究52.1.1同城化的概念52.1.2同城化的基本内涵52.2同城化的条件92.2.1地域相邻经济发展水平较高的同一个城市群112.2.2具有以高铁为主的快速发达的交通网络112.2.3城市间存在着经济的差异性且联系紧密112.2.4文化和历史相近且民众有较强的认同感113我国同城化现象的研究113.1我国同城化的整体状况113.1.1京津同城化183.2我国城市同城化的特征173.2.1从属型城市153.2.2互补型对等型城市153.2.3同城化发展的初级阶段174高铁作用下同城化效应及其影响因素54.1高铁作用下同城化效应54.1.1居住与就业的同城化:人口快速流动下生活圈的扩大54.1.2城市群化:网络化、多中心化城市形成94.2.影响高铁开通区域同城化进程的其他主要因素114.2.1城市产业同构现象严重以及分工合作差114.2.2缺乏良好的制度环境和法律保障114.2.3缺乏统一的规划理念和举措115依托高铁的城市与区域整合与一体化对策55.1实施交通走廊化与网络化55.1.1推进城市的网络化建设55.2促进同城化城市在不同阶段的竞争与合作11结语5参考文献171本论1.1电力系统概述1.1.1电力系统基本概念电能的生产、输送、分配、使用是同时进行的所用设备构成一个整体。

通常将生产、变换、输送、分配电能的设备如发电机、变压器、输配电力线路等，使用电能的设备如电动机、电炉、电灯等，以及测量、继电保护、控制装置乃至能量管理系统所组成的统一整体，称为电力系统。

1.1.2电力系统的发展概况在法拉第发现电磁感应定律的基础上出现了交流发电机、直流发电机、直流电动机，可将其他形式的能转化为电能。

到1882年第一座发电厂在英国伦敦建成，原始的电力线路输送的是100V和400V的低压直流电，同年法国人德普列茨提高了直流输电电压，使之达到1500V至2000V，输送功率约2kV，输电距离为57km，一般认为这是世界上第一个电力系统。

随着生产的发展对输送功率和输送距离提出了进一步要求，直流输电已不能适应，到1885年出现了变压器，接着实现了单项交流输电。

1891年在制造出三相变压器和三相异步电动机的基础上，实现了三相交流输电。

第一条三相交流输电线路于1891年在德国运行，电压为12kV，线路长度达180多公里。

从此三相交流制的优越性很快显示了出来，使输送功率、输电电压、输电距离日益增大。

数十年来，大电力系统不断涌现，在一些国家甚至出现全国性和国际性电力系统，直流输电逐渐被淘汰。

当前世界已建成1200kV的交流输电线路，并在研究1500kV交流输电，输电距离已超过1000km，输电功率已超过5000MW。

而个别跨国电力系统发电设备总容量则超过400GW[1]。

1.1.3我国电力系统的基本情况我国电力系统随着改革开放的不断深入也迅速发展。

至今，我国已建成跨省级电力系统六个，即华东系统、东北系统、华中系统、华北系统、西北系统和华南系统。

而且华南系统的省级联系已延伸至贵州、云南两省。

独立的省属电力系统尚有山东、福建、海南、四川和台湾系统。

随着我国国民经济的发展，电力系统也将继续发展，跨省系统之间出现了互联，如华中、华东系统之间经500kV直流输电线路的互联。

由于我国原煤、石油和水力自然资源分布不均衡，决定多年来我国能源供应的策略是“北煤南运、西电东送”。

近年来又因运输困难，改成了“北电南送、西电东送”。

因此跨省电力系统之间必须互联，建立全国联合系统。

近年来我国电力工业发展迅猛，取得的成就举世瞩目，到2000年底，全国发电装机总容量达319.32GW，其中水电装机容量为79.35GW，占装机总容量的25%；火电装机总容量为237.54GW，占总装机容量的74%；全国发电1368TW h⋅，其中水电年发电量为234.1TW h⋅；火电年发电量为1107.9TW h⋅。

我国年发电量和发电总装机容量已居世界第二位[1]。

1.2变电站的基本概念1.2.1变电站电力系统中的作用变电站是介于发电厂和电力用户之间的中间环节。

变电站由主变压器、母线、断路器、隔离开关、避雷针、并联电容器、互感器等设备或元件集成而成。

他具有汇集电源、变换电压等级、分配电能等功能。

电力系统内的继电保护、自动装置、调度控制的远动设备等也安装在变电站内。

因此变电站是电力系统的重要组成部分。

1.2.2变电站的基本类型变电所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。

根据变电所在电力系统中的作用，可分为以下几类：（1）枢纽变电所枢纽变电所位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330kV、500kV的变电所。

全所停电后会引起系统解列，甚至使系统出现瘫痪。

（2）中间变电所中间变电所高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离电线分段，一般汇集2～3个电源，电压为220、330kV，同时又降压供給当地用电。

中间变电所起中间环节的作用。

全所停电后将引起区域网络解列。

（3）地区变电所地区变电所高压侧一般为110、220kV，对地区用户供电为主，是一个地区或城市的主要变电所。

全所停电后，仅使该地区中断供电。

（4）终端变电所终端变电所在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为35、110kV，经降压后直接向用户供电。

全所停电后，只是用户受到损失。

另外，按照变电所作用的不同，可分为升压变电所、减压变电所、联络变电所和整流变电所等[1]。

1.2.3现代变电站的发展方向（1）国外配电自动化发展和现状在一些工业发达国家中，配电自动化系统受到了广泛的重视，国外的配电自动化系统已经形成了集变电所自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远程抄表等系统于一体的配电网管理系统(DMS)，其功能多达140余种。

国外著名电力系统设备的制造厂家基本都涉及配电自动化领域，如德国西门子公司、法国施耐德公司、美国Cooper公司、摩托罗拉公司、英国ABB公司、日本东芝公司等，均推出了各具特色的配电网自动化产品。

从国外配电自动化系统采用的通信方式看，尚没有一种通信技术可以很好地满足于配电系统自动化所有层次的需要。

在一个配电自动化系统中，往往由多种通信技术组合成综合的通信系统，各个层次按实际需求采用合适的通信方式。

目前，国外正致力于配电自动化专家系统和配电网仿真培训系统等的研究，并且在研究通过负荷分配的优化来减少损耗，对变压器负荷进行管理，以最大限度地利用变压器容量并降低系统有功损耗，以及按即时电价对用户负荷进行管理等。

（2）国内配电自动化的现状20世纪90年代以来，国内电力系统35kV变电所逐步实现了四遥功能，但规模覆盖变电所自动化、馈线的故障定位与隔离和自动恢复供电、负荷控制、远程自动读表、最低网损、电压、无功优化、配电投资系统、变电配电和用电管理信息系统的配电网综合管理系统，则是近年来才起步的。

上海市供电局在浦东金桥金藤开发区实施了配电自动化工程，第一期工程采用法国施耐德集团生产的PR环网开关柜9台，基本达到了遥控、遥信和遥测的目的，但规模较小，且设备依赖进口，造价高，不便于推广普及。

另外，北京供电局、沈阳电业局等采用进口设备进行了一定规模的尝试。

银川城区配电自动化系统全部采用自行研制的国产设备实现了配电网中30余条进线、几十条馈线和7个开闭所及小区变的全面监控，取得了大量经验，该系统于1998年8月20日通过国家电力公司组织的技术鉴定，达到国内领先水平。

这是我国第一套通过技术鉴定的配电自动化系统[2]。

1.3本次设计原始资料及设计目的1.3.1原始资料概述（1）本变电站是220kV 枢纽变电所，与两个500kV 和一个110kV 电力系统相连并担负一个地区的供电。

（2）本变电站220kV 侧有两路进线分别是与两个不同的500kV 变电所相连。

（3）本变电所的出线侧共有六条出现，一条是给110kV 电力系统供电的出线；还有两条35kV 出线，分别连接两个不同的35kV 终端变电所向附近地区的居民提供生活用电；最后三条是10kV 出线，这些10kV 出线连接着附近的一些大型工厂。

（4）负荷情况：表1-1 负荷情况说明单位：kW所需设计的变电站年最大负荷利用小时数为3000～5000h。

（5）环境条件：1）变电所周围地势平坦；2）当地每年最高气温35℃，年最低气温－10.6℃；3）海拔高度：802.8m；4）雷电日数：11.3日/年。

1.3.2毕业设计的目的与意义（1）毕业设计的目的1）学习相关课题知识，了解变电站发展的最新动态，分析变电站的发展趋势；2）了解变电站的典型主接线设计并且设计220kV枢纽变电站主接线；3）掌握变电站相关参数的计算方法并完成设备的选择；（2）毕业设计的意义进行变电所主接线设计可是使我们对配电网有一个更加深入的了解。

通过这次毕业设计熟悉了变电站相关数据的计算方法，巩固了书本上学的知识；并且认识了一些现场级设备的基本情况，为将来的工作打下扎实的基础。

2220kV变电站主接线选择2.1常用变电站主接线方式介绍2.1.1单母线接线这种接线的特点是设一条汇流母线，电流线和负载线均通过一台断路器接到母线上它是母线制接线中最简单的一种接线。