220kv降压变电所电气一次部分设计

220降压变电所电气一次部分设计

电气工程与自动化一班陈强指导教师方重秋

摘要变电所是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。为保证电能的质量以及设备的安全，在变电所中还需进行电压调整、潮流控制以及输配电线路和主要电工设备的保护。

随着我国国民经济的快速增长，我国工业农业用电量在快速的增加。地区负荷也发生了很多的变化，要求电压等级的差异很多。以往的变电所不能较好的满足用电的需求。因此需要设计一个较适宜的地区降压变电所以满足需求。在此本所设计为220/110/10三个电压等级。主要对变电所主变压器容量台数及形式的选择,三侧短路电流的计算，设备的选择校验，电气主接线方案的确定和继电保护设计等。在设计过程中提出了多种设计方案进行了供电可靠性和经济性的比较;对设备要求也进行了严格的各种参数的校验；进行了变压器主保护整定和后备保护的计算；还进行了变压器保护的二次回路设计；最后设计了保护的规划设计。

关键词电压等级，降压变电所，继电保护，二次回路

1 绪论

近十年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。变电所的规划、设计与运行的根本任务，是在国家发展计划的统筹规划下，合理的开发和利用动力资源，用最少的支出(含投资和运行成本)为国民经济各部门与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电能。这里所指的“充足”，从国民经济的总体来说，是要求变电所的供电能力必须能够满足国民经济发展和与其相适应的人民物质和文化生活增长的需要，并留有适当的备用。变电所由发、送、变、配等不同环节以及相应的通信、安全自动、继电保护和调度自动化等系统组成，它的形成和发展，又经历了规划、设计、建设和生产运行等不同阶段。各个环节和各个阶段都有各自不同的特点和要求，按照专业划分和任务分工，在有关的专业系统和各个有关阶段，都要制订相应的专业技术规程和一些技术规定。但现代变电所是一个十分庞大而又高度自动化的系统，在各个专业系统之间和各个环节之间，既相互制约又能在一定条件下相互支持和互为补充。为了适应我国国民经济的快速增长，需要密切结合我国的实际条件，从电力系统的全局着眼，瞻前顾后，需要设计出一系列的符合我国各个地区的用以供电的变电所，用以协调各专业系统和各阶段有关的各项工作，以求取得最佳技术经济的综合效益。

2 主变压器容量、台数及形式的选择

2.1 主变压器台数容、量和形式的确定计算

①220kV 侧通过主变向110kV 侧输送功率

110420000.05 2.1p MW ∆=⨯= 110max 42000210044.1p MW =+=

110110tan 441000.3314.553Q p MVAR θ=⨯=⨯=

②220kV 侧通过主变向10kV 侧输送功率

1098000.98.2p MW =⨯= 10100.050.441p p MW ∆=⨯=

10max 101088204419.261p p p MW =+∆=+= 1010max tan 92610.33 3.175Q p MVAR θ=⨯=⨯=

③主变压器输送的最大容量

110

1014533317517.708Q Q Q MVAR =+=+=∑

56.223S MVA ===∑

根据设计任务书要求，本期采用两台主变，选择容量时应满足当一台主变压器故障或者检修时，另一台主变压器可承担70%的负荷保证全变电所的正常供电。 由此可得单台主变最小容量：min S ＝562233×0.7＝39.356MVA 。

220kV 变电所常用的单台主变容量为20、31.5、40MVA 。由此可选择两台容量为40MVA 的主变。

2.2 I 、II 级负荷校验

①110kV 侧I 、II 级负荷

1101100.6528.665p p MW I∏=⨯=

②10kV 侧I 、II 级负荷

10100.62 5.742p p MW I∏=⨯=

③I 、II 级总负荷

1101034.409p p p MW I∏

I∏

I∏=+=∑

tan 344090.3311.355Q P MVAR θ=⨯=⨯=∑

36.234MVA S I∏

===∑

I 、II 级总负荷与主变额定容量之比：36234/40000=0.91。这样，全部I 、II 级负荷为额定容量91%，满足单台主变长期运行要求，符合要求。

所以，选择两台容量为40MVA 的主变，主变总容量为80MVA

2.3 变压器的技术参数

根据以上条件选择，确定采用中山ABB 变压器厂的型号为SFSZ10-40000/220的220kV 三绕组有载调压电力变压器，具体参数如表2.1。

型号中个符号表示意义：

从左至右

S：三相 F：风冷却 S：三绕组 Z：有载调压 10：设计序列号 40000：额定容量

220：电压等级

3 电气主接线的选择

3.1 主接线比较选择

由设计任务书给定的负荷情况：220kV出线4回，110kV出线2回，10kV出线12回，该变电站主接线可以采用以下两种方案进行比较。

出

线

6

回

出

线

6

回

图3.1 方案一主接线图

到六个工厂出线到六个工厂出线

220kv变电所方案二主接线图

图3.2 方案二主接线图

3.1.1 方案一二比较

①两种方案所用主要设备数量对比

②方案一二接线故障停电范围比较220kV侧

③方案一二接线故障停电范围比较110kV侧

表3.3 两方案110kV侧停电范围比较

综上所述对方案一二的比较，可知方案一的220kV侧要比方案二220kV侧供电可靠性更高，运行方式更为灵活。克服了方案二的由于母联断路器检修时造成的全所停电的结果，但是方案一设计的投资要比方案二投资高，根据原始资料可知本所为本地区的重要负荷供电，而且为单电源供电系统，综上所述，方案一要比方案二更合理。

110kV侧两方案的投资差不多，但是方案一的操作更为方便灵活，更利于扩建，所以在110kV 侧方案一较合理。