220kV变电站电气主接线设计

枢纽变电站电气主接线

摘要：

电能作为一种二次能源，是一种不能储存的能量。电能的开发应用是人类征服自然过程中所取得的具有划时代意义的光辉成就，而现在，电能已成为工业生产不可缺少的动力，并广泛应用到生产部门和日常生活方面。

而电能的传输离不开变电站，电经过升压变电站、传输线路、降压变电站，

然后才能到用户。这其中变电站担当着一个极其重要的枢纽。

而对于枢纽变电站，它位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330kV及以上，联系多个电源，出现回路多，变电容量大；全站停电后将造成大面积停电，或系统瓦解，枢纽变电站对电力系统运行的稳定和可靠性起到重要作用。

本次《发电厂电气部分》课程设计的题目正是枢纽变电站的电气主接线设计，按照老师上课所将设计步骤，首先分析原始资料，通过分析拟建变电站的进出线方向和负荷等原始资料，从可靠性、安全性、经济性等其他方面的考虑，确定电气主接线方式，主变压器的容量、数量的确定，负荷分析及计算，以及短路电流的计算和变电所主要电气设备的选择（包括断路器，隔离开关，互感器等），并在选择时对电气设备进行了必要的计算和校验。同时，针对本次设计，完成相应图纸的绘制。

目录

内容提要......................................................................... 错误！未定义书签。Summary (Ⅱ)

1 概述 (1)

1.1所址情况 (1)

1.2变电站出线情况 (1)

1.3变电站的基本数据 (1)

2 电气主接线的设计 (2)

2.1单母线接线及单母线分段接线 (2)

2.2双母线接线及双母分段接线 (3)

2.3主接线设计原则 (4)

2.4主接线选择 (4)

3 主变压器的选择 (6)

3.1变压器台数选择 (6)

3.2主变容量选择 (6)

3.3主变压器型式的选择 (7)

3.4主变压器的配置原则 (8)

3.5主变压器选择结果 (9)

4 变电站电气部分短路计算 (10)

4.1短路计算目的及假定 (11)

4.2各种短路电流计算步骤 (12)

4.3短路计算过程 (13)

5 导体和电气设备的选择 (20)

5.1按正常工作条件选择电气设备 (20)

5.2按短路状态校验 (20)

5.3断路器与隔离开关的选择 (21)

5.4互感器的选择 (29)

5.5母线的选择 (34)

5.6避雷器的选择 (40)

总结 (47)

参考文献 (47)

附录............................................................................... 错误！未定义书签。致谢 (50)

附图1

附图2

附图3

1 概述

本次设计的课题是某地区220kV 变电站电气主接线设计，该站主要承担

220kV 、110kV 及35kV 三个电压等级功率的交换，把接受的功率全部送往110 kV

与35kV 侧线路。因此此次220 kV 降压变电所的设计具有220 kV 、110kV 及35kV

三个电压等级。220kV 侧为主功率输出，110kV 、35kV 侧以接受功率为主。本次

设计的变电站是地区变电站，全站停电后，将影响整个地区的供电。

1.1 所址情况

变电所所在地区为平原地区，气象条件一般，非地震多发区。无高产农作物,年

雷暴日为165天, 年最低温度-24℃，最高温度+35℃，最热月平均最高温度+25℃，

历年最高气温为38.5°C 。海拔高度200m ，温度校正系数为0.83，最大负荷利用小

时数5300小时。

1.2 变电站出线情况

本次变电所设计为一区域性变电站，以供给附近地区的工业，农业，民用电。本

工程分为近期与远期，设计中留有扩建的余地；考虑到实际情况，先建220kV 出线

远期6回，近期3回；110kV 出线远期10回，近期4回；35kV 出线远期8回，

近期4回。

1.3 变电站的基本数据

⑴220kV 侧负荷情况，近期输送容量是300MW ，远期输送容量是500MW 。

0.006569x X *=，cos =0.9θ。

⑵110kV 侧负荷情况，近期负荷是120MW ，远期负荷是300MW ，cos =0.85θ。

⑶35kV 侧负荷情况，近期负荷30MW ，远期负荷为60MW ，cos =0.8θ。

2.负荷统计及计算

根据任务书，对变电站负荷统计和计算如下。线路中l～4为500kV 进线，5~6为500KV联络线，7~14为220KV出线，15~20为110KV 出线。

2.1 负荷统计

根据任务书对负荷统计，见表2.1

2.2 负荷计算

2 电气主接线的设计

变电站电气主接线根据变电站电能输送和分配的要求，表示主要电气设备相互之

间的连接关系[1]，以及本变电站与电力系统的电气连接关系，通常以单线图表示。电

气主接线中表示的主要电气设备有：电力变压器、断路器、隔离开关、电压互感器、

电流互感器、避雷器、母线、接地装置以及各种无功补偿装置等。常用的主接线方式

有：单母线接线、单母线分段接线、单母线分段带旁路母线、双母线接线、双母线带

旁路母线接线、双母分段接线、双母线分段带旁路母线、桥形接线、双断路器接线等。

电气主接线通常是根据变电站在电力系统中的地位和作用，首先满足电力系统的安全运行与经济调度的要求，然后根据规划容量、供电负荷、电力系统短路容量、线路回路数以及电气设备特点等条件确定，并具有相应的可靠性、灵活性和经济性。

变电站电气主接线方式的选择，将直接影响着变电站电气设备的选择。因此，必须在合理选择确定变电站的主接线方案后，才能做到合理选择变电站的电气设备。2.1 单母线接线及单母线分段接线[2]

2.1.1 单母线接线

单母线接线的母线既可保证电源并列工作，又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等，应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上，以减少功率在母线上的传输。

单母接线的优点：接线简单，操作方便、设备少、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便。缺点：①可靠性差，母线或母线隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，这样全厂或全站都得长期停电。②调度不方便，电源只能并列运行，不能分列运行，并且线路侧发生短路时，有较大的短路电流[3]。

综上所述，这种接线形式一般只用在出线回路少，并且没有重要负荷的发电厂和变电站中。

2.1.2 单母分段接线

单母线用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性；对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电；当一段母线发生故障，分段断路器自动将用户停电；两段母线同时故障的几率甚小，可以不予考虑。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。

这种接线广泛用于中、小容量发电厂和变电站6～10kV接线中。但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整体母线系统可靠性受到限制，所以，在重要负荷出线回路较多、供电容量较大时，一般不予采用[4]。

2.1.3 单母线分段带旁路母线的接线

单母线分段断路器带有专用旁路断路器母线接线极大地提高了可靠性，但这增加