变电站220KV一次部分设计(1)

220KV变电所设计摘要：本设计论述了电力系统工程中220KV变电站部分电气设计（一次部分）的全过程。

通过对变电站的主接线设计，站用电接线设计，短路电流计算，电气设备动、热稳定校验，主要电气设备型号及参数的确定，运行方式分析，防雷及过电压保护装置的设计，电气总平面图设计，较为详细地完成了电力系统中变电站设计。

限于时间要求及设计能力，本设计对变电站二次部分未进行设计，有待以后进行进一步学习与完善。

关键词：变电站；主接线；短路电流；动稳定校验，热稳定校验目录引言 (2)1系统与负荷资料分析 (3)1.1 性质和目的 (3)1.2 变电站概况 (3)2电气主接线 (3)2.1主接线方案的选择 (3)2.2主变压器的选择与计算 (8)2.3厂用电接线方式的选择 (11)2.4主接线中的设备配置的一般规则 (12)3短路电流的计算 (13)3.1短路计算的一般规则 (13)3.2短路电流的计算 (13)3.3短路电流计算表 (13)4电气设备的选择 (15)4.1电气设备选择的一般规则 (15)4.2电气选择的条件 (15)4.3电气设备的选择 (17)4.4电气设备选择的结果表 (19)5配电装置 (21)5.1配电装置选择的一般原则 (22)5.2配电装置的选择及依据 (22)结束语 (23)参考文献 (23)附录Ⅰ: 短路计算 (24)附录Ⅱ: 电气设备的校验 (28)附录Ⅲ: 主接线总图 (37)引言电力系统是将各种发电、变电、输电、供电的电气设备连接在一起而组成的整体。

电力系统的发展程度和技术水准已经成为各国经济发展水平的标志之一。

《发电厂电气部分》作为电力专业的一门主要课程, 主要包括课堂讲学、课程设计、生产实习三个主要部分。

课堂讲学着重叙述发电、变电和输电的电气主系统的构成、设计和运行的基本理论和计算方法，相应地介绍主要电气设备的原理和性能。

在完成了理论的学习的基础上，为了进一步加深对理论的理解，进行了本次课程设计。

设计工作是电力系统工程建设的关键环节，做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。

设计是工程建设的灵魂。

本设计是针对地区变电站的要求来进行配置的，它主要包括电气主接线的选择、短路电流的计算、电气设备的选择、配电装置的选择四大部分。

其中详细描述了短路电流的计算和电气设备的选择，从不同的短路情况进行分析和计算，对不同的短路参数来进行不同种类设备的选择，并对设计进行了理论分析，在理论上证实了变电站实际可行性，达到了设计的要求。

1 系统与负荷资料分析1.1 性质和目的本设计中220KV降压变电站为地方变电站，其主要任务是向地区110KV及10KV用户供电，为保证可靠的供电及电网发展的要求，在选取设备时，应尽量选择动作可靠性高，维护周期长的设备。

本期设计要严格按《电力工程手册》、《发电厂电气部分》等参考资料进行主接线的选择，要与所选设备的性能结合起来考虑，最后确定一个技术合理，经济可靠的最佳方案。

1.2 变电站概况(1)变电站的类型变电站所有三个电压等级，高压为220kV，中压为110kV，低压为10kV。

变电所的性质为地区变电站。

(2)变电站与系统连接情况变电站通过四回路与一个无穷大系统连接。

(3) 负荷输电回路数1、220kV等级线路回路数为5回，其中预留1回备用，架空，采用导线型号LGJQ-300。

2、110kV等级线路回路数为10回，其中预留两回备用。

3、10kV等级线路回路数为12回，另预留两回备用。

(4) 地区自然条件年最高气温为40℃，年最低温度－6℃,年平均温度为18℃。

(5) 出线方向220KV 向北 110KV向南 10KV向东南2 电气主接线2.1主接线方案的选择2.1.1主接线选择的原则变电所的主接线是根据变电所的性质、地位和要求，将其主要电气设备和母线用导线有机地连接起来，在主接线的母线上进行电能的汇聚、分配及交换。

(1)变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位、变电所的规划容量、负荷性质、线路及变压器的连接元件总数、设备特点等条件确定，并应综合考虑供电可靠，运行灵活、操作检修方便、节约投资及便于过渡或扩建等要求。

(2)供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求，主接线的可靠性，在很大程度上取决于设备的可靠程度。

主接线可靠性的具体要求为：1）检修断路器时，不宜影响对系统的供电。

2）断路器或母线故障以及检修母线时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全都或大部分二级负荷的供电。

3）应避免变电所全部停运的可能性。

（3）主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。

具体要求为：1）调度时应能灵活地倒闸操作变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式及检修运行方式下地系统调度要求。

2）检修时可以方便停运断路器、母线等，而不致影响电力网的运行和对用户的供电。

3）扩建时可以容易地初期接线过渡到最终接线，使停电时间最短，并尽量减少一次及二次部分的改建工作量。

（4）主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下，应做到经济合理。

具体要求为：1）尽量节省投资，如接线力求简单，以节省断路器等设备；能限制短路电流，以采用价廉的电气设备；继电保护不宜过于复杂等。

2）主接线要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。

（5）对主接线的可靠性要求除上述定性原则外，尚可根据概率论和数理统计方法为基础的可靠性理论对各种接线方案进行定量分析。

分析的目标就是比较增加元件时所付出的代价于获得的可靠性增益是否合理。

一般主接线的可靠性分析可归纳为一下步骤：1）定义系统的范围，并列出它所包含元件；2) 给出每个元件的故障率、修复率、计划检修率和停运时间；3）定义系统故障的判据，选择要计算的可靠性指标；4）建立数学模型；5）对选定系统状态进行故障后果分析；6）计算系统的可靠性指标。

目前国外已在工程中进行主接线选择时参考使用，而我国则研究试用。

2.1.2主接线方案的比较1单母线接线（1）优点：接线简单，设备少，操作方便，经济性好，并且，母线便于向两边延伸，扩建方便。

（2）缺点：①可靠性差。

母线或隔离开关检修或故障时，所有回路都要停止工作，也就是要造成全厂或全站长期停电。

②调度不方便，电源只能并联运行，不能分裂运行，并且线路侧发生短路时，有较大短路电流。

（3）使用范围：一般适应一台主变压器的以下三种情况：1. 6～10KV配电装置的出线回路数不超过5回。

2. 35～63KV配电装置的出线回路数不超过3回。

3. 110KV～220KV配电装置的出线路数不超过2回。

（二）单母线分段接线（1）优点：母线分段后，对主要用户可从不同段供电，保证供电的可靠性，另外，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。

（2）缺点：当母线故障时，该段母线的回路都要停电，同时扩建时需向两个方向均衡扩建。

（3）适用范围：变电所装有两台主变变压器时1. 6～10KV配电装置宜采用本接线。

2. 35～63KV配电装置的出线回路数为4～8回时。

3. 110KV～220KV配电装置的出线路数为3～4回时。

（三）双母线接线（1）优点：供电可靠：通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后能迅速恢复供电。

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，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；通过倒换操作可以组成各种运行方式。

扩建方便：向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。

（2）缺点：增加一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，从而增加投资，也容易造成误操作。

（3）适用范围：1. 出线电抗器的6～10KV配电装置可采用。

2. 6～10KV配电装置出线为12回及以上时可采用。

3. 35～63KV配电装置的出线回路数超过8回路时。

4. 110KV～220KV配电装置的出线回路数为5回及以上时。

（四）需装设专用旁路断路器情况：（1）当110KV出线为7回一级以上，220KV出线为5回及以上时。

（2）对于在系统中居重要地位的配电装置，110KV出线为6回以上，220KV出线为4回及以上时。

（五）双母线接线方式（1）110KV配电装置采用双母线时，除断路器有条件停电检修以及部分户内配电装置等外，应设置旁路母线。

（2）220KV配电装置采用双母线时，一般均可设置旁路母线，当进出线回路为4回以上时，可设专用旁路断路器。

（3）330～500KV配电装置采用双母线时，均设置旁路母线。

2.1.3 主接线方案的确定根据以上几种主接线方式，并结合待建变电站的实际，现对各电压等级采取的主接线方式作如下分述：（一）220KV主接线形式的选择方案一：双母接线方案二：双母带旁路接线220KV电压等级的进线回路数为4回，且变电站的处于系统的重要位置，为保证供电的可靠以及系统的稳定，根据以上主接线形式的适用情况，综合经济性、灵活性，选择双母线带专用旁路接线方式。

220KV接线如图2.1所示。

图2.1 220KV接线图（二）110KV主接线形式选择方案一：采用单母线分段接线方案二：采用双母接线1、按出线回路数选择110KV的出线回路数为8回，按母线的选用情况将选用双母线的接线方式。

2、输送功率选择110KV的最大负荷为P=160MW，输送功率较大，所以要求母线故障后能声速恢复供电，母线或母线设备检修时不中断对重要用户的供电，因此要求其主接线具有较高的可靠性和快速的恢复送电能力，故采用双母线接线方式。

这样，110KV电压等级的接线方式为双母线接线方式。

110KV接线如图2.2所示。

图2.2 110KV接线图（三）10KV接线形式选择方案一：采用单母线接线方案二：采用单母分段接线1、按出线回路选择10KV出线回路为12回，单母接线无法满足12回出线的供电可靠性，根据母线的适应范围选择单母线分段接线方式。

2、按输送功率选择10KV的最大负荷为：P=38.63MW，因此可采用单母线分段或双母线的接线方式，但由于10KV所传输的功率不大，而双母线接线所需设备较多，投资较大，故从经济角度考虑，确定10KV采用单母线分段的主接线方式。

10KV接线如图2.3所示。

图2.3 10KV接线图综上所述，拟建变电站的主接线方式为：220KV采用双母线带旁路接线方式，110KV 采用双母接线方式，10KV采用单母线分段的接线方式。

2.2主变压器的选择与计算2.2.1 主变压器台数的选择由原始资料可知，本次所设计的变电所是地区220KV降压变电所，它是以220KV受功率为主。

把所受的功率通过主变传输至110KV及10KV母线上。