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。

(2)占地面积小。

主接线要为配电装置布置创造条件，以节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。

在不受运输条件许可，都采用三相变压器，以简化布置。

(3)电能损失少。

在变电站中，电能损耗主要来自于变压器，应经济合理的选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。

1.2主接线接线方式概述主接线的基本接线形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，以电源和出线为主体，在进出线路多时（一般超过四回）为便于电能的汇集和分配，常设置母线作为中间环节，使接线简单清晰、运行方便，有利于安装和扩建。

而与有母线的接线相比，无汇流母线的接线使用开关电器较少，配电装置占地面积较小，通常用于进出线回路少，不再扩建和发展的变电站。

有汇流母线的接线形式概括的可分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。

1.单母线接线单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。

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，也就成了全厂或全站长期停电。

(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。

单母接线适用于：110～220KV配电装置的出线回路数不超过两回，35～63KV配电装置的出线回路数不超过3回，6～10KV配电装置的出线回路数不超过5回。

故220KV可采用单母接线。

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。

但是，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停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时须向两个方向均衡扩建。

单母分段适用于：110～220KV配电装置的出线回路数为3～4回，35～63KV 配电装置的出线回路数为4～8回，6～10KV配电装置的出线为6回及以上。

故110KV和10KV可采用单母分段接线。

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，但这增加了一台旁路断路器，大大增加了投资。

适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35～110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。

故110KV可采用单母线分段带旁路接线，因出线为4回，可采用旁路断路器兼做分段断路器的接线。

220KV也可采用此接线。

4.双母线接线双母接线有两种母线，并且可以互为备用。

每一个电源和出线的回路，都装有一台断路器，有两组母线隔离开关，可分别与两组母线接线连接。

两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。

其特点有：供电可靠、调度灵活、扩建方便等特点。

由于双母线有较高的可靠性，广泛用于：出线带电抗器的6～10KV 配电装置；35～60KV 出线数超过8 回，或连接电源较大、负荷较大时；110～220KV 出线数为5 回及以上时。

故10KV出线带电抗器可采用双母线接线,110KV、220KV也可以采用双母线接线。

5.双母线分段接线为了缩小母线故障的停电围，可采用双母分段接线，用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。

双母接线分段接线比双母接线的可靠性更高，当一段工作母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开，该段母线所连的出线回路停电；随后，将故障段母线所连的电源回路和出线回路切换到备用母线上，即可恢复供电。

这样，只是部分短时停电，而不必短期停电。

双母线分段接线被广泛用于发电厂的发电机电压配置中，同时在220～550KV 大容量配电装置中，不仅常采用双母分段接线，也有采用双母线分四段接线的。

6.双母线带旁路母线的接线双母线可以带旁路母线，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。

7.桥型接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥行接线，所用断路器数目最少，它可分为桥和外桥接线。

桥接线：适合于输电线路较长，故障机率较多而变压器又不需经常切除，采用桥式接线。

当变压器故障时，需停相应的线路。

外桥接线：适合于出线较短，且变压器随经济运行的要求需经常切换，或系统有穿越功率，较为适宜。

当线路故障时需停相应的变压器。

所以，桥式接线虽然有使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是可靠性较差。

故220KV的系统可以采用外桥接线，因一般都有穿越功率。

8.角形接线多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。

为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行可靠性，以采用3～5角形为宜。

优点是：投资省，占地面积少，接线成闭合环形，可靠性灵活性较高。

缺点是：任一台断路器检修，都成开环运行，从而降低了接线的可靠性，不易于扩建等。

适用于：回路数较少且能一次建成、不需要再扩建的110KV及以上的配电装置中。

故110KV和220KV可采用角形接线。

9.单元接线变压器—线路单元接线最简单、设备最少，不需高压配电装置，但线路故障或检修时，变压器停运，变压器故障或检修时，线路停运。

适用于只有一台变压器和一回线路时，故不采用。

1.3主接线设计结合原始资料所提供的数据，权衡各种接线方式的优缺点，将各电压等级使用的主接线方式列出：1.220KV只有2回进线，且为降压变电所，有穿越功率，从可靠性和经济性来定，适用的接线方式为单母线接线、单母线分段带旁路接线（因进线数不足5回，装设旁路断路器兼作分段断路器）、双母线接线、桥形接线和角形接线。

2.110KV有4回出线，适用的接线形式为单母分段接线、单母分段带旁路接线（因进线数不足5回，装设旁路断路器兼作分段断路器）、双母线接线、角形接线。

3.10KV有10回出线，带电抗器限制短路电流，适用的接线形式为双母接线和双母线分段接线。

据此，拟定五种主接线方案：方案I:220KV采用双母线接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV 采用双母线分段接线。

方案II：220KV采用单母线分段带旁路接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV采用双母线接线。

方案III：220KV采用桥形接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV 采用双母线分段接线。

方案IV：220KV采用桥形接线，110KV采用单母线分段接线，10KV采用双母线接线。

方案V：220KV采用角形接线，110KV采用单母线分段带旁路接线，10KV 采用双母线分段接线。

方案I—V的接线图设计如下：方案I:图1—1方案II：图1—2 方案III：图1—3 方案IV：图1—4 方案V：图1—5第二章主变压器选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器；用于两种电压等级之间交换功率的变压器，称为联络变压器；只供本所（厂）用的变压器，称为站（所）用变压器或自用变压器。

本章是对变电站主变压器的选择。

2.1主变压器的选择原则1.主变容量一般按变电所建成后 5～10 年的规划负荷来进行选择，并适当考虑远期10～20 年的负荷发展。

2.根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。

对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间，保证用户的Ⅰ级和Ⅱ级负荷，对于一般变电所，当一台主变停运时，其他变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。

3.为了保证供电可靠性，变电所一般装设两台主变，有条件的应考虑设三台主变的可能性。

2.2主变压器台数的选择1.对大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变 电所以装设两台主变压器为宜。

2.对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，在设计时应考虑 装设三台主变压器的可能性。

3.对于规划只装设两台主变压器的变电所，以便负荷发展时，更换变压 器的容量。

2.3主变压器容量的选择1.主变压器容量一般按变电所建成后5～10 年的规划负荷选择，适当考虑到远期10～20 年的负荷发展。

对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。