220kV降压变电所设计说明书

220压变电所设计说明书 一 原始资料 ： 1 变电所性质 ：地方性降压变电所，位于有色金属矿区，同时为附近城市供电。 2 所址条件 ：所区地势属半山区，海拔 300m，交通比较便利，最高气温 +35 ，最低温度，年平均温度 +5 ，最大风速 20m/s，覆冰厚度 5 震烈度 6 级，土壤电阻率 400 电日小于 25 日，周围环境较好，不受污染的影响，冻土深度 导风向夏东风，冬北风。 3 负荷资料 ： 1） 220共 2 回线与系统相连。 2） 110共 12 回架空出线， 最大综合负荷 90 负荷名称 最 大 负 荷(线 路 长 度（ 回路数 附注 矿山甲 12 50 2 有重要负荷 矿山乙 10 60 2 有重要负荷 铝厂 20 30 2 有重要负荷 炭素厂 18 25 2 有重要负荷 矿山机械厂 12 30 1 重型机械厂 16 40 1 变电所甲 20 25 1 有重要负荷 变电所乙 20 20 1 有重要负荷 4 系统情况 ： 200 80 4*56 20 4*20 4* 4*20 变电站 二 设计任务 1 变电站总体分析，选择变压器的台数、容量、型号、参数。 2 电气主接线设计。 3 计算短路电流，选择电气设备。 三 成品要求 1 说明书（附计算书） 1 份。 2 电气主接线图 1 张。 1 附 ： 1、要求选择的电器设备包括 ： （ 1） 220电装置中的主母线、高压断路器、高压隔离开关、接地刀闸、电压互感器、电流互感器； （ 2） 110电装置中的主母线、高压断路器、高压隔离开关、接地刀闸、电压互感器、电流互感器、高压熔断器、导线； （ 3）各电压等级的避雷器。 2、参考资料 ： 1）发电厂电气部分教材 2）发电厂电气部分课程设计参考资料 3）电力工程电气设计手册 第二章 原始资料分析 设计依据： 1） 220 2）变电所设计规程。 电所性质、系统情况与负荷分析 本变电所为地区性降压变电所， 地方性降压变电所，位于有色金属矿区，同时为附近城市供电。 其中火电系统有 4台氢内冷 2极汽轮发电机 台三相三绕组强迫循环油浸水冷铝导线 20变压器组成 ;水电系统由 4台同步水轮机 56台三相三绕组强迫循环油浸水冷铝导线 20 变压器组成。该变电所有两回进线，向 110 220 2回线与系统相连。 110： 共 12 回架线与负荷相连，最大综合负荷为 90境分析 所处地势为半山区，海拔 300m，交通比较方便，可以考虑选择廉价、较笨重的设备。周围环境条件较好，不受污染的影响，故可采用屋外配电装置，考虑到土地的经济性，地表裂度等因素，屋外配电装置拟采用半高型装置。所区海拔低于 1000m，电气设备绝缘可不考虑修正。 本所所在地区主导风向夏季为东风，冬季为北风，所以变电所间隔及母线布置应为东西 2 或西北走向，最大风速 20m/5m/s，因此对屋外配电装置可不考虑风速对布置形式的影响。地区最高温度 +30，最低气温 可以考虑在冬季时对变压器油加热，防 止变压器等设备被冻坏。地震裂度小于 6 级，无需特殊设计。雷电日小于 25 日，对防雷也无需特殊考虑。冻土深度 1m，接地装置必须深入 能可靠接地。 第三章 主接线方案的拟定及主变压器的确定 接线选择： 主接线的确定对变电所本身运行的可靠性、灵活性、经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置，继电保护和控制方式的拟定有较大的影响。 根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并在满足运行可靠性，简单灵活，操作方便和节约投资等要求，有扩建的还应在布置上为过 渡到最终接线准备条件。 接线的设计原则 1、考虑变电所在电力系统中的地位和作用。 2、考虑近期和远期的发展规模。 3、考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。 4、考虑主变台数对主接线的影响。 5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。 接线设计的基本要求 可靠性。所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。评价主接线可靠性的标志是： a、断路器检修时是否影响供电； b、线路、断路器、母线故障和检修时，停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电； c、变电所全部停电的可能性； d、有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电可靠性，先进的指标都在 以 3 上。 灵活性。 a、调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故运行方式下，检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求； b、检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响对用户的供电； c、扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备的改造量最小。 经济性：投资省、占地面积小、能量损失小。 电所高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器的接线，如线路变压器或桥形接线等。当能满足电力系统继电保护的要求时，也可采用线路分支接线，如有扩建的要求，在布置上应为过渡到最终接线准备条件。 22电装置中，当出线为 2 回时，一般采用桥形接线；当主线不超过 4 回时，一般采用分段单母接线。 枢纽变电所中， 当 110 220回及以上，一般采用双母线接线。 3. 35 60出线为 2回时，一般采用桥形接线；当出线大于 2 回时，一般采用单母分段或单母线接线。主线回数较多、连接电源较多、负荷大或污秽环境中的屋外配电装置，可采用双母线接线。 60 110 220断路器允许停电检修外一般设置旁路设施。 当有旁路母线时，应首选以分段断路器或旁路断路器构成的母联兼旁路接线。当220回以上或 110回以上时，一般装设专用旁路断路器。在枢纽变电所中，当 220回以上或 110回以上时，也可装设专用旁路断路器。主变压器的 110 220 接在母线上的阀型避雷器和电压互感器一般合用一组隔离开关。接在变压器引线上阀型避雷器回路中，一般不装隔离开关。如果采用接地开关，对电力系统稳定不应造成影响，线路上有分支变电所的终端变电所应和分支变电所同时装设快分离开关。接 地开关和相应的快分离开关之间应用闭锁装置。 4 属地区降压变电所。 供电负荷为、类负荷。 220 根据规程可知，由于出线为两回，所以采用桥形接线，又因为有较大的穿越功率，所以采用外桥式接线（如图 3 图 3 - 1优点：桥形接线简单清晰，没有母线，用三台断路器带四个回路工作，所以断路器使用数量较少，可节省投资，也易于发展过渡为单母分段或双母线型接 线。 缺点：工作可靠性和灵活性不够高，根据我国多年运行经验，桥形接线一般可用于条件适合的中小型发电厂和变电所，或为最终接线为单母线分段或双母线接线的工程初期接线方式。 根据规程， 110电装置中，出线回数较多，可采用双母线接线，出线 2回以上时，一般采用分段单母线。 本变电所 1102回出线连接负荷，通过比较单母分段与双母线的优缺点，采用双母线接线方式。而 110有 7回以上出线时需要设旁路母线。 5 电 源 电 源W 1W 2W L 1 W L 2 W L 3 W L 4Q F - 2优点：（ 1）运行方式灵活，可以采用两组母线同志工作，将母联断路器合闸，而进出线均衡地分配在母线上的运行方式。也可以采用一组母线工作，另一组备用，母联断路器断开的单母线运行方式。 （ 2）检修母线时不中断供电，由于每个回路都有两组隔离开关，检修任一回路母线隔离开关时，只中断该回路的供电，这时可将要检修的隔离开关所在母线上的其他回路均接至另一组母线继续运行，然后停电检修该母线隔离开关。 （ 3）任一组母线故障时仅短时停电，双母线接线与单母分段相比，母线故障时停电时间短，任一母线故障时，只需将母线接于该母线上的所有回 路切换至另一组母线，故障母线上的回路经短时停电便可恢复供电。 缺点：（ 1）变更运行方式时，都是用各回路母线侧的隔离开关进行倒闸操作，操作步骤较为复杂，容易出现误操作。 （ 2）检修任一回路断路器时，该回路仍需停电或短时停电。 （ 3）任一母线故障仍会短时停电 （ 4）由于增加了大量的母线隔离开关和母线长度，双母线配电装置结构较复杂，占地面积大，投资大。 有上述分析可知， 22060接线图见图 3 6 图 3 - 4Q F 0 K 0 K 变压器的选择 变压所一般装 2 台主要变压器，以免一台变压器检修或故障时中断供电，故本所主变压器台数应为 2台。 ： 20/ 一台主变应满足 70%最大综合计算负荷，以及满足全部 I 类负荷和大部分类负荷 ,220及上电压等级变电所，在计及过负荷能力后的允许时间内，应能满足全部 负荷 ,即： , S +S 7 在本设计中， 110的属于、类负荷 N S =（ 12+10+20+18） /于变压器容量没有 80取 0主变压器型式的选择 330以下的发电厂和点点所，一般选三相，故本所取三相。 具有三种电压等级的变电所中，通过主变的各绕组功率达变压器容量的 15%以上，则主变宜选三绕组变压器。本所主变容量 90低压侧最大综合负荷为 9030应选三绕组变压器。 110以上的电压等级均为大电流接地系统，为取得中性点都需要选择 联结方式，故 110 220 采用 线 选择带负荷切换的有载调压方式。 110最大综合计算负荷为 90压器以高压侧向中压侧的传输功率为主，故主要选降压型。 220及上变电所的变压器容量大，其低压绕组主要带无功补偿电容器和所用电，容量较小，为降低造价，一般选择 100/100/50 容量比。 因容量较大，采用强迫油循环风冷。 为降低造价，采用半绝缘铝导体。 220，额定电压 22010，额定电压 121据以上分析，查阅相关资料，主变应选 20 主要参数如下： 表 3号 额定电压（ 阻抗电抗（ %） 额定容量（ 高压 中压 低压 高 高 中 20 230 121 0/90/60 8 第四章 短路电流的计算 路电流的计算条件 路计算容量和接线 验算电气设备的热稳定和动稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统远景规划。接线应是可能发生最大短路电流的正常接线方式。 路类型 本设计计算应用的短路电流为三相短路电流。 路计算点 在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大短路点，称短路计算点，本设计取各电压等级母线上短路。 路电流的实用计算方法 在进行电气设备的热稳定验算时，需要用短路后不同时刻的短路电流，即计及暂态过程，通常采用运算曲线法，具体方法见设计计算书。 路电 流的计算结果 以系统等效阻抗图为依据，按运算曲线法，得短路电流有名值如表 4示。 表 4路点 2 平均电压（ 230 121 电源 容量（ 00 2 100 9 第五章 电气设备及配电装置选择 电气设备选择 5 1 断路器选择 高压断路器应根据其安装地点，环境条件和使用技术条件进行选择，还应考虑便于施工调试和运行维护，并进行必要的经济比较。 610网一般选用少油、真容和 路器； 35网一般选用少油，真空和 路器，某些 35外配电装置也可用多油断路器； 110330网一般选用少油和 路器。 额定电压 即 额定电流不得小于最大持续工作电流 即 断路器的额定开断电流应不小于其触头刚刚分开时的短路电流有效值 即 如果在断路器关合前已存在短路故障，则断路器合闸时也会产生电弧，为了保证断路器关合时不发生触头熔焊及合闸后能在继电保护控制下自动分闸切除故障，额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值 即 应满足条件 应满足条件或 隔离开关的型号选择应根据其安装特点、配电装置的布置特点和使用要求等条件，进行综合技术经济比较后确定。由于隔离开关没有灭弧装置，不能用来开断和接通负荷电流及短路电流，故没有开断电流关合电流校验，隔离开关的额定电压、额定电流选择和热稳定、动稳定校验项目与断路器相同。 本设计中，同一电压等级的断路器，隔离开关都使用一种型号，根据计算数据，选出断路器与隔离开关见表 55 表 520路器和隔离开关 选校项目 计算数据 定电压 (20 20 20 额定电流 (N 1 定开断电流 (I” - - 额定关合电流 (- - 热稳定校验 (- 62*4 动稳定校验 (- 5 10 表 55路器和隔离开关 计算数据 110 定电压 (10 10 10 额定电流 (N 1 额定开断电流 (I” - - 额定关合电流 (- - 热稳定校验 (- - 动稳定校验 (- - 6采用瓷绝缘或树脂浇注绝缘结构。 35用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。 额定电压： 即 定电流： 即 择结果见表 5压（ 型号 额定电流比 220 2 220)-(2 600)/5 110 20(3005 6内配电装置一般采用油浸绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电瓷式电压互感器。 35电装置一般采用油浸绝缘结构的电瓷式电压互感器。 220上配电装置一般采用电容时电压互感器。 电压互感器一次侧的额定电压应满足电网电压的要求，二次侧的额定电压按测量表计和保护要求以标准化为 100V。电压互感器一次绕组及二次绕组额定电压的具体数值与电压互感器的相数和接线方式有关。 电压（ 型号 额定电压（ 一次绕组 二次绕组 辅助绕组 220 20/ 10 10/ 变电所的雷害来源于两个方面 :1、雷直击于变电所 ; 2、雷直击于输电线路，雷电波沿线路入侵变电所。 一、直击雷保护 在变电所及线路上装一定数量的避雷针（线），使变电所内的所有设备均处于保护范围，还需防止反击，加接地电阻和保证设备与避雷器之间有一定的空间间隔和地中距离。 二、入侵波保护 在变电所的各级电压母线上加 线避雷器与变压器之间保持一定的距离。 1101060避雷器 ,110了出线避雷器可靠的起保护作用，需加进线保护措施： 110 2 在110100避雷器在非雷雨季节也不得退出运行。 11 第六章 配电装置说明书 基本要求 须认账贯彻国家的技术经济政策，遵循国家颁发的有关规程，规范及技术规定，做到安全可靠、技术先进、经济合理和维修方便。 境条件和运行、安装检修的要求，合理地制定和布置方案和选用设备。 保证足够的安全距离，用采用行之有效的新技术、新设备、新布置和新材料。 置应紧凑，少占地。 低造价 模和发展规划，远近期结合，以近期为主，适当考虑扩建要求。 220配电装置 由于本变电所地处半山区受环境污染小，故采用屋外配电装置。而半高型配电装置占地面积比普通中型布置少 30%，运行维护比较方便，故采用半高型配电装置。 110配电装置 采用半高型配电装置 12 第二篇 设计计算书 第七章 短路电流的计算 统阻抗标幺值计算 准值 , 电源阻抗 由于所查阻抗即为基准值为下的标幺值，所以不用计算。 采用平均值：水轮发电机 轮发电机 56 变压器阻抗（见表 7 计算式： 表 7号 阻抗电抗（ %） 额定容量 高 高 中 20 20/120/120 20 0/90/60 线路阻抗 计算式： 表 7路 （ / 长度 相连的线路 00 0 0 上，得系统等值阻抗电路图（如图 7 13 G 1 G 20 . 1 3 / 4 0 0 0 . 2 / 40 . 0 7 8 3 3 / 4 0 . 0 7 8 3 3 / 40 . 1 2 7 5 / 40 . 1 2 7 5 / 40 . 1 6 5 30 . 0 6 6 10 . 0 1 6 50 . 1 6 2 10 . 1 6 2 10 . 1 3 1 40 . 1 3 1 4001 1 0 K K 2图 7 - 路电流计算 移阻抗计算 1. 220点短路（选在靠近主变压器处） （ 1）电源转移阻抗（如图 7 G 1 G 20 . 1 3 / 4 0 0 0 . 2 / 40 . 0 7 8 3 3 / 4 0 . 0 7 8 3 3 / 40 . 1 2 7 5 / 40 . 1 2 7 5 / 40 . 1 6 5 30 . 0 6 6 10 . 0 1 6 5图 7 - 2 14 将图 7Y 变换得：（如图 7 G 1 G 20 . 0 6 4 4 0 . 0 8 1 9K 1图 7 - 3其中， 再将图 7行 换得： G 1G 1G 2 G 2K 1图 7 - 4 G 2其中 2. 110点短路（在 110线上） 等效电路图如下（如图 7 15 G 1 G 20 . 1 3 / 4 0 0 0 . 2 / 40 . 0 7 8 3 3 / 4 0 . 0 7 8 3 3 /