220kV变电所工程电气部分设计毕业论文.doc

成人高等教育（电力）毕业设计说明书220kV变电所工程电气部分设计毕业论文目 录摘 要5前 言7第0-1节 毕业设计的目的意义7第0-2节 设计任务要求 原始资料分析 完成计划8第一章 主接线方案设计10第1-1节 电气主接线设计概述10第1-2节 电气主接线的初步选择设计15第1-3节 电气主接方案的经济技术比较19第1-4节 最优电气主接线方案的确定22第1-5节 变电所主变和厂用变选择24第1-6节 变电所所及变设计29第1-7节 最优电气主接线31第二章 短路电流计算33第2-1节 短路电流计算概述33第2-2 短路电流计算过程36第2-3节 短路电流计算成果表45第三章 导体、电器设备选择及校验47第3-1节 导体和电器选择设计概述47第3-2节 主要导体的选择与校验52第3-3节 主要电器设备的选择和校验60第3-4节 无功补偿设计81第3-5节 异体和设备选择成果表汇总84第四章 屋外高压配电装置优化设计91第4-1节 高压配电装置概述91第4-2节 高压配电装置优化设计93第4-3节 高压配电装置平面布置和断面图的绘制96第五章 变电所防雷保护和规划设计98第5-1节 变电所过电压及防护分析98第5-2节 避雷器的配置规划与选择100第5-3节 变电所避雷针的配置规划及保护范围计算：104第六章 变电所继电保护规划设计111第6-1节 变电所继电保护规划设计概述111第6-2节 变电所继电保护规划设计114结 论118设计总结与体会119谢 辞120参考文献121附 录122摘 要摘要 随着我国国民经济的快速增长，用电已成为制约我国经济发展的重要因素。为保证正常的供配电要求，各地都在兴建一系列的供配电装置。本文针对220kV临翔变电所的特点，通过对设计任务书、指导书、相关技术参数的详细分析和理解，依据电力工程设计手册、电力工程设备手册及相关设计规程规范的规定，按照供电可靠、运行灵活、操作方便、节约投资、便于扩建的要求，对220kV变电所电气一次主接线配电装置进行设计。根据设计任务书的要求，对电气主接线的各种方案进行技术经济比较；短路电流计算；主要导体和电气设备的选择和效验；配电装置、防雷设计、继电保护规划设计；编制了说明书、计算书，绘制了主接线图、平面图和断面图。关键词 变电所电气主接线，短路计算，导体及设备选择，配电装置，防雷保护和接地，继电保护。前 言第0-1节 毕业设计的目的意义在近5年的学习后，最终我们进行了毕业设计。毕业设计是检验几年来所学专业知识的一个重要手段，在这短短的一个月的时间里，我利用所学到的专业知识，结合在电力设备制造厂的工作经验，对220kV临翔变电所的电气主接线和配电装置进行了设计。通过此次设计，加深我对电气工程及其自动化专业五年函授学习的相关理论基础知识、基本技能和专业知识的理解。加强了我对运用已学的知识解决实际工程技术问题的能力和获取新知识的能力。加强了对文献检索与翻译、计算、绘图、实验方法、数据处理、编辑、设计文件、使用规范化手册、规程等最基本的工作实践能力的培养。此次设计中,得到了帅春燕指导教师的耐心帮助,同学们的大力支持,我认真地完成了设计任务。在电气主接线选择中，我按照可靠性、灵活性和经济性是电气主接线设计应满足的三项基本要求，从单母线分段接线，桥形接线，双母线接线等方式中进行了选择。根据负荷确定了主变。同时，对短路电流计算进行了手算，对主要电气设备和导体进行了选择和校验，对配电装置进行的设计和选择，对变电所的防雷进行了设计，继电保护作了规划配置。最后绘制了电气主接线图、继电保护配置图和避雷针保护范围。第0-2节 设计任务要求 原始资料分析 完成计划一、本次设计任务的要求电气设计在发变电工程设计的各个阶段中都起着主导作用，是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。电气一次设计的最后方案是安排工程建设项目和组织施工安装的重要依据。根据设计任务书、设计指导书的要求，并初步分析原始数据资料后，基本明确本次变电设计任务，即在规定的时间内完成220kV临翔变设计。最终得出以下成果：设计说明书、计算书合订本一份；完成以下设计图：推荐方案电气主接线图一张（A1号）；配电装置平面布置图一张（A1号）；配电装置断面图一张（A1号）；防雷布置图一张（A4号）；继电保护配置图（A4号）。二、原始资料分析依据电力学院成教部的统一计划，毕业指导教师的具体安排，在这次毕业设计中，本人承担的课题为220 kV临翔变电所电气部分设计。任务书给定的具体设计参数如下：设计参数：序号变电所类 型电压kV进出线数所用电率%电源距离kmTmax系统容量MVA穿越功率MVA18临翔变22060.07669560048001.11 180序号W/km负荷数(条)总负荷（MW）距 离km电缆距离kmcosj1103510110351011035103510180.410812836473414.00.741、待设计变电所为220kV临翔变电所，距系统69km；在系统最大运行方式下的系统阻抗标幺值为1.11，基准容量Sj=4800MVA，穿越功率180MVA。2、电力负荷水平：2.1 110kV出线 10 回，距离 47 km，cosj = 0.74 ，Tmax=5600h以上，每回线路的输送容量为128 MW；2.2 35 KV出线共 8 回，cosj= 0.74 ，Tmax=5600h；其中 1 回线路为电缆出线，距离 4.0 km，其余为架空线，距离 20 km，每回线路的输送容量为36MW；2.3 35 kV侧无电源；要求负荷的cosj从0.74提高到0.9；2.4 环境条件：海拔1500m；本地区污秽等级3级；地震裂度6级；最高气温36；最低温度-4；年平均温度过16；最大风速28m/s；其他条件不限。三 完成计划根据设计任务书、设计指导书的要求，并初步分析原始数据资料后，基本明确本次变电设计任务，即在规定的时间内完成220kV临翔变初步设计。最终得出以下成果：初步设计说明书、计算书合订本一份；完成以下设计图：推荐方案电气主接线图一张（#1号）；配电装置平面布置图一张（#1号）；配电装置断面图一张（#1号）；防雷布置图一张（#3号），为完成本次任务，特作以下安排：(1)熟悉设计任务书，电气主接线设计，绘出最优方案图；3天(2)短路电流计算，列出设计结果表；5天(3)导体与电器设备选择设计，列出选择结果表；5天(4)高压配电装置设计，绘出配置装置平面布置图、断面图；5天(5)仪表与继电保护配置规划设计，绘出配置图； 1天(6)过电压保护和接地的设计，绘出直击雷保护图、接地网图；1天(7)专题综述、编写设计说明书； 2.0-2.5天(8)评阅及准备答辩； 2天第一章 电气主接线方案设计主接线是变电所电气设计的首要部分，它是由高压电器设备通过连接线组成的接受和分配电能的电路，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须正确处理好各方面的关系。我国变电所设计技术规程SDJ2-79规定：变电所的主接线应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，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。第1-1节 电气主接线设计概述一、电气主接线设计依据变电所电气主接线设计，以下列各点为基本设计依据：根据毕业指导教师具体安排的课题和设计任务书要求；根据变电所在电力系统中的地位和作用；根据变电所的最终建设规模；根据变电所负荷的大小和重要性；根据系统备用容量的大小；根据变电所主接线设计的具体参数。二、变电所主接线设计的原则1、 变电所的高压侧接线，应尽量采用断路器较少或不用断路器的接线方式，如桥形接线、变压器线路组等，在满足继电保护的要求下，也可在地区线路上采用分支接线，即T形接线，但在系统主干网上不得采用分支接线。2、 在具有两台主变压器的变电所中，当35kV220kV线路为两回时，若无特殊要求，该电压级主接线均采用桥形接线。3、在35kV60kV配电装置中，当线路为3回以上时，一般采用单母线或单母线分段接线。若连接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地区，可采用双母线接线。4、在6kV35kV配电装置中，线路回数不超过5回时，一般采用单母线接线方式；线路在6回及以上时，一般采用单母线分段的接线方式。当短路电流较大时、出线回路数较多、功率较大等情况是，可采用双母线接线方式。通常，不设旁路断路器。5、在110kV220kV配电装置中，当线路为34回时，一般采用单母线分段接线，若在枢纽变电所，线路在4回及以上时，一般采用双母线接线。6、如果断路器不允许停电检修，则应增设相应的旁路设施，其原则基本同发电厂，当需旁路的断路器较少时，首先考虑采用以母联或分段断路器兼作旁路断路器。在35kV60kV配电装置中，若接线方式为单母线分段，可增设旁路母线和隔离开关，用分段断路器兼做旁路断路器；若为双母线时，可不设旁路母线，仅增设旁路隔离开关，用母联断路器兼作旁路断路器。在110kV220kV配电装置中，若最终出线回路较少时，亦可用母联兼作旁路断路器，当110kV线路在7回及以上时，220kV线路在5回及以上时，一般专设旁路断路器；在系统中地位重要的变电所，110kV线路在6回及以上、220kV线路在4回及以上时，亦设置专用旁路断路器。7、变电所主变压器的110kV220kV侧断路器常接入旁路母线。8、当采用六氟化硫（SF6）等性能可靠、检修周期长的断路器以及更换迅速的手车式断路器时，均可不设旁路设施。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。对可靠性应注意的问题：应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析。主接线可靠性的衡量标准是运行实践。主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度，采用可靠性高的电气设备可以简化接线。要考虑所设计变电所在电力系统中的地位和作用。主接线可靠性的具体要求如下：1) 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。2) 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。3) 尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。4) 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。可靠性：安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠和电能质量是对主接线最基本要求，而且也是电力生产和分配的首要要求。1、主接线可靠性的具体要求：（1）断路器检修时，不宜影响对系统的供电；（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要求保证对一级负荷全部和大部分二级负荷的供电；（3）尽量避免变电所全部停运的可靠性。灵活性要求主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。1) 调度时，应可以灵活地投入和切除变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。2) 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。3) 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压气或线路而不互相干扰，并且对一次和二次的改建工作量最少。经济性要求1、 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) 主接线应力求简单，以节省短路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。2) 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。3) 要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。4) 如能满足系统安全运行及继电保护要求，220 kV及以下通过或分支变电所可采用简易电器。2、 占地面积小：主接线设计要为配置布置创造条件，尽量使占地面积减少。3、 电能损失少经济合理地选择变压器的种类（双绕组、三绕组或自藕变压器）、容量、数量，要避免因两次变压而增加电能损失。在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂、变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。三、6220 kV高压配电装置的常用电气主接线条文说明电气主接线是根据电力系统和变电所具体条件确定的，它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。而本所各电压等级进出线均超过四回，采用有母线连接。1、单母线接线单母线接线虽然接线简单清晰、设备少、操作方便，便于扩建和采用成套配电装置等优点，但是不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）等故障或检修时，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电，并且电压等级越高，所接的回路数越少，一般只适用于一台主变压器。单母接线适用于：110200KV配电装置的出线回路数不超过两回，3563KV，配电装置的出线回路数不超过3回，610KV配电装置的出线回路数不超过5回，才采用单母线接线方式， 2、单母分段用断路器，把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路；有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。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内停电，而出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均衡扩建，单母分段适用于：110KV220KV配电装置的出线回路数为34回，3563KV配电装置的出线回路数为48回，610KV配电装置出线为6回及以上，则采用单母分段接线。3、单母分段带旁路母线这种接线方式：适用于进出线不多、容量不大的中小型电压等级为35110KV的变电所较为实用，具有足够的可靠性和灵活性。4、桥形接线当只有两台变压器和两条输电线路时，采用桥式接线，所用断路器数目最少，它可分为内桥和外桥接线。内桥接线：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时，采用内桥式接线。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。为检修断路器LD，不致引起系统开环，有时增设并联旁路隔离开关以供检修LD时使用。当线路故障时需停相应的变压器。所以，桥式接线，可靠性较差，虽然它有：使用断路器少、布置简单、造价低等优点，但是一般系统把具有良好的可靠性放在首位，故不选用桥式接线。5、一个半断路器接线两个元件引线用三台断路器接往两组母上组成一个半断路器，它具有较高的供电可靠性和运行灵活性，任一母线故障或检修均不致停电，但是它使用的设备较多，占地面积较大，增加了二次控制回路的接线和继电保护的复杂性，且投资大。6、双母接线它具有供电可靠、调度灵活、扩建方便等优点，而且，检修另一母线时，不会停止对用户连续供电。如果需要检修某线路的断路器时，不装设“跨条”，则该回路在检修期需要停电。对于，110K220KV输送功率较多，送电距离较远，其断路器或母线检修时，需要停电，而断路器检修时间较长，停电影响较大，一般规程规定，110KV220KV双母线接线的配电装置中，当出线回路数达7回，（110KV）或5回（220KV）时，一般应装设专用旁路断器和旁路母线。7、双母线分段接线双母线分段，可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不同的母线上，对大容量且在需相互联系的系统是有利的，由于这种母线接线方式是常用传统技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题。而较容易实现分阶段的扩建等优点，但是易受到母线故障的影响，断路器检修时要停运线路，占地面积较大，一般当连接的进出线回路数在11回及以下时，母线不分段。综上几种主接线的优缺点和可靠性及经济性，根据设计的原始资料可知该变电所选择双母线接线方式。为了保证双母线的配电装置，在进出线断路器检修时（包括其保护装置和检修及调试），不中断对用户的供电，可增设旁路母线，或旁路断路器。当110KV出线为7回及以上，220KV出线在4回以下时，可用母联断路器兼旁路断路器用，这样节省了断路器及配电装置间隔。8 增设旁路母线为了保证单母线分段或双母线的配电装置在进出线断路器检修时不中断对用户的供电，可在需要的时候增设旁路母线，以便提高供电可靠性，减少负荷停电时间，但这会导致投资增加。第1-2节 电气主接线的初步选择设计1、单母线分段接线优点：单母线用分段断路器进行分段，对重要用户尅有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，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电； 1-1 10kV单母线分段接线图缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,接在该段母线上的电源和出线,在检修期间必须全部停电;任一回路的断路器检修时,该回路必须停止工作。2、双母线接线优点：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。其次是调度灵活，各个电源和各个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。最后就是扩建方便，向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源盒负荷自由自合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。上图这种双母线不分段接线的主要优点是灵活性高，便于扩建，但此种接线的主要缺点有： 增加了一组母线,就需要使每回路增加一组母线隔离开关。 当母线故障检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作，为了免隔离开关误操作，需要在隔离开关和断路器之间装设联锁装置.根据以上分析及相关规范，本方案满足该变电所220KV侧主接线的要求.缺点：接线复杂,设备多,母线故障有短时停电。（1）220千伏双母线接线图： 1-2.220kV双母线接线图（2）110千伏双母线接线图：1-3.110kV 双母线接线图3、双母线带旁路母线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。缺点是：虽然多装了价高的断路器，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。 220千伏双母线带旁路接线图： 1-4.220 双母线带旁路接线图项目方案可靠性灵活性经济性方案一：220kV、110kV侧双母带带旁路母线接线、35kV侧单母线分段接线可靠性高1.检修、调试相对灵活；2.各种电压级接线都便于扩建和发展。1.设备相对多，投资较大；2.母线采用双母线带旁路，占地面积增加。方案二：220KV侧双母线带旁路接线，110KV侧双母线、35KV侧单母线带旁路母线接线。1. 可靠性较高；2. 单母线带旁路母线接线，检修母线或母线故障期间不中断供电。1.灵活性较好；2.扩建方便1.设备相对多，投资较大；2. 旁路系统造价昂贵，同时使配电装置运行复杂化方案三：220kV ，110kV 侧双母线接线，35kV双母线接线1.可靠性高；2.尤其考虑到35KV侧出线8回，应该采用双母线接线，220kV而应采用双母线接线。2.有两台主变压器工作，保证了在变压器检修或故障时，不致使该侧停电，提高了可靠性。1.各电压级接线方式灵活性都好；2. 各种电压级接线都便于扩建和发展。设备相对多，投资较大，经济性较差，但对供电可靠性的特殊需要是必要的。第1-3节 电气主接方案的经济技术比较以上对各电压等级侧电气主接线已选择，其结果是：方案五和方案六。任务书中已给定本站220 kV进出线6回，110kV出线10回，35 kV出线8回；根据以上基本参数，本所选择设计的两个方案中，只有220kV配电装置部分不同，做比较时，仅对220kV配电装置部分进行比较。因设备造价资料有限，本所比较设备造价仅为估计造价，与实际造价会有很大出入。另外，比较时用的设备与后面选定的设备可能存在出入。从电气设备的数目及配电装置上进行比较 方 案项 目方案一方案二220KV配电装置220kV双母带带旁路母线接线220kV 侧双母线接线主变台数22断路器的数目220KV 77隔离开关的数目220KV2114三、计算综合投资Z（1） Z(1) (元)式中: 为主体设备的综合投资,包括变压器高压断路器高压隔离开关及配电装置等设备的中和投资;a为不明显的附加费用比例系数,一般220取70,110取90.（2）主体设备的综合投资如下主变主变容量MVA每台主变的参考价格(万元/台)变压器的投资(万元)18065026501300220KV侧型断路器 每台断路器的参数价格(万元/台)方案一断路器投资(万元)方案二断路器的投资(万元)68768476768476220KV侧型隔离开关每台隔离开关的参数价格(万元/台)方案一隔离开关投资(万元)方案二隔离开关的投资(万元) 2.5212.552.5142.535综合投资方案一 方案二主体设备总投资(万元)130047652.51828.51300476351811综合投资(万元)Z(1)1828.5（10.7）3108.45Z(1)1811（10.7）3078.7四、计算年运行费用C C (万元)式中: 检修、维护费,一般取(0.0220.042)Z 折旧费,一般取(0.050.058)a 电能电价,取0.3元/kwhA变压器电能损失(kwh)主变的参数如下表：空载有功损耗负载损耗阻抗电压%高中高低中低84.7300142481A=n(P0+kQ0)+ (P+kQ)(+)1.216001920141600224001160016008.1160012960S1=405MVAS2=200MVAS3=205MVASn3= Sn2 =1800002=90000kVA=5600，k=0.1电能损耗为：A=2(84.7+1920）+(84.7+1920)（+ +）5600=1196145.5（kWh）=4009.4+501.1750.065600=24136588（kWh）方案一与方案二的年运行费用：方案一： C= (万元)方案二： C = (万元)五、经济比较成果经济比较成果表名 称方案方案综合投资（万元）3108.453078.7年运行费用（万元）194.3185.75第1-4节 最优电气主接线方案的确定主接线所选的两个初步方案，主接线中压、低压二次侧方案相同，只比较一次侧方案。 方案一的特点如下：当本所出线断路器故障或检修检修时，均可通过旁路母线正常正常送电，提高供电可靠性；今后扩建方便，但占地面积有所增加。方案二的特点如下:今后扩建也方便；当进出线断路器故障或检修时，故障或检修断路器的进出线必须停电；占地面积较第一方案少。从经济性来看，由于第二方案增加了旁路母线，占地面积较有所增加，从设备上来看，需多加一个间隔设备及7组隔离开关，综合投资费用和运行费增加增加。从可靠性来看，第二方案当进出线断路器故障或检修时，故障或检修线路只好停运，而第一方案中当进出线断路器故障或检修时，可由旁路临时供电。从改变运行方式灵活性来看，两个方案都能适应系统中各种运行方式调度和潮流变化需要，试验方便。1、最优主接线方案的确定通过以上分析比较，可以发现第二方案虽然投资费用有所增加，但可以保证断路器故障或检修时正常供电，220kV断路器故障修复时间是6至7天，而且因故障停电造成的停电损失是少供电量电费的成本的十倍；本所110kV侧供电负荷112MW，35kV侧供电负荷52MW，110kV侧有穿越功率160MVA。以断路器故障停电一次造成少供负荷10 MVA，1天修复，将造成少供电量358.16MW,造成的损失就相当于859.58万kWh。考虑综合因素选第一方案为本变电所的主接线方案。最优主接线方案200kV侧110kV侧35kV侧双母线接线双母线接线双母线接线最终，确定主接线方案如下：第1-5节 变电所主变和厂用变选择有原始资料可知，我们本次所设计的变电所是220kV临翔变它是以220kV受功率为主，把所受功率通过主变传输至110kV及35kV母线上，因此，选择主变台数时，要确保供电的可靠性。为了保证供电可靠性，避免一台主变压器故障或检修时影响供电，变电所中一般装设两台主变压器。考虑到两台主变压器同时发生故障机率较小，适用远期负荷的增长及扩建，而当一台主变压器故障或检修时，另一台主变压器可承担70的负荷，保证全变电所正常供电，故选择两台主变压器互为备用，提高供电可靠性。在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。一 主变压器选择1.绕组数的选择在具有三种电压等级的变电所，如通过主变压器的各侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿设备，主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备，比相对的两台双绕组变压器都较少，而且本次所设计的变电所具有三种电压等级，考虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素，该所选择三绕组变压器。在生产及制造中三绕组变压器有：自耦变、分裂变以及普通三绕组变压器。自耦变压器，它的短路阻抗较小，系统发生短路时，短路电流增大，以及干扰继电保护和通讯，并且它的最大传输功率受到串联绕组容量限制，自耦变压器，具有磁的联系外，还有电的联系，所以，当高压侧发生过电压时，它有可能通过串联绕组进入公共绕组，使其它绝缘受到危害，如果在中压侧电网发生过电压波时，它同样进入串联绕组，产生很高的感应过电压。由于自耦变压器高压侧与中压侧有电的联系，有共同的接地中性点，并直接接地。因此自耦变压器的零序保护的装设与普通变压器不同。自耦变压器，高中压侧的零序电流保护，应接于各侧套管电流互感器组成零序电流过滤器上。由于本次所设计的变电所所需装设两台变压器并列运行。电网电压波动范围较大，如果选择自耦变压器，其两台自耦变压器的高、中压侧都需直接接地，这样就会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性。故不选择自耦变压器。分裂变压器：分裂变压器约比同容量的普通变压器贵20%，分裂变压器，虽然它的短路阻抗较大，当低压侧绕组产生接地故障时，很大的电流向一侧绕组流去，在分裂变压器铁芯中失去磁势平衡，在轴向上产生巨大的短路机械应力。分裂变压器中对两端低压母线供电时，如果两端负荷不相等，两端母线上的电压也不相等，损耗也就增大，所以分裂变压器适用两端供电负荷均衡，又需限制短路电流的供电系统。故不选择分裂变压器。普通三绕组变压器：价格上在自耦变压器和分裂变压器中间，安装以及调试灵活，满足各种继电保护的需求。又能满足调度的灵活性，它还分为无激磁调压和有载调压两种，这样它能满足各个系统中的电压波动。它的供电可靠性也高。所以，本次设计的变电所，选择普通三绕组变压器。2、主变调压方式的选择为了满足用户的用电质量和供电的可靠性，220KV及以上网络电压应符合以下标准：枢纽变电所二次侧母线的运行电压控制水平应根据枢纽变电所的位置及电网电压降而定，可为电网额定电压的11.3倍，在日负荷最大、最小的情况下，其运行电压控制在水平的波动范围不超过10%，事故后不应低于电网额定电压的95%。电网任一点的运行电压，在任何情况下严禁超过电网最高电压，变电所一次侧母线的运行电压正常情况下不应低于电网额定电压的95%100%。调压方式分为两种，不带电切换，称为无激磁调压，调整范围通常在5%以内，另一种是带负荷切换称为有载调压，调整范围可达30%。由于该变电所的电压波动较大，故选择有载调压方式，才能满足要求。3、连接组别的选择变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点，而且全星形接法，零序电流没有通路，相当于和外电路断开，即零序阻抗相当于无穷大，对限制单相及两相接地短路都有利，同时便于接消弧线圈限制短路电流。但是三次谐波无通路，将引起正弦波的电压畸变，对通讯造成干扰，也影响保护整定的准确度和灵敏度。如果影响较大，还必须综合考虑系统发展才能选用。我国规定110KV以上的电压等级的变压器绕组常选用中性点直接地系统，而且要考虑到三次谐波的影响，会使电流、电压畸变。采用接法可以消除三次谐波的影响。所以应选择Yo/Yo/接线方式。故本次设计的变电所，选用主变压器的接线组别为：YN,a0,d11接线。4. 容量的确定按照变电所设计技术规程P.169.的规定，当一台变压器停运时，另一台变压器的容量应满足：（1）不应小于60%的全部负荷；（2）应保证用户的一、二级负荷。根据变电所设计技术规程P.168.描述，变压器实际运行负荷率（运行负荷与额定容量的比值）在0.50.7之间。绝大多数变电所的负荷率在50%左右，变电所的一、二级负荷约占其全部负荷的30%80%。结合电力变压器运行规程对不同冷却方式的变压器规定了允许过负荷能力和相应时间（一般考虑变压器的短时过负荷能力为1.3倍）。通过查阅电力工程电气设计手册第五章主变压器选择相关规定和要求，考虑到远景规划以及变压器的过负荷能力，按一台主变压器停运，其余变压器容量应能保证全部负荷的7080%来选择主变压器容量。根据设计任务书所给参数：110kV侧112MW，35kV侧52MW，站用电率0.076%，功率因素，得出变电所主变压器总负荷：（128+36）（1+0.076%）0.9=164.125 MVA。单台变压器容量：164.125（7080%）114.887131.230MVA。5 、主变压器选择根据电力工程电气设计手册第五章主变压器选择相关绕组数量和连接方式的规定，在220kV及以上变电所中，宜采用三绕组变压器。通过查阅电力工程电气设备手册变压器和电抗器相关资料，选择两台220kV三绕组无励磁调压SFPS7-180000/220型电力变压器。技术数据见下表：名称参数名称参数型号SFPS7-180000/220连接组标号YN,a0,d11额定容量（kVA）180000阻抗电压 （）高中14额定电压（kV）高压22022.5高低24中压121中低8低压11空载电流（）0.5负荷损耗（KM）650空载损耗（KM）2206 对所选主变压器进行检验按总负荷的80%计算本站重要负荷，最大不超过164.12580%131.230MVA，按短时过载能力为1.3倍额定值计算主变过载能力等于160130%208MVA，结合生产运行中变压器的实际负荷率（一般小于70%，20870145.6 MVA），检验出主变压器短时过载能力大于重要负荷的占有率，说明该站变压器容量选择合理。10年后总负荷容量：取负荷自然增长率为4%时，10年后总负荷容量：146MVA0.9e100.04=195.786 MVA。（发电厂电气部分P35公式L=L0emx）以上结果说明：1）、本站常年经济运行容量与供出负荷容量基本持平，本站能保持常年经济运行。2)、满足当一台变压器停运，另一台变压器要能承担本站总负荷的70%以上容量的要求。3)、10年后本站变压器容量将全部被带满。二 所用变压器选择1、 依据电力工程电气设计手册电气一次部分有关所用电的要求，总容量为60MVA及以上的变电所，应装设两台所用变压器。结合本站实际，采用380/220V中性点直接接地的单母线分段接线，两台变压器互为暗备用。本站所用电容量为1640000.042%0.976.53kVA，按照单台变压器运行时不小于60%负荷的原则，为保证断路器操作及设备检修时电源可靠，按80%选择所用电容量，76.5380%=61.22kVA，查发电厂和变电所电气部分毕业设计指导35 kV低损耗铝线电力变压器技术参数附表1-2本设计220 kV站用变选择为SL7-100/35，得以下参数。 站用变压器选择结果表型号额定容量（kVA）电压组合（kV）阻抗电压（%）连接组别空载电流（%）损耗(kw)高压低压空载负载SL7-315/35100350.46.5Y，yn03.20.372.25第1-6节 变电所所及变设计所用电由于负荷很少，主要负荷是主变压器的冷却设备以及蓄电池组的充电设备或整流操作电源、照明、检修等用电负荷，低压侧采用380/220V中性点直接接地的三相四线制接线方式，按单母线分段运行，主要负荷分别从不同段接电源，两段互为暗备用。所用电接线图（图-1）第1-7节 最优电气主接线1最优电气主接线:2 所用变接线图：第二章 短路电流计算第2-1节 短路电流计算概述一、短路电流计算的目的意义一、短路电流计算的目的意义1. 电力系统短路的危害及种类在发生短路时，由于电源供电回路的阻抗减小及突然短路时的暂态过程，使短路电流值大大增加，短路点的电弧有可能烧坏电器设备。另外，导线也会受到很大的电动力的冲击，致使导体变形，甚至损坏。短路还会引起电网中电压降低，使用户的供电受到破坏。短路还会引起系统功率分布的变化，影响发电机输出功率的变化。短路种类有：三相短路；两相短路；单相短路接地；两相短路接地。2. 为什么进行短路电流计算为使所选电器设备和导体有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要， 而进行短路电流计算。也是为了正确选择35kV220kV高压配电装置的电器及导体，计算大运行方式下流过电气设备的短路电流。二、短路电流计算的基本假定和计算方法1. 基本假定：1) 正常工作时，三相系统对称运行2) 所有电源的电动势相位角相同3) 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行。4) 电力系统中各元件的磁路不饱和，带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化。5) 系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%接在高压母线上，50%接在系统侧。6) 短路发生在短路电流为最大值瞬间。7) 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。8) 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的电阻都忽略不计。9) 元件计算参数均取其定额值，不考虑参数的误差和调整范围。10) 输电线路的电容忽略不计。11) 用概率统计法制定短路电流运算曲线。3. 计算方法常采用短路电流运算曲线法计算参数，一般按三相短路计算。在网络简化中，对短路点具有局部对称或全部对称的网络，同电位点可以短接，其间的电抗可以略去。三、短路点的选择为满足导线及电气设备的选择，在需要进行设备选择的地方都短路电流计算，按通过可能最大短路电流的原则，结合本站主接线方案，确定以下短路电流计算点。1、 为选择220kV架空出线、母联桥、断路器及其他相关设备和元件，按最大元件负荷电流原则选择d1点作为计算点；2、 为选择110kV母线、断路器及其他相关设备和元件，选择d2点作为短路计算点；3、 为选择35kV母线、断路器及其他相关设备和元件，选择d3点作为计算点，选择35kV电缆出线及相关设备选择d4点作为短路计算点；1)根据选定的变电所主接线绘制计算电路图 2)绘制等值电路图依据变电所供电负荷情况，系统情况，主变压器相关参数以及选定短路点的技术要求，根据计算电路：四、限制短路电流的措施限制短路电流的措施有：提高系统的电压等级；直流输电；在电力系统的主网加强联系后，将次级电网解环运行；在允许的范围内，增大系统的零序主抗，减少变压器的接地点等。第2-2节 短路电流计算过程一、基准值基准容量Sj=100MVA，基准电压Uj取各级的平均电压：Uj =Up=1.05Ue , 基准电流Ij=基准电抗X j= 本次设计变电所共设有 220kV、110kV、35kV、三个电压等级，将以上基准值计算如下表：参考电力工程电气设计手则第四章短路电流计算（常用基准值表41） 常用基准值表（Sj=100 MVA） 名称符号常用基准值额定电压（kV）Ue1035110220基准电压（kV）Uj10.537115230基准电流（kA）Ij5.501.560.5020.251基准电抗Xj1.1013.7132529距离Km34(电缆4.0kM)4769二、变压器参数型号：SFPS7-180000/220额定容量：180MVA接线组别：Y，y，d额定电压： 24222.5%/121/37.5kV额定容量比：180/180/180MVA阻抗电压：UAB=14% UAC=24% UBC=8.1%三、标幺值计算电路元件的标幺值等于元件有名值与元件基准值之比，计算公式如下：电压标幺值：U*= 容量标幺值：S*= 电流标幺值：I*=电抗标幺值：1、线路元件电抗计算为简化计算，将本次设计各线路元件电抗取平均值计算如下：根据电力工程设计手册P121表4-3各类元件电抗平均值表， 35kV三芯电缆平均电抗：X正序=X负序=0.12/km。导线平均电抗按设计参数取0.4/km则可求得以下各元件电抗的有名值：1)220kV进线线路总电抗有名值：X1=690.4=27.6，标么值：X1*= X1Xj =27.6529=0.05222) 电源侧总电抗3) 系统总电抗4)110kV架空线路阻抗，有名值：X=470.4=18.8，标么值：X= XXj =18.8132=0.1425)35kV架空出线总电抗有名值：X=340.4=13.6，标么值：X*= XXj =813.7=0.5846)35kV单回电缆出线总电抗有名值：X=40.12=0.48，标么值：X*= X20Xj =0.4813.7=0.0357)变压器电抗计算电力工程设计手册110kV主变压器选择结果表中知以下参数：型号阻抗电压（U%）高中（UAB%）高低（UAC%）中低（UBC%）SFPS7-180000/22014248.1三饶组变压器按以下方法进行简化（发电厂和变电所电气部分毕业设计指导P35）：名称接线图及等值电抗图标么值计算公式XAB*， XAC*，XBC*等值电抗计算公式XA*，XB* ，XC*三绕组变XAB* =UAB%Sj/(100Se)XAC*=UAC%Sj/(100Se)XBC*=UBC%Sj/(100Se)XA*=1/2（XAB* +XAC* -XBC*）XB*=1/2（XAB