220KV变电站初步设计

1、220KV变电站初步设计毕业设计报告课题名称220kV 变电站初步设计作 者 *专 业电气工程及其自动化班级学号 20521429指导教师范文2012年10 月关键词1.1 变电站的类型31.1.1 枢纽变电站41.1.2 中间变电站41.1.3 地区变电站41.1.4 终端变电站41.1.5 变电站发展 41.1.6 本变电站设计要求 一 一 52 .原始资料 52.1 建站规模 52.2 系统和保护要求 62.3 丰要技术参数 63 .主接线的诜择 73.1 申气主接线的概念及其重要性73.2 丰接线的设计原则 73.3 主接线的基本要求34WttitmffifiA3.5 变电所的设计方案

2、 124 .主变压器的选择134.1 主变压器的选择134.2 主变压器台数的选择., 一144.3 主变压器型式的选择.144.4 主变压器容量的诜择, , ,154.5 主变压器型号的选择.一.15结束语17 18220kV变电站初步设计*摘要：根据任务书的要求，本次设计为 220kV变 电站初步设计，并绘制电气主接线图及其他图。该变电站有两台主变压器，站内主接线为220kV、 110kV、和10kV三个电压等级。为城郊提供稳定而高质量的电能。在规划该变电站主接线时，要充分的考虑 各个电压等级在该系统中的重要性，以及今后发 展对接线方式的扩建及运行和维护的要求，进一 步达到设计要求的经济性

3、和运行维护的可靠性。此次进行变电站的设计，其主要内容主要 包括对电气主接线的确定，主变压器的选择。关键词：电力系统变压器 主接线1 .引言电是能量的一种表现形式，电力已成为工农业生产不可缺少的动力，并广 泛应用到一切生产部门和日常生活方面。电能有许多优点：首先，它可简便地 转变成另一种形式的能量。其次，电能经过高压输电线路，还可输送很长的距 离，供给远方用电。另外，许多生产部门用电进行控制，容易实现自动化，提 高产品质量和经济效益。电力工业在国民经济中占有十分重要的地位 1。本次所设计的变电所是枢纽变电所，全所停电后，将影响整个地区以级下一级变电所的供电即本次设计的变电所最后规模：采用两台OS

4、FPS7-120000/220型三绕组有载调压变压器，容量比为 100/100/50 ,互为备用。220kV侧共有8 回出线，近期5回，远期3回，其中4回出线朝西，4回出线朝北，110kV也有 10回出线，一次建成，5回朝西，3回朝北，2回朝南。因此220kV及110kV主 接线最后方案采用双母带旁母接线形式，正常运行时旁母不带电。1.1 变电站的类型电力系统由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用 户的中间环节，起着变换和分配电能的作用变电站根据它在系统中的地位，可分成下列几类：1.1.1 枢纽变电站它位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多 个电源，电

5、压为330-500的变电所，称为枢纽变电站。全站停电后，将会引起 系统解列，甚至出现瘫痪。1.1.2 中间变电站高压侧以交换电流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分 段，一般汇集2-3个电源，电压为220-330kV,同时又降压供给当地用电，这样 的变电站主要起中间环节的作用。全站停电后，将引起区域电网解列。1.1.3 地区变电站高压侧电压一般为110-220kV,向地区用户供电为主的变电站， 这是一个地 区或城市的主要变电站。全站停电后，仅使该地区中断供电。1.1.4 终端变电站在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压多为110kV,经降压后直接向用户供电的变电站。全站停电后，只

6、是用户受到损失。1.1.5 变电站发展随着经济的发展，现代电网结构日趋复杂，电网容量不断扩大，对电网运 行的可靠性要求也越来越高。而电力系统对变电站又提出了减人的要求，这两 者之问的矛盾可以通过变电站自动化技术来解决。变电站综合自动化是将变电 站的二次设备（包括测量仪表、信号系统、继电保护、自动装置和远动装置等）经过功能的组合和优化设计，利用先进的计算机，现代电子技术、通信技术和 信号处理技术，实现对全变电站的主要设备和输、配电线路的自动监视、测量、自动控制和微机保护，以及与调度通信等综合性的自动化功能。1.1.6 本变电站设计要求本次所设计的课题是某 220kV变电所电气初步设计，该变电所是

7、一个地区 性重要的降压变电所，它主要担任 220kV及100kV两电压等级功率交换，把接 受功率全部送往110kV侧线路。2 .原始资料本所位于市郊区，稻田、丘陵，所址工程情况良好，处于地区网络枢纽点 上，具有220kV、110kV、及10kV三个电压等级，220kV侧以接受功率为主，10kV 主要用于所用电以及无功补偿。2.1 建站规模近期设主变为2X120MVA电压比为220/121/10.5kV ,容量比为100/100/ 本期工程一次建成，设计中留有扩建的余地：调相机为2X60MVAR本期先建成一台。220kV出线本期5回，最终8回；110kV出线共10回，一次建成；所用电按调相机的拖

8、动设备为主来考虑。系统负荷功率因数为0.9 ,最大负荷利用小时数为5300小时，同时率为0.9 , 每回最大负荷为：第一回（九江I ）输送200MW第二回（九江II ）输送200MW第三回（柘林）输送180MW第四回（昌东）输送150MW第五回（南昌电厂）输送100MW第六回（西效I ）第七回（西效II ）第八回（备用）110kV 的最大地区负荷，近期为200MWV远期300MW负荷功率因数为0.85, 最大负荷利用小时数为5300小时，同时率为0.9,每回最大负荷为：第一回（每岭）输送80MW第二回（乐化）输送80MW第三回（新期周）输送40MW第四回（象山）输送45MW第五回（水泥厂）输送

9、60MW第六回（双港澳）输送60MW第七回（南电）输送60MW第八回（化工区备用I）输送40MW第八回（化工区备用II）输送40MW第八回（化工区备用III）输送40MW2.2 系统和保护要求220kV各线在B、C相有载波通道，在A、B相有保护通道。线路对侧有 电源，要求同期，电压互感器装于A相。110kV梅岭、南电两回路对侧有电源，要求同期，电压互感器装于各线路A 相。其他所用负荷按典型所用电考虑。2.3 主要技术参数（1）主变型号：OSFPS7-120000/220额定容量：高压：220± 2X2.5 %kV中压：121kV低压：10.5kV联接组标号：YN yn , d11阻抗

10、电压%,高一低：2834%,高一中：810%,中一低：18-24% 空载电流：0.8%空载损耗：70kV短路损耗：320kV(2)母线技术参数：a) 220kV母线选用LGJ-400/95型钢芯铝绞线，具技术参数如下：最高允许温度70度，25度下允许截面流量960 A ,集肤系数1,计算截面2501.2mmb) 110kV母线选用LGJ800/100型钢芯铝绞线，具技术参数如下：最高允许温度70度，25度下允许截面流量1402A ,集月夫系数1,计算截面2896.05mmc) 10kV母线用LMRg放式单条矩形导体，其技术参数如下：宽 ><厚(mrm40X4长期允许载流量480Ao

11、3 .主接线的选择3.1 电气主接线的概念及其重要性在发电厂和变电所中，发电机、变压器、断路器、隔离开关、电抗器、互 感器、避雷器等高压电气设备，以及将它们连接在一起的高压电缆和母线，构 成了电能生产、汇集和分配的电气主回路。这个电气主回路被称为电气一次系 统，又叫做电气主接线。选择何种电气主接线，是发电厂、变电所电气部分设 计中的重要问题，对各种电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制 方式的拟定等都有决定性的影响。3.2 主接线的设计原则(1) 考虑变电站在电力系统的地位和作用变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电站是枢纽变电站、地区变电站、终端变电站、企业变电站

12、还是分支变电站，由于它们在 电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也 不同。(2)考虑近期和远期的发展规模变电站主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大 小和分布、负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行 方式，来确定主接线的形式及站连接电源数和出线回数。(3)考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响对一、二级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保 证全部一、二级负荷不间断供电；三级负荷一般只需一个电源供电。(4)考虑主变台数对主接线的影响变电站主变的容量和台数，对变电站主接线的选择将产生直接的影响。通

13、常对大型变电站，由于其传输容量大，对供电可靠性高，因此，其对主接线的 可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电站，其传输容量小，对主接线的 可靠性、灵活性要求低。(5)考虑备用量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故 障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不 同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障 时是否允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式3.3 主接线的基本要求(1)运行的的可靠断路器检修时是否影响供电；设备和线路故障检修时，停电数目的多少和停 电时间的长短，以及

14、能否保证对重要用户的供电。(2)灵活性主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式，达到调度的目 的，而且在各种事故或设备检修时，能尽快地退出设备。切除故障停电时间最 短、影响范围最小，并且再检修时可以保证检修人员的安全。(3)操作应尽可能简单、方便主接线应简单清晰、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员掌握, 复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。但接线过于简单可能又不能满足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便或造 成不必要的停电。(4)经济上合理主接线在保证安全可靠、操作灵活方便的基础上，还应使投资和年运行费用 小，占地面积最少，使其尽地发挥经济

15、效益。(5)应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还 要考虑到具有扩建的可能性。变电站电气主接线的选择，主要决定于变电站在 电力系统中的地位，环境、负荷的性质、出线数目的多少、电网的结构等。因此，必须正确处理各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济 比较，合理确定主接线方案。3.4 各种接线形式的特点单母分段接线(1)优点：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段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电(2)缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段

16、母线的回路都要在检修期间 内停电。当出线为双回路时，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。(3)适用范围：6-10kV配电装置的出线回路数不超过 5回时。35-63kV配电装置的出线回路数不超过 3回时。110-220kV配电装置的出线回路数不超过 2回时。_e_*双母线接线(1)优点：供电可靠、调度灵活、扩建方便、便于试验。(2)缺点：增加一组母线和使用回路就需要增加一组母线隔离开关。当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作(3)适用范围：116-10kV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时。35-63kV配电装置，当出线回路数超过 8回时，或连接的

17、电源较多，负荷较大 时。110-220kV配电装置的出线回路数为 5回及以上时：或当110-220配电装 置，在系统中居重要地位，出线回路数为 4回及以上时。T T T 丁 T T T T 丁 丁 丁 T单母线分段带旁路母线ii双母带旁路接线AJ/ T/ T/_单母接线3.5 变电所的设计方案(1)高压侧采用双母线带旁路母线，中压侧采用单母线接线，低压侧采用 单母线连接。(2)高压侧采用双母线，中压侧采用单母线分段，低压侧采用单母线分段 连接。(3)高压侧采用双母线带旁路母线母联兼旁母，中压侧采用单母线连接， 低压侧采用单母线连接。对以上三种设计方案进行经济和技术比较并且最终确定该变电所的主接

18、线 方案。方案(1)采用双母线而且使用了单独的旁路断路器，与方案(2)和方案比明显增加了建设成本，不满足设计规则中经济性的要求：技术上，该方案 明显增加了运行及其维护的复杂性，不利于其维护和管理。所以此方案首先排 除。方案(3)的中压侧因为出线相对较少采用单母线接线。然而，该变电所处于城 市近郊且位于开发区附近。因此，随着城市规模的扩大及开发区的发展单母线 的接线方式不能满足该地区的发展要求，110千伏线路属于向重要负荷供电，所以也不能满足多炉E生的需求。同时，其高压侧的接线形式使得其运行和维 护相对方案（2）也相对复杂。随着断路器技术的发展， 其动作可靠性有所提高, 也就没有装设旁路母线的必

19、要。所以该方案排除，方案（2）的低压侧采用单母线分段接线并且加装了限流电抗器，减小了短路电流保证了供电的可靠性。与 其它两个方案相比既减少了投资有利于变电所的后期运行和维护以及相关的技 术性工作。同时还大到了设计要求中的经济性要求。通过比较确定的主接线的 设计方案为方案2。小,小¥ 11fl +小，1 1 h, 1 区卜工工1 I n 1_LLL1AAAA AAAAnR电气主接线图4 .主变压器的选择4.1 主变压器的选择在各种电压等级的变电站中，变压器是主要电气设备之一，其担负着变换网络电压，进行电力传输的重要任务。确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。因此

20、，在确保安全可靠供电的基础上，确定变 压器的经济容量，提高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义。4.2 主变压器台数的选择为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变，当只有一个电源或变电站 可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。本设计变电站 有两回电源进线，且低压侧电源只能由这两回进线取得，故选择两台主变压器4.3 主变压器型式的选择(1) 相数的确定在330kV及以下的变电站中，一般都选用三相式变压器。因为一台三相式 变压器较同容量的三台单相式变压器投资小、占地少、损耗小，同时配电装置 结构较简单，运行维护较方便。如果受到制造、运输等条件限制时，可选用两 台容量较小的三相变

21、压器，在技术经济合理时，也可选用单相变压器。(2) 绕组数的确定在有三种电压等级的变电站中，如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变 压器额定容量的15%t以上，或低压侧虽然无负荷，但需要在该侧装无功补偿设 备时，宜采用三绕组变压器。(3) 绕组连接方式的确定变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力 系统采用的绕组连接方式只有星接和角接，高、中、低三侧绕组如何组合要根 据具体工程来确定。我国110kV及以上电压，变压器绕组都采用星接，35kV也采用星接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下电压，变压器绕组都采用角接。(4) 结构型式的选择三绕组变压器在结构上有两种基本

22、型式。1)升压型。升压型的绕组排列为：铁芯一中压绕组一低压绕组一高压绕组， 高、中压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。2)降压型。降压型的绕组排列为：铁芯一低压绕组一中压绕组一高压绕组， 高、低压绕组间距较远、阻抗较大、传输功率时损耗较大。3)应根据功率传输方向来选择其结构型式。变电站的三绕组变压器，如果 以高压侧向中压侧供电为主、向低压侧供电为辅，则选用降压型；如果以高压 侧向低压侧供电为主、向中压侧供电为辅，也可选用升压型。(5) 调压方式的确定变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变其变比来 实现。无励磁调压变压器分接头较少，且必须在停电情况下才能调节；有载调

23、压变分接头较多，调压范围可达 30%且分接头可带负荷调节，但有载调压变压 器不能并联运行，因为有载分接开关的切换不能保证同步工作。根据变电所变 压器配置，应选用无载调压变压器。4.4 主变压器容量的选择变电站主变压器容量一般按建站后 510年的规划负荷考虑，并按其中一台 停用时其余变压器能满足变电站最大负荷 Smax的50%70% 35110kV变电站为 60%,或全部重要负荷(当I、II类负荷超过上述比例时)选择。即SN =0.6(1+5%)8smax (N -1)MVA(4.1 )式中N-一变压器主变台数4.5 主变压器型号的选择10kV侧 S10kV =0.85(4+3+3.5+3.2+

24、3.4+5.6+7.8) X 0.85+3/9 X 4 X (1+5%) =30.85MVA35kV侧 S35kV=0.9(6+6+5+3)/0.9+(2.6+3.2)/0.85 义(1+5%) =27.16MVA所以变电站最大负荷Smax为:Smax=30.85+27.16=58.01 MVA则：Sn =0.6(1 +5%)8Smax/(N 1)MVA =0.6 X 58.01/(2-1)=34.806MVA由以上计算，查发电厂电气部分第 481页，选择主变压器型号如表1.1主变压器型号及参数型 号额 定 容 量(kVA)额定电压(kV)空 载 电 流 (%)空 载 损 耗 (k V)短 路 损 耗 (k V)阻抗电压(%)连 接 组 标 号Wj 压中 压低 压-中-低中-低OS FPS7-2 0020 000220±2X12110.50.87032