220kV降压变电站设计-毕业设计

PAGEPAGE88题目220/110/10降压变电所设计系别班级电气姓名学号答辩时间年月日

目录TOC\o"1-3"\h\u13898220/110/10kV降压变电所设计 58706摘要 528452关键词：变电所；主接线；变压器；继电保护 514565前言 6210861设计内容及要求 7260511.1设计的原始资料及依据 78791(1)概述 71480(2)所址地理及气象条件 722425(3)本设计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为： 722181(6)系统情况 7306(7)设计内容 7150801.2负荷统计 741961.2.1站用复合 7153691.2.2110kV负荷 7227771.3工程概况 8302071.3.1工程建设规模 823312电气主接线的设计 8432.1电气主接线设计概述 8320022.1.1对电气主接线的基本要求 8181352.1.2变电所电气主接线的设计原则 9135592.1.3电气主接线的设计步骤 986211、对原始资料进行综合分析 9103602、确定主变压器的容量和台数 1058293、主接线方案的拟定与选择 10183094、所用电源的引接 10305235、短路电流计算和主要电气选择 10172536、绘制电气主接线图 10106112.2主接线的基本接线形式及其特点 10169832.2.1有母线型的电气主接线 10221271、单母线接线及单母线分段接线 1032271（1）单母线接线 106883（2）单母分段接线 102809（3）单母线带旁路母线的接线 1186902、双母线接线及分段接线 1113960（1）双母线接线 1132433（2）双母线分段接线 117462（3）双母线带旁路母线的接线 117412.2.2无母线型的电气主接线 11236813主变压器的选择 1511773.1负荷计算 15115803.1.1110kV侧负荷计算 152086310千伏侧合计： 17182713.1.3站用负荷计算 18179763.2主变压器台数和容量的确定 18202063.2.1主变压器台数的确定 18289193.2.2主变压器容量的选择 18129451、主变压器容量的确定原则 1887272、本变电所主变压器容量的确定 18297533.3主变压器型式的选择 1988683.3.1主变压器相数的的选择 19215363.3.2绕组数量和连接方式的选择 20184053.3.5主变压器的冷却方式 20226813.3.6是否选用自耦变压器 2052193.3.7变压器各侧电压的选择 21167753.3.8全绝缘、半绝缘、绕组材料等问题的解决 21230443.4主变压器的选择结果 21113884）变比：220/121/11 21118334短路电流的计算 2158304.1概述 21185044.1.1短路的危害 2253674.1.2短路计算的基本假设 22254014.1.3短路电流的计算程序 2250424.2短路计算说明 23184274.3电路各元件参数标幺值的计算 23214324.4初步等效电路图 2424721)计算电路图见下页图4-1： 2491032)等值电路图为： 2433644.5K1点短路分析 24110684.6K2点短路分析 25323524.7K3点短路时 267364.8短路计算成果表 27105045导体和电气设备的选择 27213145.1总则 2760025.1.1一般规定 27305905.1.2按额定电压选择的要求 28127865.1.3按额定电流选择的要求 2844795.2断路器和隔离开关的选择 29107675.2.1220kV主变侧 29202001)主变断路器的选择与校验 2961922)出线断路器的选择与校验 30190913)主变侧隔离开关的选择与校验过程如下： 31101534)出线隔离开关的选择与校验： 3258501)主变断路器的选择与校验 32195502)出线断路器的选择与校验 3479963)主变侧隔离开关的选择与校验 3457174、出线侧隔离开关的选择与校验 34174415、母联断路器及隔离开关的选择 3568875.2.310kV主变、出线侧 35270811)主变10kV侧断路器的选择与校验 35267402、主变隔离开关的选择与校验 36152775.3母线的选择与校验 37247765.3.1220kV母线的选择与校验 3712242（2）母线热稳定校验。 3829160（2）热稳定校验。正常运行时导体温度： 4032151（3）按电晕电压校验： 4023591（2）热稳定校验。正常运行时导体温度： 409870（3）动稳定校验 4151905.4绝缘子和穿墙套管的选择校验 4299245.4.1220kV绝缘子的选择与校验 42217665.5电流互感器的选择 43284115.5.1电流互感器按以下技术条件进行选择： 43289575.6电压互感器的选择 48325.6.1电压互感器的选择和配置按下列条件： 48170415.6.2220kV侧母线电压互感器的选择 48240075.7互感器在主接线中的配置 4945361)电压互感器的配置： 4975792)电流互感器的配置: 4965265.8熔断器的选择及校验 50171786高压配电系统及配电装置设计 50150156.1配电装置的要求 5021074（1）保证运行可靠 5015889（2）便于操作、巡视和检修 506529（3）保证工作人员安全 5018008（4）力求提高经济性 5028873（5）具有扩建可能 51213196.2配电装置的分类 51267006.3配电装置的应用 5135646.4配电装置的设计要求及步骤 51246921)高压配电装置的设计要求 5126452)配电装置设计的基本步骤 5295256.5屋内配电装置的布置原则 52215711）总体布置 52113892)屋内配电装置的设备布置 5316166.6本设计中配电装置的确定 5422850（1）为便于操作检修，增设旁路隔离开关的操作道路； 54264577所用电的设计 5528609（4）设备选用合理、技术先进、注意节约投资、减少电缆用量； 55102867.1所用电源数量及容量 5533087.2所用电源引接方式 55276068防雷和接地设计 56169248.1防雷设计 56222538.1.1变电站的直击雷保护 56162568.1.2变电站的侵入雷电波保护 5717608.1.3变压器的防雷保护 5927908.1.4内部过电压保护 6061628.2接地设计 60281028.2.1接地概述 60230928.2.2接地网型式的选择 60237419保护配置 6131579.1变压器的保护配置 61276179.1.1电力变压器继电保护的配置原则 6116539.2设计所选用的继电保护装置 62160059.2.1瓦斯保护 6293719.2.2变压器差动保护 6357509.2.3变压器过电流保护 65101799.2.4变压器的过负荷保护 6614549.2.5变压器零序电流保护 6789969.2.6变压器温度保护 6879529.3控制回路 681449.3.1断路器控制回路的基本要求 6896539.3.2控制开关 69156229.3.3断路器的“防跳”闭锁 69306599.4信号回路 70180959.4.1信号回路的作用 7063829.4.2信号回路的基本要求 70286349.5继电保护的信号回路的分类 7187209.5.1事故信号 71180949.5.2预告信号 71180489.5.3位置信号 72245019.5.4指挥信号和联系信号 72258659.5.5光子牌信号 72208389.6检测回路 7224819.6.1测量方式和要求 72208269.6.2测量的主要要求 73119579.6.3变电站测量回路配置 73101929.7主变压器继电保护整定计算 73159729.7.1变压器差动保护整定计算及校验 7352939.7.2变压器过电流保护整定计算 7593989.7.3零序过电流整定计算及校验 76228119.7.4过负荷保护整定计算及校验 77304319.9变压器继电保护继电器的选型及参数 77295479.9.1继电保护中各继电器的选型 77102819.9.2各继电器的参数介绍 78181719.10母线的保护配置 80160829.10.1220kV母线保护 80307451)220kV母线完全电流差动保护 80206862)监视断线继电器动作电流的计算 80174753)灵敏度校验 8039891)110kV母线完全电流差动保护 8085062)监视断线继电器动作电流的计算 8190653)灵敏度校验 814381)10kV母线完全电流差动保护 81229622)监视断线继电器动作电流的计算 81217013)灵敏度校验 81189610自动重合闸配置 821564210.1装设重合闸的规定 821833910.2使用重合闸的不利影响 821019810.3对自动重合闸装置的基本要求 8216325(1)重合闸不应动作的情况 8226255(2)重合闸的起动方式 827645(3)自动重合闸的动作次数 8320132(4)自动重合闸的复归方式 8327438(5)重合闸与继电保护的配合 8312319（6）对双侧电流线路上重合闸的要求 8323565（7）闭锁重合闸 831861111结束语 8320324附件1 87220/110/10kV降压变电所设计摘要：本设计主要介绍了220/110/10kV变电所电气部分初步设计内容和方法。设计的内容有主接线方案的确定，主变压器的选择，短路电流的计算,母线、断路器、隔离开关、熔断器、绝缘子、穿墙套管的选择和校验，互感器的配置，防雷保护的设计，以及继电保护的设计和整定计算。关键词：变电所；主接线；变压器；继电保护TheTentativeDesignofElectricalEngineeringin220/110/10kVsubstationAbstract:Thisdesignintroducesthecontentandmethodsof220/110/10kVsubstationelectricalpartofthepreliminarydesign.Designthecontentofthemainwiringprogram,thechoiceofthemaintransformershort-circuitcurrentcalculation,bus,circuitbreakers,isolatingswitches,fuses,insulators,selectionandvalidationofthewallbushing,transformerconfiguration,lightningprotectiondesign,aswellasthedesignoftherelayandsettingcalculation.Keywords:substation；mainwiring；transformer；relayprotection前言电力工业是国民经济的一项基础工业和国民经济发展的先行工业，它是一种将煤、石油、天然气、水能、核能、风能等一次能源转换成电能这个二次能源的工业，它为国民经济的其他各部门快速、稳定发展提供足够的动力，其发展水平是反映国家经济发展水平的重要标志。由于电能在工用电。若变电站系统中某一环节发生故障，系统保护环节将动作。可能造成停电等事故，给生产生活带来很大不利。因此，变电站在整个电力系统中对于保护供电的可靠性、灵敏性等指标十分重要。变电站是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是220KV降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。本设计是根据毕业设计的要求，针对220/110/10kV降压变电所毕业设计论文。本次设计主要是一次变电所电器部分的设计，并做出阐述和说明。论文包括选择变电所的主变压器的容量、台数和形式，选择待设计变电所所含有的各种电气设备及其各项参数，并且通过计算，详细的校验了公众不同设备的热稳定和动稳定，并对其选择进行了详尽的说明。同时经过变压器的选择和变电所所带负荷情况，确定本变电所电气主接线方案和高压配电装置及其布置方式，同时根据变电所的电压等级及其在电力网中的重要地位进行继电保护和自动装置的规划设计，最后通过对主接线形式的确定及所选设备的型号绘制变电所的主接线图、平面图、和继电保护配置图和继电保护原理图。1设计内容及要求1.1设计的原始资料及依据(1)概述本变电所是按系统规划，为满足某城镇负荷需要而建设的枢纽变电站，电压等级为220/110/10kV。(2)所址地理及气象条件本变电所为某城镇的新建220kV降压变电所，拟建于城郊，距城区约10km，当地年最高气温36℃，年最低气温-20℃，最热月平均最高气温35℃，最冷月平均最低气温-15℃。当地海拔高度为600m，雷暴日为100日/年。(3)本设计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为： 220kV侧Tmax=3600小时/年 110kV侧Tmax=4600小时/年 10kV侧Tmax=4000小时/年(4)所用负荷有：主控制室照明、主建筑物和辅助建筑物照明等为60kW，锅炉动力、检修间动力、主变冷却装置动力等为250kW。(5)所址概括：该变电所地势较平，占地面积大，交通便利，出线走廊开阔，地震烈度为7度，该所接近负荷中心，区域稳定可满足建所要求。(6)系统情况系统至本变电所220kV母线的标幺电抗（Sd=100MVA）(7)设计内容本设计只做电气部分的初步设计，不作施工设计和土建设计。主要设计范围为：=1\*GB2⑴确定电气主接线；=2\*GB2⑵主变压器的选择；=3\*GB2⑶短路电流计算；=4\*GB2⑷断路器和隔离开关选择；=5\*GB2⑸母线和出线选择；=6\*GB2⑹限流电抗器选择（必要时）；=7\*GB2⑺电流互感器和电压互感器选择；=8\*GB2⑻高压熔断器选择（必要时）；=9\*GB2⑼支持绝缘子和穿墙套管选择；=10\*GB2⑽消弧线圈选择（必要时）；⑾避雷器选择；=12\*GB2⑿配电装置设计；=13\*GB2⒀配电装置防雷设计；=14\*GB2⒁自动重合闸接线设计；=15\*GB2⒂继电保护及整定计算。1.2负荷统计1.2.1站用复合表1-1110kV负荷用户名称最大负荷（KW）cosφ有功功率同时系数无功功率同时系数回路数站用3100.950.90.9721.2.2110kV负荷表1-2110kV负荷序号用户名称最大负荷（KW）cosφ有功功率同时系数无功功率同时系数回路数1医院78000.950.850.9522炼钢厂540000.90.90.9523砖窑厂380000.850.90.9321.2.310kV负荷表1-310kV负荷序号用户名称最大负荷（KW）cosφ有功功率同时系数无功功率同时系数回路数1矿机厂12000.850.90.9322汽车厂21000.90.850.9523电机厂24000.860.860.9624饲料厂60000.70.890.9525制药厂55000.80.850.9526机械厂58000.90.90.9721.3工程概况1.3.1工程建设规模各级电压出线回路数：1）220kV：电源进线2回（本站距离系统电源80公里）；2）110kV：出线6回（工厂3回、3回备用）；3）10kV：出线12回。根据以上所址概述，可了解到该设计中变电所的周边环境情况，可推测该所地处平原地区，占地面积大，由此根据变电所配电系统和配电装置的设计原则，对本变电所进行高压配电系统及配电装置设计；接近负荷中心，则要求供电的可靠性、调度的灵活性更高，由10kV电压送电，该负荷侧可采用双回路送电。2电气主接线的设计发电厂和变电所的电气主接线是指由发电机、变压器、断路器、隔离开关、互感器、母线和电缆等电气设备，按一定顺序连接的，用以表示生产、汇集和分配电能的电路。电气主接线又称为一次接线或电气主系统，代表了发电厂和变电所电气部分的主体结构，直接影响着配电装置的布置、继电保护配置、自动装置和控制方式的选择，对运行的可靠性、灵活性和经济性起决定性的作用。2.1电气主接线设计概述2.1.1对电气主接线的基本要求电气主接线的基本要求：（1）电气主接线应根据系统和用户的要求，保证供电的可靠性和电能质量。对三类负荷以一个电源供电即可。对一类负荷和二类负荷占大多数的用户应由两个独立电源供电，其中任一电源必须在另一电源停止供电时，能保证向重要负荷供电。电压和频率是电能质量的基本指标，在确定电气主接线时应保证电能质量在允许的变动范围之内。（2）电气主接线应具有一定得灵活性和方便性，以适应电气装置的各种运行状态。不仅要求在正常运行时能安全可靠地供电，而且在系统故障或设备检修及故障时，也能适应调度的要求，并能灵活、简便、迅速地倒换运行方式，使停电时间最短，影响范围最小。（3）电气主接线应在满足上述要求的前提下，尽可能经济。应尽量减少设备投资费用和运行费用，并尽量减少占地面积，同时注意搬迁费用、安装费用和外汇费用。（4）具有发展和扩建的可能性。电气主接线在设计时应尽量留有发展余地，不仅要考虑最终接线的实现，同时还要兼顾到从初期接线过渡到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案，使其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下完成过渡方案的实施。2.1.2变电所电气主接线的设计原则变电所主接线的设计必须满足上述四个基本要求，以设计任务书为依据，一国家经济建设方针、政策及有关技术规范为准则，结合工程具体特点，准确地掌握基础资料，做到既要技术先进，又要经济实用。在工程设计中，经上级主管部门批准的设计任务书或委托书事必不可少的。它将根据国家经济发展及电力负荷增长率的规划，给出所设计的变电所的容量、电压等级、出线回路数、主要是负荷要求、电力系统参数和对变电所的而具体要求，以及设计的内容和范围，这些原始资料是设计的依据，必须进行详细的分析和研究，从而可以初步拟定一些主接线方案。国家方针政策、技术规范和标准是根据国家实际状况，结合电力工业的技术特点而制定的准则，设计时必须严格遵循。结合对主接线的基本要求，设计的主接线应供电可靠、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。设计时，在进行论证分析阶段，更应该辩证的统一供电可靠性与经济性的关系，以使设计的主接线具有先进性和可行性。我国《变电所设计技术规程》对主接线设计作了如下规定：在满足运行要求时，变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。在110~220kv变电所中，当出现为2回时，一般采用桥型接线；当出线不超过4回时，一般采用单母线分段接线；当枢纽变电所的出线在4回及以上时，一般采用双母线。在35kv变电所中，当出线为2回时，一般采用桥型接线；当出线为2回以上时，一般采用单母线分段或单母线接线。出线回路数和电源数较多的污秽环境中的变电所，可采用双母线接线。在6~10kv变电所中，一般采用单母线接线或单母线分段接线。旁路设施可按主接线基本形式中所述的情况设置。2.1.3电气主接线的设计步骤电气主接线的设计伴随着发电厂或变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，经历可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度，广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤相同。对原始资料进行综合分析（1）变电所的情况，包括变电所的类型，在电力系统中的地位和作用，近期及远景规划容量，近期和远景与电力系统的连接方式和各级电压中性点接地方式、最大负荷利用小时数及可能的运行方式等。（2）负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷的原始资料室设计主接线的基础数据，应在电力负荷预测的基础上确定，其准确性直接影响主接线的设计质量。（3）环境条件，包括当地的气温、湿度、污秽、覆冰、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素。这些对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响，必须予以重视；此外，对重型设备的运输，也应充分考虑。（4）设备情况。为使所设计的主接线可行，必须对各主要电器的性能、制造能力、供货情况和价格等资料汇集并进行分析比较，保证设计具有先进性、经济性和可行性。确定主变压器的容量和台数变电所主变压器的容量，一般应按5~10年规划负荷来选择，根据城市规划、负荷性质、电网结构等综合考虑确定。对重要变电所，应考虑当1台主变压器停运时，其余变压器容量在记及过负荷能力允许时间内，应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电；对一般性变电所，当1台主变压器停运时，其余变压器容量应能满足全部负荷的70﹪至80﹪。变电所主变压器的台数，对于枢纽变电所在中、低压侧已形成环网的情况下，以设置2台主变压器为宜；对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所，可设3台主变压器，以提高供电可靠性。主接线方案的拟定与选择根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，根据对电源盒出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等，可拟定出若干个主接线方案。依据对主接线的基本要求，从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2～3个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，在进行经济比较。对于在系统中占有重要地位的大容量变电所的主接线，还应进行可靠性定量分析计算比较，最终确定出在技术上合理、经济上可行的最终方案。4、所用电源的引接确定所用电源的引接方式。短路电流计算和主要电气选择对所选的电气主接线进行短路电流计算，并选择合理的电气设备。6、绘制电气主接线图对最终确定的主接线，按工程要求绘制工程图。2.2主接线的基本接线形式及其特点电气主接线的型式是多种多样的，按有无母线可分为有母线型的主接线和无母线型的主接线两大类。2.2.1有母线型的电气主接线1、单母线接线及单母线分段接线（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：接线简单清晰、设备少、操作方便、经济性好，并且母线便于向两端延伸，扩建方便和采用成套配电装置。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。适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况：6～10kV配电装置的出线回路数不超过5回；35～63kV配电装置的出线回路数不超过3回；110～220kV配电装置的出线回路数不超过两回。（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。在可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一母线故障时，将造成两段母线同时停电，在判别故障后，拉开分段隔离开关，完成即可恢复供电。单母线分段接线的缺点是当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；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）单母线带旁路母线的接线为了检修出线断路器，但不中断对该出线的供电，可增设旁路母线。当检修电源回路断路器期间不允许断开电源时，旁路母线还可以与电源回路连接，此时还需在电源回路加装旁路隔离开关。有了旁路母线，提高了供电的可靠性，但旁路系统造价昂贵，同时使配电装置运行复杂化，另外检修母线或母线故障期间中断供电。2、双母线接线及分段接线（1）双母线接线双母接线有两组母线，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，可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络，通过母线联络断路器来实现。由于有了两组母线，时运行的可靠性和灵活性大为提高。其优点主要有：①检修母线时不影响正常供电；②检修任一组母线隔离开关时，只需断开此隔离开关所属回路和与此隔离开关相连的该组母线，其他回路均可通过另一组母线继续运行；③工作母线发生故障后，所有回路能迅速恢复供电；④检修任一出线断路器时，可用母联断路器代替检修的断路器，回路只需短时停电；⑤调度灵活；⑥扩建方便等特点。缺点:①在倒母线的操作过程中，隔离开关作为操作电器，容易发生误操作；②检修任一回路的断路器或母线故障时，仍将短时停电；③所使用的设备多（母线隔离开关的数目多），并且使配电装置结构复杂，所以经济性能差。（2）双母线分段接线为了缩小母线故障的停电范围，可采用双母线分段接线，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。这种接线具有单母线分段和双母线的特点，较双母线接线具有更高的可靠性和灵活性。正常运行时工作母线工作，备用母线不工作，它是单母线分段接线方式，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倒至备用母线上，即可恢复供电，这样，只是部分短时停电，而不必短期停电，仍是单母线分段运行方式。双母线分段接线主要用于大容量进出线较多的配电装置中，如220KV进出线达10～14回时，就可采用双母线三分段的接线。在330～500KV的配电装置中，也有采用双母线四分段的。（3）双母线带旁路母线的接线为了不停电检修出线断路器，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。这种接线运行操作方便，不影响双母线正常运行，但多装了一组断路器和隔离开关，增加了投资和配电装置的占地面积，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。2.2.2无母线型的电气主接线无母线型的电气主接线在电源与引出线之间或接线中各元件之间没有母线连接，常用的有桥型接线、多角形接线和单元接线。（1）桥型接线适用于仅有两台变压器和两条引出线的发电厂和变电所中。因此，它不适合本设计中对主接线进出线的要求。（2）多角形接线没有集中地母线，相当于将单母线用断路器按电源和引出线的数目分段，且连接成环形的接线。这种接线一般适用于最终规模已确定的110kV及以上的配电装置中，且以不超过六角形为宜。多角形接线的缺点之一就是扩建困难，因此，此接线型式亦不适合本设计的要求。（3）单元接线一般适用于只有一台变压器和一回线路时的小容量终端变电所和小容量的农村变电所，因此，此接线也不适合本设计的要求。2.2.1220kV侧主接线方案本变电站高压侧220kV进线回路数2回，无出线回路。根据原始资料拟定了两个主接线方案，具体分析如下：方案一：图2-1220kV侧主接线图方案一如图是单断路器不分段双母线接线，其中Ⅰ母线处于工作状态，Ⅱ组母线处于备用状态，Ⅰ组与Ⅱ组母线之间由母联断路器QF进行联络，正常运行时，母联断路器QF是断开的，每一回进线接到I短母线上的隔离开关是闭合的，接到Ⅱ短母线上的隔离开关是断开的，双母线接线最主要的优点是灵活性高，它具有以下五个功能：检修任意一组母线可不中断供电；检修任意回路的断路器，只中断该回路供电；工作母线发生故障可通过倒闸操作将所有回路转移到备用母线上，使装置迅速恢复供电；检修任一回路隔离开关，可用母线联络断路器代替它的工作，不至于使该回路供电长时间中断；在个别回路发生故障，断路器因故不能跳闸时，可用母线联络断路器QF代替切断该回路。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，为了避免隔离开关误操作，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，本方案满足该变电站220kV侧主接线的要求。方案二：图2-2220kV侧主接线图方案二方案二是在方案一的基础上增设了一条旁路母线，其目的是为了在进线断路器检修时不中断该回路的供电，提高了供电可靠性，但是比起方案一来说增加了一条旁路母线，旁路短路器，隔离开关等设备，扩大了占地面积，投资增加。综合考虑本次设计220kV高压侧接线方式采用方案一，即双母线接线。2.2.2110kV侧主接线方案方案一：如下页图2-3图2-3110kV侧主接线图方案一如图，本方案为双母线接线，其优缺，在高压侧主接线方案中以作分析，这种主接线运用到中压侧110kV主接线当中，设计运行方式为双母线同时工作方式，这样可以大大提高双母线的供电可靠性，所谓双母线同时工作，是指两段母线同时带电，母线联络断路器QF闭合的运行，合理分配负荷，这种方式减少了单组母线上的汇流量，如果一段母线故障，只造成部分的线路短时间停电，双母线同时工作这种运行方式适用于一、二、三级负荷，目前在我国35-220kV的配电装置中采用较多。这种工作方式的缺点是平时没有备用母线。方案二：图2-4110kV侧主接线图方案二方案二为双母线带旁路母线接线，与方案一双母线接线相比较供电可靠性提高了，从经济上分析比较，由于110kV侧出线回路多，方案二投资比方案一大，设计中断路器选用六氟化硫断路器，检修周期长，综合分析本设计选择方案一作为站内中压侧110kV主接线方案。2.2.310kV主接线设计方案图2-510kV侧主接线图方案如图本方案采用的是单母线分段接线，其优点如下：eq\o\ac(○,1)用断路器把母线分段后，对重要的负荷可以从不同段引出两个回路,由两个电源供电；eq\o\ac(○,2)一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段自动切除，保证正常母线不间断供电和不至使重要负荷停电。缺点：eq\o\ac(○,1)当一段母线或者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；eq\o\ac(○,2)当出线为双回时，常使架空线路出现交叉跨越；eq\o\ac(○,3)建时需要向两个方向均衡扩建。母线用断路器QF分为Ⅰ、Ⅱ段，电源和引出线大体上平均分配在两段母线上，母线分段的目的是：减少母线故障时停电范围，例如在Ⅱ段母线上短路时，接在Ⅱ段母线上有电源的断路器，包括分段断路器QF在继电保护装置的作用下均自动断开，因而Ⅰ段母线可以继续供电，提高了可靠性，另外，在检修母线时也可以分段检修，提高了灵活性。2.3变电所主接线图最终方案综合以上各方案，最终确定本变电所主接线，如下页图2-6。图2-6主接线图3主变压器的选择3.1负荷计算3.1.1110kV侧负荷计算医院：炼钢厂：砖窑厂：110千伏侧合计3.1.210千伏侧负荷计算矿机厂：汽车厂：电机厂：饲料厂：制药厂：机械厂：10千伏侧合计：3.1.3站用负荷计算总计：3.2主变压器台数和容量的确定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。以下是对变电站主变压器的选择。3.2.1主变压器台数的确定主变压器的台数选择原则为：（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。根据以上主变压器台数的选择原则以及本设计的要求，该变电所装设两台主变压器。3.2.2主变压器容量的选择1、主变压器容量的确定原则（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，并适当考虑到远期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。（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%～80%。（3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多。应从全网出发，推行系列化、标准化。2、本变电所主变压器容量的确定本设计中该地区的负荷预测情况及发展：2012年负荷为84MW,负荷水平增长率为10%。设该地区负荷的功率因数为0.9，则2013年该地区负荷的视在功率为：。根据该地区负荷水平增长率10%，可确定未来5～10年的规划负荷，如2013年该地区的负荷有功功率,视在功率；2014年该地区的负荷有功功率,视在功率；2015年该地区的负荷有功功率,视在功率；……2020年该地区的负荷有功功率,视在功率该地区未来5～10年的规划负荷情况如表3-1所示。根据主变压器容量的确定原则，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的60%～70%，可以确定单台变压器的额定容量。2012年变电所单台主变压器的额定容量:5—10年规划负荷：2020年变电所单台主变压器的额定容量:综合考虑以上选择原则和本变电所的负荷情况，确定变电所单台主变压器的额定容量：。3.3主变压器型式的选择3.3.1主变压器相数的的选择选择主变压器的相数，需考虑如下原则：1、当不受运输条件限制时，在330KV及以下的发电厂和变电站，均应选用三相变压器。2、当发电厂与系统连接的电压为500KV时，已经技术经济比较后，确定选用三相变压器、两台半容量三相变压器或单相变压器组。对于单机容量为300MW、并直接升压到500KV的，宜选用三相变压器。3、对于500KV变电所，除需考虑运输条件外，尚应根据所供负荷和系统情况，分析一台（或一组）变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建所初期，若主变压器为一组时，当一台单相变压器故障，会使整组变压器退出，造成全网停电；如用总容量相同的多台三相变压器，则不会造成所停电。为此要经过经济论证，来确定选用单相变压器还是三相变压器。在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等，确定是否需要备用相。对于容量、阻抗、电压等技术参数相同的两台或多台主变压器，首先应考虑共用一台备用相。备用相是否需要采用隔离开关和切换母线与工作相相连接，可根据备用相在替代工作相的投入过程中，是否允许较长时间停电和变电所的布置条件等工程具体情况确定之。根据以上选择原则以及原始资料分析，本变电站选用三相变压器作为主变压器。3.3.2绕组数量和连接方式的选择在具有三种电压等级的变电所中，如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器额定容量的15%以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需要装设无功补偿设备时，主变压器一般选用三绕组变压器。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。电力系统采用的绕组连接方式只有丫和△，高、中、低三侧绕组如何结合要根据具体工作来确定。我国110kV及以上电压，变压器绕组多采用丫连接；10kV亦采用丫连接，其中性点多通过消弧线圈接地。10kV以下电压，变压器绕组多采用△连接。由于10kV采用丫连接方式，与220、110系统的线电压相位角为0，这样当变压变比为220/110/10kV，高、中压为自耦连接时，否则就不能与现有10kV系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星接线的变压器，全国投运这类变压器约40～50台。本设计中变电所具有三种电压等级，即220kV、110kV和10kV，需选用三绕组变压器，变压器绕组的连接方式为。3.3.3.变电站主变压器型式的选择具有三种电压等级的变电站中，如通过主变压器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，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三饶组。而有载调压较容易稳定电压，减少电压波动所以选择有载调压方式，且规程上规定对电力系统一般要求10kV及以下变电站采用一级有载调压变压器。故本站主变压器选用有载三圈变压器。我国110kV及以上电压变压器绕组都采用Y0连接；220kV采用Y０连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV以下电压变压器绕组都采用连接。故市郊工业变电所主变应采用的绕组连接方式为：3.3.4调压方式的确定常用的调压方式手动调压和有载调压。手动调压用于调整范围±2×2.5％以内；有载调压用于调整范围可达30%，其结构复杂，价格较贵，常用于以下情况：（1）接于出力变化大的发电厂的主要变压器。（2）接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作的特点联络变压器。（3）发电机经常在低功率因数下运行时。规程规定，在满足电压正常波动情况下可以采用手动调压方式(手动调压方式的变压器便于维修)。对于200kv站以往设计由于任务书已经给出系统能保证本站220kv母线的电压波动在+5-0％之内，所以可以采用手动调压方式。综合以上分析，本设计中该市郊工业变电站的主变宜采用有载调压方式。3.3.5主变压器的冷却方式根据型号有：自然风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环等。按一般情况，220KV变电站宜选用自然风冷式。3.3.6是否选用自耦变压器选择自耦变压器有许多好处，但是自耦变适用于两个电压级中性点都直接接地的系统中，而本站220KV与110KV是中性点直接接地系统，且其多用于220KV及以上变电所，发电机升压及联络变压器。它经小阻抗接地，短路电流大，造成设备选择困难和对通信线路的危险干扰，且考虑到现场维护等问题，故不采用自耦变压器。3.3.7变压器各侧电压的选择作为电源侧，为保证向线路末端供电的电压质量，即保证在10%电压损耗的情况下，线路末端的电压应保证在额定值，所以，电源侧的主变电压按10%额定电压选择，而降压变压器作为末端可按照额定电压选择。所以，对于220KV的变电站，考虑到要选择节能新型的，220KV侧应该选230KV,110KV侧选115KV,10KV侧选10.5KV。3.3.8全绝缘、半绝缘、绕组材料等问题的解决在110KV及以上的中性点直接接地系统中，为了减小单相接地时的短路电流，有一部分变压器的中性点采用不接地的方式，因而需要考虑中性点绝缘的保护问题。110KV侧采用分级绝缘的经济效益比较显著，并且选用与中性点绝缘等级相当的避雷器加以保护。10KV侧为中性点不直接接地系统中的变压器，其中性点都采用全绝缘。如果主变压器容量造的过大，台数过多，不仅增加投资，扩大占地面积，而且会增加损耗，给运行和检修带来不便，设备亦未能充分发挥效益；若容量选得过小，可能使变压器长期在过负荷中运行，影响主变压器的寿命和电力系统的稳定性。因此，确定合理的变压器的容量是变电所安全可靠供电和网络经济运行的保证。选择主变压器的容量，同时要考虑到该变电所以后的扩建情况来选择主变压器的台数及容量。根据原始资料，本站选用两台容量为120MVA的变压器作为主变压器。数据，明显满足上述情况。故本市郊变电所主变压器选择三绕组变压器。3.4主变压器的选择结果查《电力系统设计手册》，结合原始资料，选定变压器的参数、型号如下：1）台数：2台2）容量：120MVA3）型号：SFPSZ7-120000/220（三相强迫油循环风冷三绕组有载调压变压器）4）变比：220/121/11表3-1主变压器参数型号额定电压(kV)短路电压（%）损耗(kW)空载电流连接组高压中压低压空载短路高-中高-低中-低高-中高-低中-低1．25YN,yn0,d11SFPSZ7-120000/22022012110.513.4237.8494377.1460.04252.06所以选择两台SFPSZ7-120000/220型变压器为主变压器。4短路电流的计算4.1概述高压短路电流计算一般只计及各元件（即发电机、变压器、电抗器、线路等）的电抗，采用标幺值计算。在为选择电气设备而进行的短路电流计算中，如果系统阻抗（即等值电源阻抗）不超过短路回路总阻抗的5%～10%，就可以不考虑系统阻抗，将系统作为“无限大”电力系统处理，按这种假设所求得的短路电流虽较实际值偏大一些，但不会引起显著误差以致影响所选电气设备的型式。另外，由于按无限大电力系统计算得到的短路电流是电气装置所通过的最大短路电流，因此，在初步估算装置通过的最大短路电流或缺乏必需的系统参数时，都可认为短路回路所接的电源容量是无限大电力系统。由于在本设计的原始资料中未提及220kV系统、110kV系统的电源容量和等值电源内阻抗，因此，可近似将系统看作无限大电源系统。短路是电力系统中最严重的故障，它能破坏对用户的正常供电和电气设备正常工作，因此变电所电气部分的设计和运行，都必须考虑到可能发生的各种故障情况，本设计以三相（对称）短路情况作为分析计算。4.1.1短路的危害电力系统发生短路时，电压严重下降，可能破坏各电厂并联运行的稳定性，使整个系统被解列成为几个异步运行的部分，这时某些发电厂可能过负荷，因而使频率下降，供电频率下降导致包括锅炉给水的水泵电动机在内的所有异步电动机转速下降，锅炉打不进水，发电厂出力也进一步下降，直至无法运行。短路时电压下降的越大持续时间越长，破坏整个系统稳定运行的可能性越大。4.1.2短路计算的基本假设计算短路电流的目的是为了在电器装置的设计中用来选择电气设备、选择限制短路电流的方式、设计继电保护装置和分析电力系统的故障等，选择电气设备时，一般只需近似计算该设备的最大可能三相短路电流值，设计继电保护和分析电力系统故障时，必须计算各种短路情况下系统各支路中的电流和各点的电压。考虑到现代电力系统的实际情况，要进行极准确的短路计算是非常复杂的，同时对解决大部分实际问题，并不需要十分精确的计算结果，为了使计算简化，多采用近似计算方法。这种方法是建立在一系列假定的基础上的，并且使计算结果稍微偏大一点，一般误差为10-15%，计算短路电流的基本假设如下：eq\o\ac(○,1)认为在短路过程中，所有发电机的转速相同，电势相位相同，即发电机无摇摆现象；eq\o\ac(○,2)不考虑磁系统的饱和，因此可以认为短路回路各元件的感抗为常数，这将使短路电流的计算分析大大简化，并可应用重叠原理；eq\o\ac(○,3)变压器的励磁电流略去不计；eq\o\ac(○,4)所有元件的电容略去不计；eq\o\ac(○,5)认为三相系统是对称的；eq\o\ac(○,6)元件的电阻一般忽略不计，以简化计算，对电压为1kV以上的高压装置，这种假设是合理的，因为这些装置中，各元件的电阻比它们的电抗小的多，对短路电流周期分量的计算影响小，只有当回路中电阻很大时才考虑，例如很长的架空线路和电缆线路，一般当短路回路中总电阻大于总电抗的三分之一时，在计算周期分量时才考虑电阻，在计算短路电流周期分量时，为了确定衰减时间常数要考虑个元件的电阻，计算电压为1kV一下低压装置总的短路时因为元件的电阻较大，除了考虑电抗之外，还必须计算电阻。4.1.3短路电流的计算程序在进行短路电流计算时，应该根据计算要求收集有关资料，如电力系统接线图，运行方式和各元件的技术参数等，首先做出计算电路图，再做出针对各短路点的等值电路图，然后利用网络简化规则，化简等值电路，求出短路总电抗，最后根据总电抗即可求出短路电流值，下面分别讨论计算电路图，等值电路图以及短路总电抗的决定。计算电路图计算短路电流用的计算电路图是一种简化了的单线图，图中只需要画出与计算短路电流有关的元件以及它们之间的连接，并在各元件旁注明它们的参数,为了计算方便,图中按顺序编号，计算电路图中各元件的接线方式，应根据电气装置的运行方式和计算短路电流的目的决定。短路时，同步补偿机和同步电机也