220kV智能变电站设计

1、目 录第一章 原始资料分析51.1 设计任务51.2 原始资料5第二章 主变压器的选择72.1 概述72.2 主变压器台数的选择72.3 主变压器容量的选择82.4 主变压器型号的选择82.5 所用变压器的选择12第三章 电气主接线选择143.1 概述143.2 主接线的选择173.3 所用电接线的选择19第四章 短路电流计算214.1 短路计算的目的及假设21 4.2 短路电流计算24第五章 电气设备与母线的选择285.1 概述285.1.1 电气设备选择的一般规则285.1.2 电气选择的条件285.2 10kV电压等级电抗器的选择305.3 高压断路器和隔离开关的选择325.3.1 断路器的选择325.3.2 隔离开关的选择355.4 互感器的选择375.4.1 电流互感器的选择385.4.2 电压互感器的选择385.4.3 互感器的选择结果表415.5 母线的选择425.5.1 裸导体的选择及校验原则425.5.2 220kV侧母线的选择445.5.3 110kV侧母线的选择455.5.4 10kV硬母线选择46第六章 配电装置496.1 概述496.1.1 配电装置特点496

2、.1.2 配电装置的基本要求496.1.3 配电装置的最小安全净距506.1.4 配电装置的设计原则及步骤536.2 屋内配电装置536.2.1 屋内配电装置的总体布置原则546.2.2 屋内配电装置的布置546.3 屋外配电装置55第七章 防雷保护567.1 直击雷防护577.3 雷电过电压的防护60第八章 毕业小结65第九章 参考文献66第十章 图纸67第1章 资料分析1.1 设计任务 由于智能电网的迅速发展，广元地区的供电就慢慢有了很大的缺口，因此需要在广元建一座变电站，起点供电和联络作用。根据电力系统规划需新建一座220kV区域变电所，该所变电站建成后与110kV和220kV电网相连，近期10kV没有出线，只带站用电和无功补偿装置。1.2 原始资料1、按规划要求，该所有220kV、110kV和10kV三个电压等级。220kV出线9回（其中备用2回），110kV出线12回（其中备用2回）。2、110kV侧作为一些地区变电所进线。、类用户占60%，最大一回出线负荷为3000kVA，变电站总的所用最大负荷为,250kVA。3、各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为： 220kV侧

3、0.9 3800小时/年110kV侧 0.85 4200小时/年 10kV侧 0.8 9760小时/年4、220kV和110kV侧出线主保护为瞬时动作，后备保护时间分别为2 s 、1.5s。5、系统阻抗：220kV侧电源近似为无穷大系统，归算至本所220kV母线侧阻抗为0.16 (=100MVA)，110kV侧电源容量为1000MVA，归算至本所110kV母线侧阻抗为0.32（=100 MVA），10kV侧没有电源。6、该地区最热月平均温度为38，年平均气温20，绝对最高气温为40，土壤温度为18，海拔100m。7、该变电所位于市郊半山坡上，地势比较高，无洪涝现象。交通便利，由于附件有几座火电厂和工业群，环境污染比较严重。第2章 主变压器的选择2.1 概述变压器是变电所中的主要电气设备之一，其担任着向用户输送功率，或者两种电压等级之间交换功率的重要任务，同时兼顾电力系统负荷增长情况，并根据电力系统510年发展规划综合分析，合理选择，否则，将造成经济技术上的不合理。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，运行和检修不便，设备亦未能充分发挥效益；若容

4、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。在选择主变压器时，要根据原始资料和设计变电所的自身特点，在满足可靠性的前提下，要考虑到经济性来选择主变压器。2.2 主变压器台数的选择由原始资料可知，我们本次所设计的变电所是市郊220kV降压变电站，它是以220kV受功率为主。把所受的功率通过主变传输至110kV及10kV母线上。若全所停电后，将引起下一级变电所与地区电网瓦解，影响整个市区的供电，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。当装设三台及三台以上时，变电所的可靠性虽然有所提高，但接线网络较复杂，且投资和占用面积增大，以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。故选择两台主变压器互为备用，提高供电的可靠性。2.3 主变压器容量的选择主变容量一般按变电所建成近期负荷，510年规划负荷选择，并适当考虑远期1020年的负荷发展，对于城郊变电所主变压器容量应当与城市规划相结合。对于有重要负荷的变电所，应考虑

5、当一台变压器停运时，其余变压器容量在过负荷能力后允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷，对一般性能的变电站，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70%80%。该变电站是按70%全部负荷来选择。即：（0.70.8） (MVA)变电所最大负荷，MVA，n变电所主变压器台数由于变电所最大负荷为180，因此主变压器容量为：（0.70.8）180（2-1）=（126144）(MVA)在满足可靠性的前提下，结合经济性，选择容量为150MVA的主变压器。2.4 主变压器型号的选择2.4.1 主变压器相数的选择当不受运输条件限制时，在330kV以下的变电所均应选择三相变压器。单相变压器组，相对来讲投资大，占地多，运行损耗大，也增加了维护及倒闸操作的工作量。本次设计的变电所，位于市郊区，稻田、丘陵，交通便利，不受运输的条件限制，故本次设计的变电所选用三相变压器。2.4.2 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

6、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，该所选择三绕组变压器。2.4.3 主变调压方式的选择调压方式分为两种，不带电切换，称为无励磁调压，调整范围通常只有10%（22.5%），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。2.4.4 连接组别的选择和中性点接地方式的设计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有星形“Y”和三角形“D”。在变电站中，一般考虑系统的同步并列以要求限制3次谐波对电源等因素。根据以上原则，主变一般是Y，D11常规接线。根据原始资料，本站选用YNyn0d11连接组别。在63kV及以下的系统，由于单相接地时，接地电流小，采用不接地的运行方式较为适宜。电压为110kV系统，为了减少设备和线路的投资，大多不采用中性点经消弧线圈的接地方式。目前我国220kV及以上都采用中性点直接接地的运行方式。220kV、110kV接地设备有隔离开关、避雷器和保护间隙(在QF非全相运行时，工频电压升高)，可选用避雷器额定电压不低于变压器最大

7、工作相电压的避雷器保护，也可用棒间隙保护。综上所述，本设计中的主变220kV、110kV中性点均采用直接接地的运行方式。在本所中选用无隙的氧化锌避雷器，防止雷电入侵波对中性点绝缘的危害。2.4.5 主变压器冷却方式的选择主变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。自然风冷却：一般只适用于小容量变压器。强迫油循环水冷却，虽然散热效率高，节约材料减少变压器本体尺寸等优点。但是它要有一套水冷却系统和相关附件，冷却器的密封性能要求高，维护工作量较大。本设计主变为大型变压器，发热量大，散热问题不可轻视，强迫油循环冷却效果较好，再根据变电站建在郊区，通风条件好，可选用强迫油循环风冷却方式。2.4.6 主变型号选择根据以上条件选择，确定采用型号为SFPSZ7-150000/220的220kV三绕组有载调压电力变压器，其具体参数如下： 表2-1型号SFPSZ7-150000/220额定容量kVA1500000容量比（%）10010050空载电流（%）0.8损耗(kw)空载短路144480额定电压(kV)高压中压低压22081.25%12111联接组标号YN，yn0，d

8、11阻抗电压高中高低中低12.622.07.6型号中各符号表示意义：从左至右为S：三相 F：风冷却 P：强迫油循环 S：三绕组 Z：有载调压7：性能水平号 120000：额定容量 220：电压等级2.5 所用变压器的选择2.5.1 所用变压器台数的选择220kV变电站，有两台及以上主变压器时，宜从主变压器低压侧分别引接两台容量相同、互为备用、分裂运行的所用工作变压器，每台工作变压器按全所计算负荷选择。根据本次设计的情况，选用两台容量相同的站用变压器。2.5.2 所用变压器容量的选择所用变压器容量（kVA）的计算公式为： 式中所用动力负荷换算系数，一般取0.85、所用动力、电热、照明负荷之和，KW。由于本次设计的变电站总的所用最大负荷为250kVA，所以250kVA，根据经济性、可靠性、灵活性，又由于这次选择关系到以后近20年的发展，一台检修的时候怕另一台长时间高大负荷运行比较危险，因此选择=400kVA的所用变压器。2.5.3 所用变压器型号的选择根据以上分析计算，查表，本次设计所用变选用型号为S740010的干式变压器。 表2-2型号额定容（kVA）额定电压(kV)连接组损耗（KW）空载电流（%）阻抗电压(%)高压低压空载短路S7-400/10400100.4DYn110.481.861.04S：三相 7：特殊用途或特殊结构代号400：额定容量400kVA 10：电压等级10kV第三章 电气主接线选择3.1 概述变电所的电气主接线是电力系统接线的重要组成部分。一个变电所的电气主接线因各侧所接的系统情况不同，进出线回路数不同，其接线方式也不同。电气主接线的设计与所在电力系统及所采用的设备密切相关。随着电力系统的不断发展、新技术的采用、电气设备的可靠性不断提高 ，设计主接线的观念也应与时俱进、不断创新。3.1.1 电气主接线的基本要求1、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。主接线

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