【正文】 220KV 變電站初步設計 第 1 章 概述 概述 隨著社會的發(fā)展，電能被日益廣泛的應用于工農業(yè)生產以及人民的日常生活中。電能可以方便的轉化為期他形式的能源，例：機械能、熱能、光能、磁能等，并且電能的輸送和分配易于實現(xiàn)，可以輸送到需要它的人和工作場所和生活場所。電能的應用規(guī)模也很靈活以電能作為動力，可以促進工農業(yè)的機械化和自動化。保證產品質量大幅度提高勞動生產率。同時提高電氣化程度以電能代替其它形式的能源，是節(jié)約能源消耗的一個重要的途徑 電力工業(yè)電能的生產、輸送、分配和消費與其它工業(yè)的區(qū)別在于： （一）、 與國民經濟各部門的關系非常密切。 （二）、電力系統(tǒng)從一種運行方式過度到另一種運行方式的過度，過程非常短促。 （三）、電能的生產、輸送、分配和消費實際上同時完成的不能大量儲存。 變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的重要紐帶，是將電能從產品變成商品的中間環(huán)節(jié)。它擔負著電能轉換和電能重新分配的重要任務。對國家經濟的發(fā)展有著極其重要的作用。 本次所設計變電站擔負著向 開發(fā) 區(qū) 的煉鋼廠供電 及 變電所附近的地區(qū)負荷供電 ，承擔著 該 市的輸變電任務。根據 《電力系統(tǒng)技術規(guī)程》 中的有關部分，特別是： 第 條： 系統(tǒng)設計應在國家計劃經濟 的指導下，在審議后的中期、長期電力規(guī)劃的基礎上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進一步研究提出系統(tǒng)設計的具體方案；應合理利用能源，合理布局電源和網絡，使發(fā)、輸、變電及無功建設配套協(xié)調，并為系統(tǒng)的繼電保護設計，系統(tǒng)自動裝置設計及下一級電壓的系統(tǒng)等創(chuàng)造條件。設計方案應技術先進、過度方便、運行靈活、切實可行，以經濟、可靠、質量合格和充足的電能來滿足國民經濟各部門與人民生活不斷增長的需要。 第 條： 系統(tǒng)設計的設計水平可為今后第五年至第十年的某一年，并應對過度年進行研究（五年內逐年研究），遠景水平可為第十年至第十五年的某 一年，且宜與國民經濟計劃的年份相一致。系統(tǒng)設計經審查后，二至三年進行編制，但有重大變化時，應及時修改。 該 市郊 220KV 變電站是地區(qū)性城市變電站，它由系統(tǒng) 同時 向 煉鋼廠和地區(qū)負荷 供電，系統(tǒng)總容量為： S1=200MW， S2=40MW， S3=2100MW，同時向變電站供電，變電站 與系統(tǒng)聯(lián)系較為緊密，在整個系統(tǒng)中占有重要地位。 本次設計的內容 變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。這就要求變電所的一次部分經濟合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運行工作，為國民經濟服務。故 本次 220KV 變電站設計主要為電氣一次部分設計。 電氣一次部分設計主要包括變電所總體分析、電力系統(tǒng)分析、主接線的選擇、主變的選擇、所用變的選擇、無功補償?shù)脑O計、短路電流的計算、電氣設備的選擇、配電裝置和防雷保護等內 容。本部分設計主要參考了 《電氣一次部分設計手冊》、《電氣一次部分設備手冊》 等，按照有關的技術規(guī)程和工程實例進行的。 本次設計的任務 本次設計的主要任務是 220KV 的變電站的設計，設計的內容包括電氣的一次部分的設計和計算。在一次部分中，要對電力系統(tǒng)和變電站進行總體分析，然后確定變電站電氣主接 線的型式，并在此過程中進行系統(tǒng)的無功補償、調壓計算、短路電流計算以及電氣設備的選擇。在具體計算后，還要為建造變電站進行配電裝置及電氣總平面的布置設計，使建站合理化，并進行防雷設計，保證安全。 第 2 章 變 電站 分析 變電站總體分析 水力、火力及核能等發(fā)電站發(fā)出的的電能，由于經濟上的原因把電壓升高，用輸電線送到變電站，在這里把電壓降低，用輸電線再送到其他變電站，或通過輸電線和配電線路送到用戶。這樣，在變電站除了把輸電線送來的電壓和電流進行變換，集中和分配外，為了使電能的質量良好以及設備安全，進行電壓調整 、電力潮流控制以及輸配電線和變電站的保護 。 變電站設計要求 5— 10 年發(fā)展規(guī)劃進行做到遠，近期結合。以近期為主，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，適當考慮擴建的可能。 ，必須以全出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧。按照負荷性質，用電容量，工程特點和地區(qū)供電條件，綜合國情合理地確定設計方案。 ，必須堅持節(jié)約用地的原則。 ，尚應符合現(xiàn)行的國家有關標準和規(guī)范的規(guī)定。 該變電所是一個 220KV 地區(qū)性城市變電所，向市區(qū)的煉鋼廠及附近地區(qū)負 荷供電，它由系統(tǒng) 1（容量為 200MVA）和系統(tǒng) 2（容量為 40MVA）和系統(tǒng) 3（容量為 2100MVA）供電，同時向變電站供電，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密。 （ 1）建設的必要性 該所位于市郊的工礦企業(yè)集中區(qū)的中心，為滿足該地區(qū)經濟發(fā)展及人民生活需要，決定再此建設此區(qū)域性變電所。 （ 2）建設規(guī)模 根據電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電所的規(guī)模如下 : 電壓等級： 220/110/10KV 線路回數(shù)： 220KV 近期 3回， 遠景發(fā)展 2回 ； 110KV 近期 2 回 ， 遠景發(fā)展 2回 ； 10KV 近期 10 回， 遠景發(fā)展 2回。 電 力系統(tǒng)接線圖 圖 21 負荷分析 根據負荷允許停電程度的不同，可以將負荷分為三個等級，即一級負荷、二級負荷、三級負荷。負荷等級不同，對電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。 如果停電，一級負荷將造成人身傷亡或會 引起對周圍環(huán)境嚴重污染；對工廠將造成經濟上的巨大損失，如重要的大型的 設備損壞，重要產品或用重要原料生產的產品大量報廢，還可能引起社會秩序混亂或嚴重的政治影響。二級負荷會造成較大的經濟損失，如生產的主要設備損壞、產品大量報廢或減產；還可能引起社會秩序混亂或較嚴重的政治影響。三級負荷造成的損失不大或不會造成 直接經濟損失。由此可知，供電的穩(wěn)定性直接影響經濟的發(fā)展，負荷等級不同，對供電的要求也不相同：對于一級負荷，必須有二個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電。對特別重要的一級負荷應該由二個獨立電源點供電。對于二級負荷，一般要有兩個獨立電源供電，且任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷供電。對于三級負荷，一般只需一個電源供電。 在 110kv 負荷中煉鋼廠的一類負荷比較大，發(fā)生斷電時，會造成生產機械的壽命縮短和一定的經濟損失 .因此要盡可能保證其供電可靠性。 在 10kv 負荷中，汽車 廠，電機廠，煉油廠一類負荷比較大；若發(fā)生停電對企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機器損壞，甚至出現(xiàn)事故，嚴重時造成重大經濟損失和人員傷亡，必須保證其供電可靠性。 第 3 章 主變的 選擇 主變選擇 變壓器是變電所中最重要的和最貴重的是設備，變壓器的選擇在變電所中是比較重要的。 它是變電站中關鍵的一次 設備，其主要功能是升高或降低電壓，以利于電能的合理輸送，分配和利用。 變壓器的分類方法比較多，按功能分有升壓變壓器和降壓變壓器，按相數(shù)分有單相和三相變壓器，按繞組導體的材質分有銅繞組和鋁繞組變壓器，按冷卻方式和繞組絕緣分 有油浸式，干式兩大類，其中油浸式變壓器又有油浸自冷式，油浸風冷式，油浸水冷式和強迫油循環(huán)冷卻式等。而干式變壓器又有澆注式，開啟式，充氣壓（ SF6）等。按用途又可分為普通變壓器和特種變壓器，按調壓方式分有無載調壓變壓器和有載調壓變壓器。安裝在總降壓變電所的變壓器通常被稱為主變壓器， 6~10KV/。 在選擇變壓器時，應選用低損耗節(jié)能型變壓器，如 S9 系列或 S10 系列。高損耗變壓器已被淘汰，不在采用，在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全的場所，應選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器， 供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器 （ S9，S10M， S11， S11M 等）；對于高建筑，地下建筑，發(fā)電廠化工等單位對消防要求較高的場所，宜采用干式電力變壓器（ SC， SCZ， SG3， SG10， SC6 等）；對電網電壓波動較大的，為改善電能質量應采用有載調壓電力變壓器（ SZ7， SFSZ。 SGZ3 等）降壓變電所主變壓器臺數(shù)和容量的確定 。 主變壓器的選擇原則 選擇主變壓器臺數(shù)時應考率下列原則 ： 應滿足用電負荷對供電可靠性的要求 ,對供有大量一 、 二級負荷的變電所 ,應采用兩臺變壓器 ,以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時 ,另一臺變壓器對一二級負荷繼續(xù)供電 .對只有二級負荷而無一級負荷的變電所 ,也可以只采一臺變壓器 ,但必須在低壓側敷設與其他變電所相連的聯(lián)絡線作為備用電源或另有自備電源 。 （ 1） 對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大而宜于采用經濟運行方式的變電所也可以考慮采用兩臺變壓器 。 （ 2） 除上述兩種情況外 ,一般車間變電所宜采用一臺變壓器 .但是負荷集中且容量相當大的變電所 ,雖為三級負荷 ,也可以采用兩臺變壓器 。 （ 3） 在確定變電所主要變壓器臺數(shù)時 ,應適當考慮負荷的發(fā)展留有一定的余地 。 變壓器容量的選擇 主變容量選擇應考慮： （參考《電力工程電氣設計手冊》 一中的第五章 214P ） （ 1）主變容量選擇一般應按變電所建成后 510 年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期幾年發(fā)展，對城郊變電所，主變容量應與城市規(guī)劃相結合。 （ 2）根據變電所帶負荷性質和電網結構來確定主變容量，對有重要負荷的變電站應考慮一臺主變壓器停運時，其余主變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一、二級 負荷；對一般性變電站，當一臺主變停運時，其余主變壓器應能保證全部負荷的 60％ 。 (3)同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應從全網出發(fā)，推行系列化，標準化。（主要考慮備用品，備件及維修方便 。 ） 由計算結果得知應選擇容量為 SSP360000/220 型。 主變臺數(shù)的考慮原則 及臺數(shù)的選擇 ： （ 1）對大城市的一次變，在中、低壓側構成環(huán)網情況下，裝兩臺主變?yōu)橐恕? （ 2）對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設計時應考慮裝三臺的可能性。 （ 3）對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所，其主變基礎宜大于變壓器容量的 12級設計，以便負荷發(fā)展時更換主變。 由以上分析知應選擇兩臺主變。 變壓器型式的選擇 相數(shù)的選擇 由相應規(guī)程規(guī)定，若站址地勢開闊，交通運輸方便，也不是由于容量過大而無法解決制造問題宜采用三相變壓器，結合以上分析， 此 變電所應采用三相變壓器。 繞組數(shù)和繞組連接方式的選擇 參考《電力工程電氣設計手冊》和相應的規(guī)程中指出：在具有三種電壓的變電所中，如果通過主變各繞組的功率達到該變壓器容量的 15％以上，或在低壓側雖沒有負荷，但是在變電所的實際情況，由主變容量選擇部分的計算數(shù)據，明顯滿足上述情況。故 該 市郊變電所主變選擇三繞組變壓器。 參考《電力工程電氣設計手 冊》和相應規(guī)程指出：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)中變壓器繞組采用的連接方式有 Y 和△型兩種，而且為保證消除三次諧波的影響，必須有一個繞組是△型的，我國 110KV 及以上的電壓等級均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中型點，所以都需要選擇 0Y 的連接方式。而 610KV 側采用△型的連接方式。 故 該 市郊變電所主變應采用的繞組連接方式為： 110. .. dYY NN 。 主變阻抗和調壓方式的選擇 參考 《電力系統(tǒng)電氣設計手 冊》 和相應規(guī)程中指出：變壓器各側阻抗值的選擇必須從電力系統(tǒng)穩(wěn)定，潮流方向，無功分配，繼電保護，短路電流，系統(tǒng)內的調壓手段和并列運行等的方面進行綜合考慮，并應以對工程起決定性作用的因素來確定。 變壓器的阻抗選擇實際上是指三個繞組在變壓器鐵心中纏繞的位置，由此變壓器可以分為升壓結構和降壓結構兩種類型。 調壓方式是指采用有載（帶負荷）調壓還是手動（不帶負荷）調壓方式。規(guī)程規(guī)定：在能滿足電壓正常波動情況下可以采用手動調壓方式（手動調壓方式的變壓器便宜、維修方便）。近年來隨著對電壓質量的要求的提高和有載調壓變壓器的質 量的提高，作為城市變電站，一般也都用有 載調壓方式。