【正文】 220kV降壓變電所電氣部分初步設(shè)計(jì)方案第1章 主變壓器的選擇 主變壓器選擇的相關(guān)原則 DJ288規(guī)程中關(guān)于變電所主變壓器選擇的規(guī)定(1)主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇，應(yīng)根據(jù)《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ16185有關(guān)規(guī)定和審批的電力系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)決定進(jìn)行。凡裝有兩臺(tái)(組)及以上主變壓器的變電所，其中一臺(tái)(組)事故停運(yùn)后，其余主變壓器的容量應(yīng)保證該所全部負(fù)荷的70%，在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷。(2)與電力系統(tǒng)連接的220～330kV變壓器，若不受運(yùn)輸條件的限制，應(yīng)選用三相變壓器。500kV主變壓器選用三相或單相，應(yīng)根據(jù)變電所在系統(tǒng)中的地位、作用、可靠性要求和制造條件、運(yùn)輸條件等，經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較確定。當(dāng)選用單相變壓器組時(shí)，可根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備情況確定是否裝備用相；此時(shí)，也可以根據(jù)變壓器的參數(shù)、運(yùn)輸條件和系統(tǒng)情況，在一個(gè)地區(qū)設(shè)置備用相。(3)對(duì)深入市區(qū)的城市電力網(wǎng)變電所，結(jié)合城市供電規(guī)劃，為簡化變壓器層次和接線，也可采用雙繞組變壓器。(4)主變壓器的調(diào)壓方式的選擇，應(yīng)符合《電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ161的有關(guān)技術(shù)規(guī)定。 主變壓器選擇的一般原則1. 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定為保證供電的可靠性，避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，但一般不超過兩臺(tái)變壓器。當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保障供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺(tái)以及以上主變壓器時(shí)，每臺(tái)容量的選擇應(yīng)按照其中任意一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量至少能保證所供的一級(jí)負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的60%～75%。通常一次變電所采用75%，二次變電所采用60%。⑴ 變電所的主變壓器一般采用三相變壓器，如因制造和運(yùn)輸條件限制，在220KV的樞紐變電所中，一般采用單相變壓器組。當(dāng)裝設(shè)一組單相變壓器時(shí)，應(yīng)考慮裝設(shè)備用相。當(dāng)主變壓器超過一組，且各組容量滿足全所負(fù)荷的75%要求時(shí)，可不裝備用相。⑵ 變電所中的主變壓器在系統(tǒng)中有調(diào)壓要求時(shí)，一般采用有載調(diào)壓變壓器。有載調(diào)壓變壓器可以帶負(fù)載調(diào)壓，有利于變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，在新設(shè)計(jì)的變電所中，大都采用這種型式的變壓器。⑶ 與兩個(gè)中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)連接的變壓器，除低壓負(fù)荷較大或與高中壓間潮流不定的情況外，一般采用自耦變壓器，但仍需作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。⑴ 為了正確的選出變壓器的額定容量，要繪制變電所的年及日負(fù)荷曲線，并從該曲線得出變電所的年及日最高負(fù)荷和平均負(fù)荷。⑵ 主變壓器的容量確定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5～10年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇，因此，為了確定合理的變壓器容量，必須盡可能把5～10年負(fù)荷發(fā)展規(guī)劃做得正確，這是最根本的。⑶ 變壓器的最大負(fù)荷按下式確定為 (11)式中 PM——變電所的最大負(fù)荷 K0——負(fù)荷同時(shí)系數(shù) ∑P——按負(fù)荷等級(jí)統(tǒng)計(jì)的綜合用電負(fù)荷⑷ 對(duì)兩臺(tái)變壓器的變電所，變壓器的額定容量可按下式確定為 (12)即按70%的全部負(fù)荷選擇，因此變電所的總安裝容量為 (13)當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì)70%負(fù)荷的供電，考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力為40%，則可保證98%負(fù)荷供電。若取Se=，則當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí)，可保證對(duì)60%的負(fù)荷供電，考慮變壓器的過負(fù)荷能力為40%，則可保證對(duì)84%負(fù)荷的供電。由于一般變電所中，大約有25%的非重要負(fù)荷，在事故狀態(tài)下可以切除，因此，采用Se=，對(duì)變電所保證重要負(fù)荷來說時(shí)可行的。 主變壓器的選定 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定根據(jù)對(duì)原始資料的分析得知：本所電壓等級(jí)為220/60kV，位于工業(yè)區(qū)附近，主要向工業(yè)區(qū)供電，另帶4個(gè)二次變電所，其中重要負(fù)荷占55%；另外，本所與一電力系統(tǒng)和2個(gè)發(fā)電廠相連接；說明本所在系統(tǒng)中占主要位置，屬于樞紐變電所。另由于本所地理位置平坦、交通便利，可選用雙繞組三相變壓器。為滿足上述相關(guān)要求，本次設(shè)計(jì)變電所主變壓器采用兩臺(tái)雙繞組三相變壓器。通過對(duì)原始資料的分析，根據(jù)遠(yuǎn)期負(fù)荷及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，同時(shí)考慮負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)和線損率等因素，可由公式 (14)分析原始資料 P=115000KW，cosφ=，線損率為5%。將以上數(shù)據(jù)代入公式可得變壓器的最大負(fù)荷容量為 kVA由《規(guī)程》得kVA若選兩臺(tái)容量為90000 kVA的變壓器，當(dāng)一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，仍能保證70%的重要負(fù)荷供電。 主變壓器型號(hào)的確定查《電力設(shè)備手冊(cè)》確定兩臺(tái)主變壓器為220/60kV級(jí)，容量為90000 kVA雙繞組有載調(diào)壓變壓器；其型號(hào)為SFPZ7—90000/220 。 正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)變壓器全部投入。當(dāng)其中一臺(tái)停運(yùn)檢修時(shí)，考慮變壓器的過負(fù)荷能力，另一臺(tái)完全能達(dá)到保證全部負(fù)荷供電的70%。 主變壓器的技術(shù)參數(shù)表1—1 SFPZ7—90000/220型變壓器參數(shù)型 號(hào)額定容量 (KVA)電 壓 組 合(KV)連 接 組 別阻 抗 電 壓(%)高壓低壓SFPZ7—90000/22090000230177。8%69YN，d11空 載 損 耗(KW)負(fù)載損耗 (KW)外形尺寸 [mm](長寬高)總重量(t)生 產(chǎn) 廠104359805050457350沈陽變壓器廠 變壓器參數(shù)的含義：S F/S P S Z L 7 ——90000 / 220 高壓繞組額定電壓等級(jí)，KV 額定容量，KVA 性能水平代號(hào) 導(dǎo)線材質(zhì)（銅線不標(biāo)） 調(diào)壓方式（無勵(lì)磁調(diào)壓不標(biāo)，Z有載調(diào)壓） 繞組數(shù)（雙繞組不標(biāo)，S三繞組） 循環(huán)方式（自然循環(huán)不標(biāo)，P強(qiáng)迫油循環(huán)） 冷卻裝置種類（F：風(fēng)冷 S：水冷） 相數(shù)（S：三相） 第2章 電氣主接線的選擇變電所電氣主接線是指變電所的變壓器、輸電線路怎樣與電力系統(tǒng)相連接，從而完成輸配電任務(wù)。變電所的主接線是電力系統(tǒng)接線組中的一個(gè)重要組成部分。主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和控制方法的擬定將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。 主接線設(shè)計(jì)的相關(guān)原則和基本要求 主接線的設(shè)計(jì)原則⑴ 考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。⑵ 考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)5～10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況的潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。⑶ 考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回路數(shù)多少對(duì)主接線的影響對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。⑷ 考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響變電所主變的臺(tái)數(shù)和容量，對(duì)變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性的要求高，因此，對(duì)其主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對(duì)主接線的可靠性、靈活性要求低。⑸ 考慮備用容量的有無和大小對(duì)主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證供電的可靠性，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無有所不同，例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)允許切除線路、變壓器的數(shù)量，都直接影響主接線的形式。 主接線設(shè)計(jì)的基本要求根據(jù)我國能源部關(guān)于《220～500kV變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》SDJ2—88規(guī)定：“變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)劃容量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠性、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求。”1 可靠性所謂可靠性時(shí)指主接線能可靠的工作，以保證對(duì)用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。經(jīng)過長期的運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)以往所采用的主接線經(jīng)過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性是它的各組成元件，包括一、二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。評(píng)價(jià)主接線可靠性的標(biāo)志是：① 斷路器檢修時(shí)是否影響供電；② 線路、斷路器、母線故障和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)間的長短，以及能否保證對(duì)重要用戶的供電。③ 變電所全部停電的可能性。④ 有些國家以每年用戶不停電的時(shí)間的百分比表示供電的可靠性，%以上。2 靈活性主接線的靈活性有以下幾方面要求：① 調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下，檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。② 檢修要求?？梢苑奖愕赝＿\(yùn)斷路器，母線及其繼電保護(hù)設(shè)備進(jìn)行安全檢修且不致于影響對(duì)用戶的供電。③ 擴(kuò)建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無論一次和二次設(shè)備改造量最小。3 經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。 本所主接線設(shè)計(jì)的方案 220kV側(cè)的接線方式的確定本次設(shè)計(jì)220kV側(cè)，進(jìn)線只有2回，而本所的主變壓器也只有兩臺(tái)，根據(jù)原始條件可選擇變壓器——線路接線及橋式接線，故擬定以下兩種方案。方案一 ： 變壓器——線路接線圖21 線路變壓器組接線　　變壓器——線路接線是最簡單的接線，適用于進(jìn)線回路較少的典型變電所接線，這種接線方式在當(dāng)今只有兩回進(jìn)線兩臺(tái)變壓器的變電所中廣泛使用。方案二： 橋式接線當(dāng)只有兩個(gè)變壓器——線路接線的回路時(shí)，在其中間加一個(gè)連橋，則成為橋式接線。橋式接線中，4個(gè)回路只有3臺(tái)斷路器，是需要斷路器較少的一種接線，但是其靈活性較差，只能適用于小型變電所和發(fā)電廠。按連接橋斷路器的位置可分為內(nèi)橋和外橋兩種接線。圖22 外橋接線表21 兩種方案的比較線路變壓器組外橋特點(diǎn)就其特點(diǎn)而言，線路——變壓器組接線簡單，是最簡單的接線方式，外橋是在其基礎(chǔ)上在線路斷路器的外側(cè)安裝一連橋。線路——變壓器組無論是線路或變壓器發(fā)生故障，該線路均停止運(yùn)行。而外橋接線，當(dāng)線路故障時(shí)與之相連的兩個(gè)斷路器斷開，從而影響一回未發(fā)生故障的線路，當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)僅線路變壓器斷開，不影響其它回路運(yùn)行?？煽啃詷蛐谓泳€要比線路變壓器組可靠經(jīng)濟(jì)性線路變壓器組比外橋接線經(jīng)濟(jì) 靈活性外橋接線要比線路變壓器組倒閘操作方便　　通過以上論述，我們得到方案一較經(jīng)濟(jì)簡單、方案二靈活可靠。在本次設(shè)計(jì)中進(jìn)線只有2回，主變也只有兩臺(tái)，作為主變壓器它是變電所中的主要元件，其可靠性是最高的，現(xiàn)今的變壓器在正常情況下可以作到10年內(nèi)不出故障和大修，這說明主變的可靠性非常高，不必考慮變壓器的故障維護(hù)的時(shí)間。如果是其中一條線路故障停運(yùn)，那么一臺(tái)主變可保證對(duì)70%的負(fù)荷供電，考慮到短時(shí)的過載情況可保證對(duì)98%的負(fù)荷供電。同時(shí)，考慮到到短路電流的問題，方案一限制短路電流的能力可遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于方案二。綜上，可以看出選用方案一遠(yuǎn)比方案二利益要大的多，并且方案一是現(xiàn)今中型變電所的主流接線方式，故在本次設(shè)計(jì)中高壓進(jìn)線側(cè)主接線采用線路——變壓器組接線方式。 60kV側(cè)的接線方式的確定本次設(shè)計(jì)變電所的60kV側(cè)出線為14回，出線回路數(shù)較多，為考慮其運(yùn)行的可靠性、倒閘操作簡單和接線的經(jīng)濟(jì)性，可選用雙母接線和雙母帶旁路接線的方式。方案一：　雙母線接線雙母線接線有兩組母線，并且可以互為備用。每一電源和出線的回路，都裝有一臺(tái)短路器，有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩組母線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過母線聯(lián)絡(luò)短路器(簡稱母連短路器)來實(shí)現(xiàn)。如下圖23所示，有兩組母線后，使運(yùn)行的可靠性和靈活性大為提高。圖23 雙母線接線方案二：雙母帶旁路接線雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器代替檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。圖24為雙母線帶專用旁路接線。帶有專用旁路斷路器的接線，多裝了價(jià)高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對(duì)于接入旁路的線路回路數(shù)較多，且對(duì)供電可靠性有特殊需要的場(chǎng)合是十分必要的。圖24 雙母帶旁路接線表212 兩種方案的比較雙母線雙母帶旁路特點(diǎn)1. 供電可靠2. 調(diào)度靈活3. 擴(kuò)建方便倒閘操作