【正文】 220KV變電站初步設(shè)計(jì)方案第1章 概述 概述隨著社會(huì)的發(fā)展，電能被日益廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常生活中。電能可以方便的轉(zhuǎn)化為期他形式的能源，例：機(jī)械能、熱能、光能、磁能等，并且電能的輸送和分配易于實(shí)現(xiàn)，可以輸送到需要它的人和工作場(chǎng)所和生活場(chǎng)所。電能的應(yīng)用規(guī)模也很靈活以電能作為動(dòng)力，可以促進(jìn)工農(nóng)業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化。保證產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。同時(shí)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(gè)重要的途徑電力工業(yè)電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)與其它工業(yè)的區(qū)別在于：（一）、與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的關(guān)系非常密切。（二）、電力系統(tǒng)從一種運(yùn)行方式過度到另一種運(yùn)行方式的過度，過程非常短促。（三）、電能的生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)實(shí)際上同時(shí)完成的不能大量?jī)?chǔ)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(chǎn)品變成商品的中間環(huán)節(jié)。它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù)。對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著極其重要的作用。本次所設(shè)計(jì)變電站擔(dān)負(fù)著向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電及變電所附近的地區(qū)負(fù)荷供電，承擔(dān)著該市的輸變電任務(wù)。根據(jù)《電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程》中的有關(guān)部分，特別是：：系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在國(guó)家計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)下，在審議后的中期、長(zhǎng)期電力規(guī)劃的基礎(chǔ)上，從電力系統(tǒng)整體出發(fā)，進(jìn)一步研究提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體方案；應(yīng)合理利用能源，合理布局電源和網(wǎng)絡(luò)，使發(fā)、輸、變電及無功建設(shè)配套協(xié)調(diào)，并為系統(tǒng)的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及下一級(jí)電壓的系統(tǒng)等創(chuàng)造條件。設(shè)計(jì)方案應(yīng)技術(shù)先進(jìn)、過度方便、運(yùn)行靈活、切實(shí)可行，以經(jīng)濟(jì)、可靠、質(zhì)量合格和充足的電能來滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門與人民生活不斷增長(zhǎng)的需要。：系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)水平可為今后第五年至第十年的某一年，并應(yīng)對(duì)過度年進(jìn)行研究（五年內(nèi)逐年研究），遠(yuǎn)景水平可為第十年至第十五年的某一年，且宜與國(guó)民經(jīng)濟(jì)計(jì)劃的年份相一致。系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)審查后，二至三年進(jìn)行編制，但有重大變化時(shí)，應(yīng)及時(shí)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(shí)向煉鋼廠和地區(qū)負(fù)荷供電，系統(tǒng)總?cè)萘繛椋篠1=200MW，S2=40MW，S3=2100MW，同時(shí)向變電站供電，變電站與系統(tǒng)聯(lián)系較為緊密，在整個(gè)系統(tǒng)中占有重要地位。 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)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(jīng)濟(jì)合理，二次部分安全可靠，只有這樣變電所才能正常的運(yùn)行工作，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。故本次220KV變電站設(shè)計(jì)主要為電氣一次部分設(shè)計(jì)。電氣一次部分設(shè)計(jì)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(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)、短路電流的計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇、配電裝置和防雷保護(hù)等內(nèi)容。本部分設(shè)計(jì)主要參考了《電氣一次部分設(shè)計(jì)手冊(cè)》、《電氣一次部分設(shè)備手冊(cè)》等，按照有關(guān)的技術(shù)規(guī)程和工程實(shí)例進(jìn)行的。 本次設(shè)計(jì)的任務(wù)本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是220KV的變電站的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括電氣的一次部分的設(shè)計(jì)和計(jì)算。在一次部分中，要對(duì)電力系統(tǒng)和變電站進(jìn)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(jìn)行系統(tǒng)的無功補(bǔ)償、調(diào)壓計(jì)算、短路電流計(jì)算以及電氣設(shè)備的選擇。在具體計(jì)算后，還要為建造變電站進(jìn)行配電裝置及電氣總平面的布置設(shè)計(jì)，使建站合理化，并進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，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(jīng)濟(jì)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(jìn)行變換，集中和分配外，為了使電能的質(zhì)量良好以及設(shè)備安全，進(jìn)行電壓調(diào)整、電力潮流控制以及輸配電線和變電站的保護(hù) 。 變電站設(shè)計(jì)要求—10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行做到遠(yuǎn)，近期結(jié)合。以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能。，必須以全出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧。按照負(fù)荷性質(zhì)，用電容量，工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，綜合國(guó)情合理地確定設(shè)計(jì)方案。，必須堅(jiān)持節(jié)約用地的原則。，尚應(yīng)符合現(xiàn)行的國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的規(guī)定。該變電所是一個(gè)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(fù)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(shí)向變電站供電，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密。 （1）建設(shè)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(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活需要，決定再此建設(shè)此區(qū)域性變電所。（2）建設(shè)規(guī)模根據(jù)電力系統(tǒng)規(guī)劃，本變電所的規(guī)模如下:電壓等級(jí)：220/110/10KV線路回?cái)?shù)：220KV近期3回， 遠(yuǎn)景發(fā)展2回；110KV 近期2回， 遠(yuǎn)景發(fā)展2回；10KV 近期10回， 遠(yuǎn)景發(fā)展2回。 電力系統(tǒng)接線圖圖21 負(fù)荷分析根據(jù)負(fù)荷允許停電程度的不同，可以將負(fù)荷分為三個(gè)等級(jí)，即一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷。負(fù)荷等級(jí)不同，對(duì)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(jí)負(fù)荷將造成人身傷亡或會(huì)引起對(duì)周圍環(huán)境嚴(yán)重污染；對(duì)工廠將造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，如重要的大型的 設(shè)備損壞，重要產(chǎn)品或用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢，還可能引起社會(huì)秩序混亂或嚴(yán)重的政治影響。二級(jí)負(fù)荷會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞、產(chǎn)品大量報(bào)廢或減產(chǎn)；還可能引起社會(huì)秩序混亂或較嚴(yán)重的政治影響。三級(jí)負(fù)荷造成的損失不大或不會(huì)造成直接經(jīng)濟(jì)損失。由此可知，供電的穩(wěn)定性直接影響經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，負(fù)荷等級(jí)不同，對(duì)供電的要求也不相同：對(duì)于一級(jí)負(fù)荷，必須有二個(gè)獨(dú)立電源供電，且任何一個(gè)電源失去后，能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。對(duì)特別重要的一級(jí)負(fù)荷應(yīng)該由二個(gè)獨(dú)立電源點(diǎn)供電。對(duì)于二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且任何一個(gè)電源失去后，能保證全部或大部分二級(jí)負(fù)荷供電。對(duì)于三級(jí)負(fù)荷，一般只需一個(gè)電源供電。在110kv負(fù)荷中煉鋼廠的一類負(fù)荷比較大，發(fā)生斷電時(shí)。在10kv負(fù)荷中，汽車廠，電機(jī)廠，煉油廠一類負(fù)荷比較大；若發(fā)生停電對(duì)企業(yè)造成出現(xiàn)次品，機(jī)器損壞，甚至出現(xiàn)事故，嚴(yán)重時(shí)造成重大經(jīng)濟(jì)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(shè)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(guān)鍵的一次設(shè)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(dǎo)體的材質(zhì)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(fēng)冷式，油浸水冷式和強(qiáng)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(diào)壓方式分有無載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)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(shí)，應(yīng)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(yán)重影響變壓器安全的場(chǎng)所，應(yīng)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(dú)立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器 （S9，S10M，S11，S11M等）；對(duì)于高建筑，地下建筑，發(fā)電廠化工等單位對(duì)消防要求較高的場(chǎng)所，宜采用干式電力變壓器（SC，SCZ，SG3，SG10，SC6等）；對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)較大的，為改善電能質(zhì)量應(yīng)采用有載調(diào)壓電力變壓器（SZ7，SFSZ。SGZ3等）降壓變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定。主變壓器的選擇原則選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考率下列原則：應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求,對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所,應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器,以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí),也可以只采一臺(tái)變壓器,但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源或另有自備電源。（1） 對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所也可以考慮采用兩臺(tái)變壓器。（2） 除上述兩種情況外,雖為三級(jí)負(fù)荷,也可以采用兩臺(tái)變壓器。（3） 在確定變電所主要變壓器臺(tái)數(shù)時(shí),應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展留有一定的余地。 變壓器容量的選擇主變?nèi)萘窟x擇應(yīng)考慮：（參考《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》一中的第五章）（1）主變?nèi)萘窟x擇一般應(yīng)按變電所建成后510年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期幾年發(fā)展，對(duì)城郊變電所，主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。（2）根據(jù)變電所帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變?nèi)萘浚瑢?duì)有重要負(fù)荷的變電站應(yīng)考慮一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器容量在計(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、二級(jí)負(fù)荷；對(duì)一般性變電站，當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)，其余主變壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的60％。(3)同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。（主要考慮備用品，備件及維修方便。）由計(jì)算結(jié)果得知應(yīng)選擇容量為SSP360000/220型。 主變臺(tái)數(shù)的考慮原則及臺(tái)數(shù)的選擇：（1）對(duì)大城市的一次變，在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下，裝兩臺(tái)主變?yōu)橐?。?）對(duì)地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電所，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝三臺(tái)的可能性。（3）對(duì)規(guī)劃只裝兩臺(tái)主變的變電所，其主變基礎(chǔ)宜大于變壓器容量的12級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)更換主變。由以上分析知應(yīng)選擇兩臺(tái)主變。 變壓器型式的選擇 相數(shù)的選擇由相應(yīng)規(guī)程規(guī)定，若站址地勢(shì)開闊，交通運(yùn)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(jié)合以上分析，此變電所應(yīng)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(shè)計(jì)手冊(cè)》和相應(yīng)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(dá)到該變壓器容量的15％以上，或在低壓側(cè)雖沒有負(fù)荷，但是在變電所的實(shí)際情況，由主變?nèi)萘窟x擇部分的計(jì)算數(shù)據(jù)，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(shè)計(jì)手冊(cè)》和相應(yīng)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(yùn)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(gè)繞組是△型的，我國(guó)110KV及以上的電壓等級(jí)均為大電流接地系統(tǒng)，為取得中型點(diǎn)，所以都需要選擇的連接方式。而610KV側(cè)采用△型的連接方式。故該市郊變電所主變應(yīng)采用的繞組連接方式為： 。 主變阻抗和調(diào)壓方式的選擇參考《電力系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)》和相應(yīng)規(guī)程中指出：變壓器各側(cè)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(hù)，短路電流，系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并列運(yùn)行等的方面進(jìn)行綜合考慮，并應(yīng)以對(duì)工程起決定性作用的因素來確定。變壓器的阻抗選擇實(shí)際上是指三個(gè)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(jié)構(gòu)和降壓結(jié)構(gòu)兩種類型。調(diào)壓方式是指采用有載（帶負(fù)荷）調(diào)壓還是手動(dòng)（不帶負(fù)荷）調(diào)壓方式。規(guī)程規(guī)定：在能滿足電壓正常波動(dòng)情況下可以采用手動(dòng)調(diào)壓方式（手動(dòng)調(diào)壓方式的變壓器便宜、維修方便）。近年來隨著對(duì)電壓質(zhì)量的要求的提高和有載調(diào)壓變壓器的質(zhì)量的提高，作為城市變電站，一般也都用有載調(diào)壓方式。綜合以上分析本設(shè)計(jì)中此變電站的主變宜采用有載調(diào)壓方式。 主變壓器的冷卻方式根據(jù)型號(hào)有：自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)等。按一般情況，220KV變電站宜選用自然風(fēng)冷式。 變壓器各側(cè)電壓的選擇作為電源側(cè)，為保證向線路末端供電的電壓質(zhì)量，即保證在10%電壓損耗的情況下，線路末端的電壓應(yīng)保證在額定值，所以，電源側(cè)的主變電壓按10%額定電壓選擇，而降壓變壓器作為末端可按照額定電壓選擇。所以，對(duì)于220KV的變電站，考慮到要選擇節(jié)能新型的，220KV側(cè)應(yīng)該選220KV,110KV側(cè)選115kv。 。 全絕緣、半絕緣、繞組材料等問題的解決在110KV及以上的中型點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，為了減小單相接地時(shí)的短路電流，有一部分變壓器的中性點(diǎn)采用不接地的方式，因而需要考慮中性點(diǎn)絕緣的保護(hù)問題。220KV，110KV側(cè)采用分級(jí)絕緣的經(jīng)濟(jì)效益比較顯著，并且選用與中性點(diǎn)絕緣等級(jí)相當(dāng)?shù)谋芾灼骷右员Ｗo(hù)。10KV側(cè)為中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)中的變壓器，其中性點(diǎn)都采用全絕緣。第4章 電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線設(shè)計(jì)的基本原則是以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，以國(guó)家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩，結(jié)合工程實(shí)際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項(xiàng)技術(shù)要求的前提下、兼顧運(yùn)行、維護(hù)方便，盡可能的節(jié)省投資，就近取材，力爭(zhēng)設(shè)備元件和設(shè)計(jì)的先進(jìn)性與可靠性，堅(jiān)持可靠、先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則。 電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流，高電壓的網(wǎng)絡(luò)，它要求用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)，并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置全部基本組成和連接關(guān)系，代表