【正文】 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁(yè) 共 50 頁(yè) 第一部分 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1. 論證 220kV 桐柏變電站建設(shè)的必要性與可行性 變電站建設(shè)的必要性 ? 滿足負(fù)荷發(fā)展的需要 由于南陽(yáng)東南部三縣（唐河、社旗、桐柏）和河南油田聯(lián)系緊密，整體屬于唐河 —— 青臺(tái)變的供電區(qū)域。因此對(duì)東南部三縣一區(qū)進(jìn)行電力平衡，校核電網(wǎng)的變電容量和供電能力。 宛東南部區(qū)域 220kV 電力平衡 表 11 單位： MW 2020 2020 2020 2020 2020 東南部最高供電負(fù)荷 315 342 371 398 425 其中：社旗縣 44 48 52 56 61 唐河縣 77 85 94 104 115 桐柏縣 72 83 96 104 113 河南油田 129 133 137 141 145 轉(zhuǎn)供方城負(fù)荷 40 40 0 0 0 市區(qū)轉(zhuǎn)供油田負(fù)荷 30 32 0 0 0 需 220kV 電網(wǎng)供電負(fù)荷 325 350 371 398 425 宛東南區(qū)域 220kV 變電容量 480 480 480 480 480 220kV 容載比 2020 年唐河變的最大負(fù)荷為 176MW，青臺(tái)變的最大負(fù)荷為 175MW，負(fù)荷都重要。根據(jù)宛東南部的負(fù)荷預(yù)測(cè)， 2020 年宛東南部的負(fù)荷為 370MW，該區(qū)域現(xiàn)有 220kV變電容量 480MVA，如果不建設(shè)桐柏 220kV 變電站，則東部區(qū)域的容載比為 。 2020 年宛東南部的負(fù)荷為 425MW，如果不建設(shè)桐柏 220kV變電站，則東部區(qū)域的容載比僅為 ，唐河變與青臺(tái)變將滿載運(yùn)行。 如果 2020 年 220kV桐柏站建成投運(yùn)，則宛東南部區(qū)域的整體容載比為 。 考慮該地區(qū)域唐河 、社旗縣已有 220kV變電站，因此，“十一五”期間建設(shè)桐柏 220kV變電站是必要的。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 50 頁(yè) ? 改善電網(wǎng)網(wǎng)架，提高供電可靠性的需要 桐柏電網(wǎng)通過(guò)兩回 110kV 線路（唐桐線、青大線）與系統(tǒng)相聯(lián)絡(luò)，其中青大線的導(dǎo)線型號(hào)為 LGJ― 120，已運(yùn)行 34 年，故障頻繁。唐桐線作為桐柏縣 電網(wǎng)的主供電源，運(yùn)行壓力較 大。由于田園變 T 接于唐桐線，在唐桐線故障檢修的情況下，桐柏變可由大河變轉(zhuǎn)供，而田園變將沒(méi)有第二電源而全站停電。至 2020 年，唐桐線最大負(fù)荷將達(dá) 96MW，如果兩回線路任一線路故障 ，將壓限大量負(fù)荷。因此，目前桐柏縣的供電可靠性較低。 由于桐柏縣近期負(fù)荷發(fā)展較快，為滿足負(fù)荷的用電需求和提高供電可靠性的需要，如果不建桐柏 220kV變電站，則需要建設(shè)新的 110kV 線路。若建設(shè)新的 110kV線路仍需要由唐河變或青臺(tái)變提供電源，線路長(zhǎng)度均 60 公里以上，投資較大，而且從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度考慮，將來(lái)桐柏 220kV 變電站建成后，建設(shè)長(zhǎng)距離 110kV 線路將造成投資浪費(fèi)。而且依靠 110kV線路供電將造成長(zhǎng)距離的輸電，線損較高，電壓質(zhì)量較低。 如果建設(shè)桐柏 220kV變電站，利用桐柏 220kV 變電站的 110kV送出 ，可以滿足負(fù)荷的供電需求外，還可以完善桐柏縣的 110kV網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，提高了公用負(fù)荷供電可靠性。 ? 降低線損，提高電壓質(zhì)量 桐柏電網(wǎng)位于電網(wǎng)末端，供電距離長(zhǎng)，電能質(zhì)量差，損耗大，已不能滿足人民生活和工農(nóng)業(yè)發(fā)展需要。桐柏 220kV 變電站投運(yùn)之后，對(duì)于桐柏電網(wǎng)，避免了長(zhǎng)距離的輸電，縮短了 110kV電壓等級(jí)的輸電半徑，降低了損耗，提高了桐柏縣的電壓質(zhì)量。 綜上所述，從南陽(yáng)供電區(qū)、東南部三縣及桐柏縣負(fù)荷的供電需求，提高供電可靠性和電能質(zhì)量的需求，以及電網(wǎng)發(fā)展的需要 等方面考慮 ，非常有必要建設(shè)桐柏 220kV 變電站及輸電工程。 變電站規(guī)模的確定 根據(jù)導(dǎo)則規(guī)定容載比在 ～ 之間，確定桐柏 220kV變電站主變規(guī)模 2 150MVA? 本期 1 150MVA? 。 2020 年桐柏縣 220kV 變電站投運(yùn)后，宛東南部區(qū)域的整體容載比為。 變電站低壓側(cè)電壓等級(jí)的確定 對(duì)于主供縣一級(jí)的 220kV 變電站，其低壓側(cè)的電壓等級(jí)應(yīng)根據(jù)縣電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展 ，合理確定。桐柏縣電網(wǎng)目前高 壓輸電網(wǎng)電壓等級(jí)為 110kV、 35kV。 35kV 電網(wǎng)以110kV 變電站為主供電源，形成聯(lián)絡(luò)，主要向鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)供電。位于縣城附近的 110kV 變電站，低壓側(cè)以 10kV 出線主供城區(qū)負(fù)荷。對(duì)于桐柏 220kV 變電站，其低壓側(cè)可以選擇35kV或 10kV。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁(yè) 共 50 頁(yè) 桐柏 220kV 變電站選下南莊為站址。下南莊站址距離縣城約 15km，但距離安棚化工城約 25km，因此桐柏 220kV變電站的低壓側(cè)不適宜直接對(duì)安棚化工城的用戶供電。下南莊站址位于田園變與 110kV 桐柏變之間，田園變與 110kV 桐柏變目前均為單臺(tái)主變運(yùn)行。參考 《南陽(yáng)供電區(qū)“十 一五”電網(wǎng)規(guī)劃及 2020 年展望》及其審查意見(jiàn)，該站址附近至 2020 年無(wú)規(guī)劃的 110kV 變電站。桐柏 220kV 變電站的低壓側(cè)選擇 35kV 電壓等級(jí)也無(wú)法替代一座 110kV 變電站。同時(shí)，低壓側(cè)選擇 35kV 電壓等級(jí)，將使銅柏變的投資增大（包括 主變壓器、低壓側(cè)配電裝置、無(wú)功補(bǔ)償裝置、占地、相關(guān) 35kV 電網(wǎng)改造引起的新增投資）。因此，桐柏 220kV 變的低壓側(cè)宜選擇 10kV 電壓等級(jí)，主要用于站用負(fù)荷及無(wú)功補(bǔ)償，同時(shí)考慮周邊 10kV負(fù)荷的用電需要。 變電站接入系統(tǒng)方案的確定 ? 220kV 出線方案 由于桐柏縣位于南陽(yáng)供電區(qū)的東南部，因此桐柏 220kV 變電站的定位為末端 站 ，其主要供電范圍為桐柏縣的負(fù)荷。 根據(jù)桐柏變周邊的 220kV 及以上電網(wǎng)的情況及桐柏變的負(fù)荷性質(zhì)，初步考慮桐柏220kV變電站的出線方案如下： 本期出線 1 回，最終 4 回，其中 3 回備用。 220kV 桐柏變周邊有 220kV 變電站兩座（青臺(tái)變、唐河變），考慮距唐河變距離較近，新建至唐河 220kV 變電站的線路。遠(yuǎn)期桐柏 220kV 變電站擴(kuò)建時(shí)，建設(shè)第二電 源線路，可考慮由唐河變或青臺(tái)變出線。 另外兩回備用主要考慮為桐柏縣的第二座 220kV 變電站提供電源。 ? 110kV 出線方案 桐柏 220kV 變電站建成后，主要供電范圍將為桐柏縣的負(fù)荷。桐柏變 110kV 出線應(yīng)遵循滿足供電負(fù)荷需求，同時(shí)提高供電可靠性的原則。根據(jù)桐柏 220kV 變周邊的 110kV變電站與線路情況，其 110kV出線方案如下： 本期出線 3 回，最終 10 回。桐柏 220kV 變電站距 110kV 唐桐線較近，所以∏接110kV 唐桐線。為縮短供電距離，降低線路損耗， 110kV 大河站改由新建 220kV 桐柏站供電，新建至 110kV 青大線的 T接線路，同時(shí)改造 T 接點(diǎn)至大 河 110kV 變電站的線路。 ? 10kV 出線方案 本期暫不出線，最終出線 4 回，主要用于站用負(fù)荷及無(wú)功補(bǔ)償。 2. 電氣主接線設(shè)計(jì) 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁(yè) 共 50 頁(yè) 變壓器型號(hào)的選擇 變電站變壓器型號(hào)的選擇應(yīng)從如下幾個(gè)方面考慮： ? 相數(shù)： 220～ 330kV 變壓器，若不受運(yùn)輸條件限制，應(yīng)選用三相式。所以， 本變電站 主變采用三相變壓器。 ? 繞組數(shù)： 220～ 330kV 具有三種電壓的變電站中，如通過(guò)主變壓 器各側(cè)繞組的功率可達(dá)到該變壓器額定容量的 15%以上，或者第三繞組需要裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，均宜采用三繞組變壓器。所以， 本變電站 主變采用三繞組變壓器。 ? 繞組連接方式：變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式一般是 Y 和 Δ ，高、中、低壓三側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程來(lái)確定。 我國(guó) 110kV 及以上電力 變壓器繞組都采用 Y 連接， 35kV 亦采用 Y 連接，其中性點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地， 35kV 及以下電壓，變壓器繞組都采用 Δ 連接。 所以， 本變電站 主變采用 YYΔ 接線方式。 ? 調(diào)壓方式：由于本變電站為降壓變電站，位于電網(wǎng)的末端，為保證供電電壓質(zhì)量，主變采用有載調(diào)壓方式。 ? 冷卻方法：電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。本變電站主變采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷。 ? 中性點(diǎn)絕緣水平：變壓器的中性點(diǎn)絕緣水平分為全絕緣和分級(jí)絕緣。全絕緣即中性點(diǎn)的絕緣水平與繞組首端的絕緣水平相同，分級(jí)絕緣即中性點(diǎn)的絕緣水平低于繞組首端的絕緣水平。在 220kV 及更高的變壓器中采用分級(jí)絕緣的效益是比較顯著的，而且運(yùn)輸、安裝方便。但必須采用變壓器中性點(diǎn)裝設(shè)專(zhuān)用避雷器加以絕緣保護(hù)，并且所選的中性點(diǎn)避雷器必須與中性點(diǎn)絕緣水平相當(dāng)。 所以， 本變電站 主變采用中性點(diǎn)分級(jí)絕緣。 綜上所述，選用以下型號(hào)變壓器： 表 21 型號(hào) SFPSZ10― 150000kVA/220 額定容量（ kVA） 150000/150000/75000 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁(yè) 共 50 頁(yè) 額定電壓 (kV) 高壓 220 8 %?? 中壓 121 低壓 阻抗電壓（ %） 高 ― 中 中 ― 低 高 ― 低 24 連接組 YN， Yn0， d11 電氣主接線方案設(shè)計(jì) 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求 主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項(xiàng)基本要求： ? 可靠性 通常定性分析和衡量主接線可靠性時(shí)，從以下幾個(gè)方面考慮： ① 斷路器檢修時(shí)，能否不影響供電 ② 線路斷路器或母 線故障時(shí)以及母線或母線隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，停運(yùn)出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間長(zhǎng)短，以及能否保證對(duì) I、 II 類(lèi)負(fù)荷的供電。 ③ 變電站全部停電的可能性。 ? 靈活性 電氣主接線應(yīng)能適用各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換，包括以下幾個(gè)方面： ① 操作的方便性。電氣主接線應(yīng)在滿足可靠性的條件下，接線簡(jiǎn)單，操作方便，盡可能地使操作步驟減少，以便運(yùn)行人 員掌握，不致在操作過(guò)程中出差錯(cuò)。 ② 調(diào)度的方便性。電氣主接線在正常運(yùn)行時(shí)，要能根據(jù)調(diào)度的要求，方便地改變運(yùn)行方式，并且在發(fā)生事故時(shí)，要能盡快地切除故障，使停電時(shí)間最短，影響范圍最小，不致過(guò)多地影響對(duì)用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 ③ 擴(kuò)建的方便性。對(duì)將來(lái)要建的發(fā)電廠和變電站，其主接線必須具有擴(kuò)建的方便性。尤其是火電廠和變電站，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)應(yīng)留有發(fā)展擴(kuò)建的余地。設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮最終接線的實(shí)現(xiàn)，還要 考慮從初期接線過(guò)渡到最終接線的可能性和分階段施工的可 行方案，使其盡可能地不影響連續(xù)供電或在停電時(shí)間最短的情況下，將來(lái)可順利完成過(guò)渡方案的實(shí)施，使改造工作量最少。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁(yè)