【正文】 220kV 北郊 變電站電氣部分設(shè)計(jì) 摘要 ： 文章介紹了 220 kV 變電站設(shè)計(jì)的 要求，結(jié)合 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 和供電可靠發(fā)展的規(guī)劃前景選擇了變電設(shè)備的型號 ，并按照配電裝置的形式確定了設(shè)計(jì)基本方案；重點(diǎn)分析了 220 kV 變電站 設(shè) 計(jì)的主要技術(shù)方案和各個模塊的技術(shù)特點(diǎn)，對各級電壓的電氣主接線形式、 電氣設(shè)備的選擇及保護(hù)、 短路電流水平等進(jìn)行了詳細(xì)的說明； 本設(shè)計(jì)的變電站將 提高供電可靠性、增加規(guī)劃的靈活性等特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 ： 220kV 變電站 電氣設(shè)備 繼電保護(hù) 電壓 電流 短路阻抗 整定計(jì)算 容量 防雷 前言 ： 本次設(shè)計(jì)是對 220KV 北郊 降壓變電所進(jìn)行了電氣部分設(shè)計(jì)，內(nèi)容主要包括：電氣一次主接線圖設(shè)計(jì)、無功補(bǔ)償所用變選擇、主變壓器中性點(diǎn)運(yùn)行方式、配電裝置布置、短路電流計(jì)算、主要電氣設(shè)備選擇、變電所防雷規(guī)劃、繼保及自動裝置的配置、主變保護(hù)整定計(jì)算等，并畫出了電氣一次主接線圖、 主變繼電保護(hù) 展開圖。 本次設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)中參考了最新的技術(shù)參考書籍，積極采用新產(chǎn)品、新技 術(shù)參數(shù)及新的圖形符號，如采用 220KV、 110KV 六氟化硫斷路器、手車式開關(guān)柜和 GG1(A)10 型固定式開關(guān)以及微機(jī)保護(hù)裝置等，故所選擇和設(shè)計(jì)的接線方式、電氣設(shè)備型式應(yīng)當(dāng)說是較為合理的，也能滿足技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求 。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，目的在于鞏固自己的專業(yè)知識，因?yàn)槲覀兊脑O(shè)計(jì)同專業(yè)知識聯(lián)系非常緊密，這就使我在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的同時，又對電力系統(tǒng)、繼電保護(hù)、電氣設(shè)備、等專業(yè)課進(jìn)行了復(fù)習(xí)，提高了自己的專業(yè)基礎(chǔ)水平，通過 設(shè)計(jì)使我們熟悉設(shè)計(jì)過程，掌握基本的設(shè)計(jì)知識，熟悉相關(guān)的設(shè)計(jì)手冊 和 輔助資料 。 目 錄 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 .................................................... 1 第二章 主變壓器的選擇 ................................................ 4 第三章 電氣主接線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較及確定 ................................ 9 第四章 站 用變的容量、臺數(shù)及接線方式的選擇 ........................... 13 第五章 主變中性點(diǎn)接地方式的選擇 ..................................... 14 第六章 電氣設(shè)備的布置 ............................................... 15 第七章 短路電流計(jì)算 ................................................. 17 第八章 電氣設(shè)備的選擇 ............................................... 27 第九章 變電站 的防雷規(guī)劃 ............................................. 40 第十章 繼電保護(hù)的配置 ............................................... 43 第十一章 主變保護(hù)的整定計(jì)算 ......................................... 46 參考文獻(xiàn) ............................................................. 50 附圖一： 220KV 北郊 變電站電氣一次主接線圖 .............................. 50 附圖二：主變繼電保護(hù)展開圖 ........................................... 50 220KV 降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì) — 1— 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、設(shè)計(jì)課題 220KV 北郊 變電站 電氣部分 二、原始資料 1． 220KV 電網(wǎng)圖 2．負(fù)荷預(yù)測 （ 1） 110KV側(cè) 負(fù)荷名稱 最大負(fù)荷 （ KW） COSΦ 線路長度（ KM） 回路數(shù) 供電方式 變電 站 A 20210 20 1 架空 變電 站 B 25000 25 1 架空 變電 站 C 27000 14 1 架空 備用 2 線損率： 6%?? 負(fù)荷增長率： t%=5 有功同時率： ? p= 無功同時率： ? Q= 遠(yuǎn)景規(guī)劃年數(shù)： n=5 (2)10KV 側(cè) 負(fù)荷名 稱 最大負(fù)荷（ KW） COSΦ 線路長度（ KM） 回路數(shù) 供電方式 6 0 KM8 0 KM2 0 KM1 5 MWC OS φ= 9 5 MW1 0 . 5KVC OS φ= X d39。 39。= 12 .6 %U d= 10 .5 %1 0 . 5 / 242 KV1 0 0 MVAS c m a x = 800 MVAX c= 30 %S c m i n = 600 MVAX c= 40 %C ∽ ∽待設(shè)計(jì)變電站G上海電力學(xué)院 2 配電站 A 3000 20 2 架空 配電站 B 2021 20 2 架空 配電站 C 2021 5 1 電纜 機(jī)械廠 2021 15 2 架空 醫(yī)院 1000 10 2 電纜 劇院 1500 5 1 電纜 線損率： 6%?? 負(fù)荷增長率： t%=5 有功同時率： ? p= 無功同時率： ? Q= 遠(yuǎn)景規(guī)劃年數(shù)： n=5 (3)最大負(fù)荷利用小時 Tmax： 5500 小時 3．地區(qū)溫度： 年最高溫度： 40℃ 年最低溫度： 5℃ 最熱月平均最高溫度： 35℃ 最熱月平均氣溫： 25℃ 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容要求 1．選擇主變壓器的臺數(shù)、容量及型號 2．主接線選擇 3．確定無功補(bǔ)償?shù)姆绞健? 4．選擇站 用變壓器的容量、臺數(shù)及接線方式。 5．確定主變壓器中性點(diǎn)的運(yùn)行方式。若需裝設(shè)消弧線圈，應(yīng)選擇消弧線圈的容量、臺數(shù)及型 號。 6．配電裝置的布置。 7．短路電流計(jì)算 確定最大運(yùn)行方式，計(jì)算各短路點(diǎn)的三相短路電流。 8．主要電氣設(shè)備的選擇 9．變電站 的防雷規(guī)劃，并配置主接線中的常規(guī)避雷器。 10．配置繼電保護(hù) 11．主變保護(hù)的整定計(jì)算 四、設(shè)計(jì)成品要求 1．設(shè)計(jì)說明書。 220KV 降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì) — 3— 將上述設(shè)計(jì)的內(nèi)容，進(jìn)行整理、編寫，要求文字說明簡明扼要，語句通順，書寫工整，計(jì)算正確，條理清楚。內(nèi)容主要包括： （ 1）主變壓器的容量、臺數(shù)、型號選擇。 （ 2）主接線方案的選擇。應(yīng)寫清方案分析比較、確定的過程，并列出有關(guān)的論據(jù)。 （ 3）無功補(bǔ)償?shù)姆绞郊半娙萜鞯倪x 擇。 （ 4）站 用變壓器的容量、臺數(shù)及接線方式選擇。 （ 5）配電裝置的布置。 （ 6）設(shè)備的選擇和校驗(yàn)。要求寫明設(shè)備所在電壓級和回路的名稱，計(jì)算要正確，對斷路器、隔離開關(guān)等設(shè)備的選擇，建議采用列表法，使之一目了然。 （ 7）防雷保護(hù)規(guī)劃及常規(guī)避雷器的配置。 （ 8）繼電保護(hù)配置。 （ 9）短路電流計(jì)算書。要求作出短路電流計(jì)算的等值電路圖，計(jì)算應(yīng)列出公式，計(jì)算過程簡單明了，計(jì)算正確。各點(diǎn)短路的計(jì)算結(jié)果用列表的方式進(jìn)行綜合。 （ 10）主變保護(hù)整定計(jì)算等。 （ 11）編寫目錄 2．繪制圖紙 （ 1）主接線圖 （ 2） 主變 繼電保護(hù) 展開 圖 上海電力學(xué)院 4 第二章 主變壓器的選擇 一、負(fù)荷統(tǒng)計(jì)分析 110KV 側(cè) 負(fù)荷部分 Pmax(kw) cos? tg? Qmax(kvar) 變電 站 A 20210 9600 變電 站 B 25000 12021 變電站 C 27000 12960 ??ni Pi1 72021(kw) ??ni Qi1 34560(kvar) )(77925%)51%) (61()1)(1)(( 551110 kwtPKP ni ip ????????? ??? ? va r)(42079%)51%)(61()1)(1)(( 55111 0 ktQKQ ni iQ ????????? ??? ? 以上有功、無功都是考慮同時率、線損率、負(fù)荷增長率和按 5年發(fā)展規(guī)劃。 10KV 側(cè) 負(fù)荷部分 Pmax(kw) cos? tg? Qmax(kvar) 配電站 A 3000 1440 配電站 B 2021 960 配電站 C 2021 1500 機(jī)械廠 2021 960 醫(yī)院 1000 750 劇院 1500 1125 ??ni Pi1 11500(kw) ??ni Qi1 6735(kvar) 220KV 降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì) — 5— )(12 446%)51%) (61(11 )1)(1)(( 55110 kwtPKP ni ip ????????? ??? ? va r)(8200%)51%) (61()1)(1)(( 55110 ktQKQ ni iQ ????????? ??? ? 220KV 側(cè)最大負(fù)荷的視在功率 kWPPP 9 0 3 7 11 2 4 4 67 7 9 2 5101 102 20 ????? ??? v a r5027982021207910110220 kQ ????? ??? 則 LSk V AQPS ?????? ??? 1034 165027990371 2222202220220 二、主變壓器臺數(shù)確定的原則 1．為保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺主變壓器；當(dāng)只有一個電源或變電所的一級負(fù)荷另有備用電源保證供電時，可裝設(shè)一臺主變。 2．對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變的變電所，其變壓器基礎(chǔ)宜按現(xiàn)有變壓器容量大一級設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時，更換變壓器的容量。 三、主變壓器容量確定的原則 1．主變?nèi)萘繎?yīng)根據(jù) 510年的發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行選擇，并考慮變壓器的正常運(yùn)行和事故時的過負(fù)荷能力； 2．對裝一臺主變壓器的變電所，變壓器的額定容量應(yīng)滿足用電負(fù)荷的需 要，按下式選擇： Sn≥ KSL；其中， Sn為變壓器的視在容量（ KVA）， SL為變電所的最大負(fù)荷的視在功率（ KVA）， K為負(fù)荷率。 3．對裝有兩臺主變的變電所中，當(dāng)一臺斷開時，另一臺變壓器的容量一般保證 60%全部負(fù)荷的供電，即應(yīng)保證用戶的一級負(fù)荷和大部分的二級負(fù)荷。每臺主變?nèi)萘靠砂聪率竭x擇 Sn≥ 。 四、主變臺數(shù)、容量和型號的確定 1．主變臺數(shù)的確定 ⑴ 如果選擇主變?yōu)?1 臺，則配電裝置布置較簡單，總投資可能會少一些，但可靠性和靈活性均較差，當(dāng)主變故障或檢修時會使全所停電； ⑵ 主變?yōu)?2 臺時，將可大大提高 供電可靠性和運(yùn)行操作靈活性，一臺檢修，另一臺可繼續(xù)運(yùn)行，供應(yīng)大部分負(fù)荷。缺點(diǎn)是配電裝置較復(fù)雜，投資相對較多。 ⑶ 根據(jù)以上分析及原則規(guī)定，確定本變電站 采用兩臺主變配置，且為考慮不可預(yù)上海電力學(xué)院 6 見因素和 5 年后負(fù)荷發(fā)展需要，將主變基礎(chǔ)比設(shè)計(jì)容量大 1～ 2 級考慮，以備更換主變用。 2．主變?nèi)萘康拇_定 ⑴ 為提高功率因素，改變電壓質(zhì)量，對 10KV 側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償。 ① 功率因素提高到 采用并聯(lián)補(bǔ)償電容器 ??gt ② 補(bǔ)償容量： a x10 m a x1011 ????? ??PQPQPQt g ? )(12446)( 2110m a x ?????? ? ?? ggc ttPQ var)(2240 k? 式中 10max?P － 10KV 母線上最大有功負(fù)荷 tg 1? －補(bǔ)償前的最大功率因數(shù) tg 2? －補(bǔ)償后的最小功率因數(shù) 根據(jù)《 變電所 設(shè)計(jì)規(guī)范》 “電容器裝置的接線，應(yīng)使電容器組的額定電壓與接入電網(wǎng)的運(yùn) 行電壓相配合。電容器裝置宜采用中性點(diǎn)不接地的星形或雙星形接線”，查《常用高低壓電器手冊》，選用 BFM11/ 3 1001型電容器，其型號意義如下： B G F – 11 / 3 100 1 單相 額定容量： 100 KVar 額定電壓： UN=11/ 3 kV 紙膜復(fù)合介質(zhì) 浸漬劑： G表示苯甲基礎(chǔ)油 并聯(lián)電容器 其額定容量為 100KVar,UN=11/ 3 kV，標(biāo)算電容 C＝ F? ，則每相并聯(lián)個數(shù) n＝ ?? ，故并聯(lián) 8只 BGF11/ 3 1001 型電容器，分別接于 10kVI、 II 段母線上，即每段母線每相并聯(lián) 4只電容器。 220KV 降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì) — 7— ③ 經(jīng)補(bǔ)償后的最大負(fù)荷視在功率 39。?S 21011021011039。 )()( cQPPS ????? ????? )(102345 KVA? (2) 充分發(fā)揮變壓器正常運(yùn)行及事故