【正文】 專業(yè)： 電氣工程及其自動化姓名： 蔡桂潮前言本次設(shè)計通過科學(xué)的發(fā)展觀全面綜合地理及負荷的發(fā)展趨勢等因素對變電站的所址進行選擇，再對擬定變電站的概述以及出線方向來考慮，并通過對負荷資料的分析，安全，經(jīng)濟及可靠性方面考慮。最后是結(jié)束語，附錄，謝詞和參考文獻等。論文內(nèi)容主要介紹電器設(shè)備類型意義和選用，變壓器的計算和選擇、設(shè)計要點是變電站的發(fā)展過程、工作原理、控制方式和應(yīng)用。表1 110kV用戶負荷統(tǒng)計資料用戶名稱最大負荷（kW）回路數(shù)重要負荷百分數(shù)（%）煉鋼廠42000265表2 10kV用戶負荷統(tǒng)計資料序號用戶名稱最大負荷（kW）回路數(shù)重要負荷百分數(shù)（%）1礦機廠18002622機械廠90023汽車廠210024電機廠240025煉油廠200026飼料廠6002摘 要本次畢業(yè)設(shè)計的主要任務(wù)是220KV降壓變電站一次設(shè)備的計算及選擇等。一、 110kV和10kV用戶負荷統(tǒng)計資料110kV和10kV用戶負荷統(tǒng)計資料見表1和表2。（3）待設(shè)計變電所的電源，由雙回220kV線路送到本變電所；在中壓側(cè)110kV母線，送出2回線路到煉鋼廠；在低壓側(cè)10kV母線，送出12回線路；在本所220kV母線有兩回輸出線路。（1）設(shè)計變電所在城市近郊，向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電，在變電所附近還有地區(qū)負荷。原始資料，由雙回220kV線路送到本變電所；在中壓側(cè)110kV母線，送出2回線路到煉鋼廠；在低壓側(cè)10kV母線，送出12回線路；在本所220kV母線有兩回輸出線路。（7）進行防雷保護規(guī)劃設(shè)計。（5）設(shè)計和校驗?zāi)妇€系統(tǒng)。（3）進行必要的短路電流計算。 四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院 本科生(業(yè)余)畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目 220KV降壓變電所一次部分 初步設(shè)計 辦學(xué)學(xué)院 廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 教學(xué)部（校內(nèi)/校外） 校外 專 業(yè) 電氣工程及自動化 220KV降壓變電站一次設(shè)備初步設(shè)計設(shè)計任務(wù)：（1）選擇本變電所主變的臺數(shù)、容量和類型。（2）設(shè)計本變電所的電氣主接線，選出數(shù)個電氣主接線方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，確定一個較佳方案。（4）選擇和校驗所需的電氣設(shè)備。（6）進行繼電保護的規(guī)劃設(shè)計。（8）220kV高壓配電裝置設(shè)計。該變電所的所址，地勢平坦，交通方便。（2）確定本變電所的電壓等級為220/110/10kV，220kV是本變電所的電源電壓，110kV和10kV是二次電壓。該變電所的所址，地勢平坦，交通方便。最大負荷利用小時數(shù)Tmax=5500h ，線路損耗5%。變電站的初步設(shè)計，共分為任務(wù)書、參考文獻、說明書和設(shè)計總結(jié)四部分，包括變電站的負荷計算、主變的選擇、主接線的選擇、短路電流的計算、各電壓等級斷路器的選擇、各電壓等級母線選擇、各電壓等級隔離開關(guān)的選擇、電流互感器的選擇、電壓互感器的選擇、繼電保護配置、防雷保護、接地裝置等內(nèi)容。最后主要是整個方案系統(tǒng)的設(shè)計，包括計算，各種器具數(shù)量、類型的選擇，和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、電氣主接線圖及電站平面設(shè)計圖編寫等。Abstract
The graduation project39。確定了變電站的主接線然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù)，容量及型號，同時也確定了廠用變壓器的容量及型號，從而完成了電氣部分的設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是我們?nèi)孢\用所學(xué)基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行設(shè)計或研究的綜合性訓(xùn)練。第1章 電氣主接線選擇. 概述主接線是變電站電氣設(shè)計的首要部分，它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的接受和分配電能的電路，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。因此，必須正確處理好各方面的關(guān)系。：安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線最基本要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的首要要求。．靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。．經(jīng)濟性：主接線在滿足可靠性、靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。在不受運輸條件許可，都采用三相變壓器，以簡化布置。． 主接線的接線選擇方式電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電站具體條件確定的，它以電源和出線為主體，在進出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接線簡單清晰、運行方便，有利于安裝和擴建。根據(jù)規(guī)劃，可以發(fā)現(xiàn)本站將是地區(qū)性樞紐變電站，擔(dān)負起保障整個地區(qū)負荷供給的重要任務(wù)，因此主接線考慮下列幾種選擇：一個半斷路器（3/2）接線兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母上組成一個半斷路器，它具有較高的供電可靠性和運行靈活性，任一母線故障或檢修均不致停電，但是它使用的設(shè)備較多，占地面積較大，增加了二次控制回路的接線和繼電保護的復(fù)雜性，且投資大。如果需要檢修某線路的斷路器時，不裝設(shè)“跨條”，則該回路在檢修期需要停電。雙母線分段接線雙母線分段，可以分段運行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護方式和操作運行方面都不會發(fā)生問題。為了保證雙母線的配電裝置，在進出線斷路器檢修時（包括其保護裝置和檢修及調(diào)試），不中斷對用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。 變電所電氣主接線的確定電氣主接線是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它的設(shè)計形式直接關(guān)系全所電氣設(shè)備的選擇和配電裝置的布置。 主變壓器容量和臺數(shù)的選擇 主變壓器的臺數(shù)：待設(shè)計變電站為大型的城市變電站，負荷較重（本期最大負荷42000KVA,遠期最大負荷45000KVA），又因變電站負荷較為重要，且為終端變電站，要求電壓質(zhì)量是可以調(diào)節(jié)的，現(xiàn)在市場上生產(chǎn)的變壓器的容量，選擇1臺變壓器不能滿足負荷的要求，我選擇2臺相同容量的變壓器。：本設(shè)計220KV降壓到110KV和35KV兩個電壓等級，因此采用三繞組變壓器。根據(jù)以上原則，查閱有關(guān)資料，選擇的主變壓器技術(shù)數(shù)據(jù)如下：型 號 SFSZ1031500/220容 量 31500KVA容 量 比 120/120/120額定電壓高壓220177。根據(jù)《電力工程電氣設(shè)計手冊》第一冊可知，220kV出線5回以上、在系統(tǒng)中居重要地位時可考慮設(shè)計旁路母線，考慮到220kV近期4回，裝設(shè)專用母聯(lián)斷路器和旁路斷路器。．方案一的接線特點1）220kV采用內(nèi)橋接線方式，并且設(shè)置專用旁路斷路器，使檢修或故障時，不致破壞雙母接線的固有運行方式，及不致影響供電可靠性。3）10kV側(cè)采用單母分段接線時，接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便等優(yōu)點，重要用戶可以用雙回路接于不同母線段，保證不間斷供電。 方案二．2110kV均采用單母分段接線方式。2）10kV側(cè)采用單母線分段接線，可以使重要負荷及所用電的供電從不同的母線分段取得。．方案二接線的缺點：1）雙母線在母線檢修或故障時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，操作復(fù)雜，容易發(fā)生誤操作；2）當一組母線故障時仍短時停電，影響范圍較大；. 方案比較．投資費用對比．方案一綜合投資ZA 主變部分：Z1=== 220kV部分：Z2=== 110kV部分：Z3=== 10kV部分：Z4=== 方案一綜合投資為：ZA= Z1+Z2+Z3+ Z4=+++=．方案二綜合投資ZB 主變部分：Z1’=== 220kV部分：Z2’=== 110kV部分：Z3’=== 10kV部分：Z4’=== 方案一綜合投資為：ZB= Z1’+Z2’+Z3’+ Z4’=+++=．根據(jù)綜合投資對比，方案一投資高過方案二約96萬元，經(jīng)濟性較差。．方案推薦根據(jù)上述對比可以看出，方案二在經(jīng)濟性方面優(yōu)于方案一，在運行可靠性方面基本等同于方案一，經(jīng)過綜合比較，決定推薦方案二。如果主變壓器容量造的過大，臺數(shù)過多，不僅增加投資，擴大占地面積，而且會增加損耗，給運行和檢修帶來不便，設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益；若容量選得過小，可能使變壓器長期在過負荷中運行，影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相、三相、雙繞組、三繞組、自耦以及分裂變壓器等，在選擇主變壓器時，要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電站的自身特點，在滿足可靠性的前提下，要考慮到經(jīng)濟性來選擇主變壓器。．主變壓器臺數(shù)的選擇由原始資料可知，本期變電站上2臺主變，本設(shè)計變壓器選擇臺數(shù)為2臺。該變電站是按70%全部負荷來選擇。當一臺變壓器停運時，可保證對60%負荷的供電，考慮變壓器的事故過負荷能力為40%，則可保證98%負荷供電，而高壓側(cè)220KV母線的負荷不需要通過主變倒送，因為，該變電站的電源引進線是220KV側(cè)引進。因此主變壓器的容量為：Se = （SⅡ+SⅢ）。本次設(shè)計的變電站，位于市郊區(qū)，稻田、丘陵，交通便利，不受運輸?shù)臈l件限制，而應(yīng)盡量少占用稻田、丘陵，故本次設(shè)計的變電站選用三相變壓器。一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備，比相對的兩臺雙繞組變壓器都較少，而且本次所設(shè)計的變電站具有三種電壓等級，考慮到運行維護和操作的工作量及占地面積等因素，該所選擇三繞組變壓器。1）自耦變壓器，它的短路阻抗較小，系統(tǒng)發(fā)生短路時，短路電流增大，以及干擾繼電保護和通訊，并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制，自耦變壓器，具有磁的聯(lián)系外，還有電的聯(lián)系，所以，當高壓側(cè)發(fā)生過電壓時，它有可能通過串聯(lián)繞組進入公共繞組，使其它絕緣受到危害，如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時，它同樣進入串聯(lián)繞組，產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓。因此自耦變壓器的零序保護的裝設(shè)與普通變壓器不同。由于本次所設(shè)計的變電站所需裝設(shè)兩臺變壓器并列運行。而自耦變壓器的變化較小，由原始資料可知，該所的電壓波動為177。2）分裂變壓器：分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴20%，分裂變壓器，雖然它的短路阻抗較大，當?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時，很大的電流向一側(cè)繞組流去，在分裂變壓器鐵芯中失去磁勢平衡，在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機械應(yīng)力。由于本次所設(shè)計的變電站，受功率端的負荷大小不等，而且電壓波動范圍大，故不選擇分裂變壓器。又能滿足調(diào)度的靈活性，它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種，這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動。所以，本次設(shè)計的變電站，選擇普通三繞組變壓器。②電網(wǎng)任一點的運行電壓，在任何情況下嚴禁超過電網(wǎng)最高電壓，變電站一次側(cè)母線的運行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的95%～100%。5%以內(nèi)，另一種是帶負荷切換稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達30%。．連接組別的選擇變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。．主變壓器冷卻方式的選擇主變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風(fēng)冷卻，自然油循環(huán)強迫風(fēng)冷卻，強迫油循環(huán)水冷卻。強迫油循環(huán)水冷卻：散熱效率高，節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點。自然油循環(huán)強迫風(fēng)冷卻：利用外置冷卻風(fēng)機的冷風(fēng)和主變熱油流的加強對流，提高主變油散熱速度，散熱效率高，無需增加太多的附件，因此，推薦自然油循環(huán)強迫風(fēng)冷卻. 本設(shè)計原始資料中，220kV側(cè)A、B、C三個系統(tǒng)電源容量較大，可以認為是無限大系統(tǒng)，該側(cè)的4回出線負荷功率包括本站需要通過主變傳送110及10kV側(cè)負荷和可能存在的系統(tǒng)穿越；110kV側(cè)沒有電源，系統(tǒng)最大計算負荷為42000KVA,該側(cè)共4回出線（兩回備用），單回最大負荷容量為10500KVA。站區(qū)負荷最大為2400kVA，因此，在正常運行情況下，主變傳送的總?cè)萘繛椋ㄗⅲ海海９ぷ鲿r，220kV側(cè)通過主變向110kV側(cè)輸送功率S1=42000247。+=10668KVA,．主變輸送的最大容量Smax =S1+S2=37155+10668=47823KVA．根據(jù)設(shè)計任務(wù)書要求，本期采用兩臺主變，選擇容量時應(yīng)滿足當一臺主變壓器故障或者檢修時，另一臺主變壓器可承擔(dān)70%的負荷保證全變電所的正常供電。由此可選擇兩臺容量為31500KVA的主變。=29725KVA10kV側(cè)I、II級負荷：12000247。．主變型號選擇．主變主要通過高壓繞組從220側(cè)向至中、低壓繞組側(cè)傳送功率，10kV側(cè)最大功率為2400KVA，因此，可選擇容量比為100/100/50。本變電站為地區(qū)樞紐站，擔(dān)負起整個地區(qū)電壓質(zhì)量穩(wěn)定的重任，因此考慮采用有載調(diào)壓變壓器。8%121額定容量MVA18018090阻抗電壓％高－中高－低中－低14237型號中個符號表示意義：從左至右S：三相 F：風(fēng)冷卻 S：三繞組 Z：有載調(diào)壓 9：設(shè)計序列號 31500：額定容量 220：電壓等級。短路是電力系統(tǒng)的嚴重故障，所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài)，其他類型的短路都是不對稱短路。但三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴重，應(yīng)給以足夠的重視。．短路計算的目的及假設(shè)．短路電流計算是變電站電氣設(shè)計中的一個重要環(huán)節(jié)。2）在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作，同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。4）在選擇繼電保護方式和進行整定計算時，需以